[发明专利]以射出点为控制目标的高能束加工方法

权利要求书

1.一种以射出点为控制目标的高能束加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将切割图形矢量化，并将矢量化后的切割图形拆分成若干个线段单元；

（2）根据加工工件和切割图形，设计切入线和切出线；

（3）根据切割图形的各个线段单元、切入线和切出线，设计射出点在加工工件下表面运动的规划路径；

（4）根据射出点的规划路径，设计切割方案；

（5）根据加工工件、射出点的规划路径、切割方案和预先设计的加工工艺参数，计算出射入点在加工工件上表面运动的多维空间轨迹；

（6）根据射入点的多维空间轨迹和预先设计的加工工艺参数对工件进行加工。

2.根据权利要求1所述的高能束加工方法，其特征在于，若步骤（2）中所述的切割图形包含封闭区域，则设计封闭区域的切入线的方向为垂直于切割线，且切入点和切出点重合；所述切割线为切割图形上切入点所在的直线或者为切割图形在切入点的切线。

3.根据权利要求1所述的高能束加工方法，其特征在于，步骤（4）中所述的切割方案包括以下的至少一种：

（a）切割外角时采用过切方法和/或切割头后倾方法；

（b）切割内角时采用切割头后倾方法；

（c）切割圆弧时采用切割头后倾方法；

（d）消除切面自然锥度或切出设计锥度时采用切割头侧向偏摆角度方法。

4.根据权利要求1所述的高能束加工方法，其特征在于，步骤（5）中计算出射入点在加工工件上表面运动的多维空间轨迹的具体方法为：

（5.1）以规划路径起始点为原点建立XYZ直角坐标系； 

（5.2）将射出点的规划路径向切入线所在一侧偏移一个设定值，得到偏移后的规划路径；

（5.3）根据偏移后的规划路径上每个线段单元的几何参数和加工工艺参数，设计出每个线段单元的理想切割速度；

（5.4）若切割方案为：切割外角时采用过切方法，则在位于外角位置并处于切入的一侧的线段单元之后均添加正向延长线和反向延长线；正向延长线和反向延长线的长度为该线段单元射出点后拖量的1-2倍；

（5.5）把偏移后的规划路径的每个线段单元都拆分为一条或者多条短线段，计算出每条短线段终止端点的XYZ坐标；

（5.6）根据每个短线段所在线段单元的理想切割速度以及速度连续性和平滑性的要求设计该短线段的切割速度；

（5.7）根据每个短线段的切割速度以及加工工艺参数，计算出每个短线段对应的射出点后拖量和射流锥度角；

（5.8）根据每个短线段的射出点后拖量和射流锥度角，计算出对应的切割头后倾角度和切割头侧偏角度以及偏摆方向；

（5.9）根据每个短线段的方位角和对应的切割头后倾角度、侧偏角度以及偏摆方向，计算出与每个短线段对应的绕X轴和Y轴转动的转角分量；

（5.10）每个短线段的终止端点的XYZ坐标以及相应的X轴、Y轴转角分量构成一个五个自由度的空间点，将与所有短线段对应的所有空间点连起来即构成射入点在加工工件上表面运动的多维空间轨迹。

5.根据权利要求1所述的高能束加工方法，其特征在于，步骤（6）中所述按照射入点的多维空间轨迹和预先设计的加工工艺参数对工件进行加工的具体方法为：

（A）在射入点的多维空间轨迹上选择若干个空间点作为工艺控制点，在这些工艺控制点上添加切割过程所需的操控命令；

（B）计算多维空间轨迹上每个空间点相应的多维度运动预规划信息，所述多维度预规划信息包括但不限于多轴运动的电机步数、运动方向、操控命令和速度；

（C）把多维度预规划信息发送到下位机进行加工。

6.根据权利要求5所述的高能束加工方法，其特征在于，步骤（C）中把多维度预规划信息发送到下位机进行加工的方法为：把多维度预规划信息一次性发送到下位机，待发送完成后，下位机再把多维度预规划信息分别发送给各轴的驱动器进行加工；或者为：把多维度预规划信息以数据流的方式发送到下位机，下位机边接收边把多维度预规划信息分别发送给各轴的驱动器进行加工。