[发明专利]多横梁式水射流切割系统的切割过程离线协调方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控水射流切割加工领域，具体地说，涉及大型工件的多横梁式水射流切割系统的离线协调方法。

背景技术

水射流切割(以下简称为水切割)为冷态加工，不产生热形变、加工材料无选择性、切割速度快、无污染等特点，明显优于其他切割方式，如硬质刀具、电火花、激光、等离子等切割方式。近年来随着大型工件水射流切割需求的迅速增长，如飞机机翼、轮船甲板等，两种大型水切割机床方案应运而生，即大型龙门式单横梁系统与多横梁式系统。大型龙门式单横梁系统是在普通水切割机床基础对导轨和工作台进行扩展，采用单一的CNC系统控制单一横梁系统(横梁及刀头)进行作业，切割效率较低。多横梁式水切割机床方案采用多个水切割横梁、导轨、切割台、进行拼接组合，可以根据需求延伸机床长度、增长加工能力，由于采用了多横梁并行切割方式，因此会大大提高了切割效率，已成为大型工件水切割的发展趋势。然而，多横梁式水切割方案存在各横梁系统的加工任务具有重叠、相邻切割过程相互干涉等问题，这些问题可以归结为协调控制问题，迫切需要解决。

发明内容

本发明正是基于前述多横梁式水切割方案存在的问题提出的，目的是提供一种多横梁式水射流切割系统的切割过程离线协调方法。

所述的多横梁式水射流切割系统包括沿导轨方向依次排列的第1个横梁系统、第2个横梁系统、…、第n个横梁系统，n为多横梁式水射流切割系统中的横梁系统总数，n∈□⁺且n≥2，□⁺为正整数的集合，所述的横梁系统含一个设有水刀头的横梁及计算机数字控制CNC系统，还包括切割台、长导轨。这种多横梁式水射流切割系统可用于切割大型的工件，其长度一般不小3米，如飞机机翼、轮船甲板等。

该方法包括以下步骤：

A.对多横梁式水切割系统的加工区域进行划分；

优选地，步骤A包括步骤：

分别将第1个横梁系统、第2个横梁系统、…、第i个横梁系统、…、第n个横梁系统中的各横梁运动所覆盖的最大区域，作为第1可达区、第2可达区、…、第i可达区、…、第n1可达区，n1＝n，将相邻的第j可达区和第j+1可达区的重叠部分作为第j重叠区，j∈[1，n-1]，分别将第1重叠区、第2重叠区、…、第n2-1重叠区的两侧沿导轨向外增加一个横梁的宽度，形成第1干涉区、第2干涉区、…、第n2-1干涉区，n2＝n；

B.输入待切割的大型工件的计算机辅助设计CAD文件，按照以下情况进行切割轮廓的分解和分配，形成各横梁系统的切割部分的CAD子文件：

优选地，步骤B包括步骤：

B1.如果待切割轮廓完全位于第j重叠区内，j∈[1，n-1]，则将待切割轮廓分配给第j个横梁系统或第j+1个横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内的第j重叠区之外的区域，则将待切割轮廓分配给第j个横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内且待切割轮廓始于第j重叠区内、止于第j重叠区外，则将待切割轮廓分配给第j个横梁系统；

B2.对于连续跨越第j重叠区、第j+1重叠区、…、第j+k-1重叠区的待切割轮廓，j，k∈[1，n-1]且i+k∈[2，n]，k∈□⁺代表跨越的重叠区个数，以待切割轮廓跨越的各重叠干涉区的中心线为界，将待切割轮廓沿导轨方向分割成第j段、第j+1段、…、第j+k-1段、第j+k段，分割后的各待切割轮廓段分别分配给第i个横梁系统、第j+1个横梁系统、…、第j+k-1个横梁系统、第j+k个横梁系统；

C.将步骤B生成的各CAD子文件导入水切割计算机辅助制造CAM软件，生成可执行的数控NC代码文件，并读取数控NC代码文件，获得各横梁系统的走刀序列：

优选地，步骤C包括以下步骤：

C1.CAD子文件导入到水切割计算机辅助制造CAM软件，并设置各横梁系统的水刀头的出发点、水刀头的终止点、各轮廓的切入点与切出点、各轮廓加工的先后顺序，以及输入切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时参数，经CAM软件的后置处理器处理后，生成各横梁系统的数控NC代码文件；