振动刀加工路径补偿及加工的方法与流程

本发明涉及自动加工领域，尤其涉及待振动刀的数控切割领域，具体是指一种振动刀加工路径补偿及加工的方法。

背景技术：

振动刀具有高效清洁的特点，广泛应用于切割泡沫、纸张、橡胶、布料、皮革等软性材料。

基于振动刀刀片的结构特点，若转角角度小于一定值，直接加工会破坏工件，因此通常采用抬刀转向的加工方式，即在转角处抬刀，脱离工件后旋转刀片，到合适角度后下刀继续加工。如图1所示，其绘制了一待加工工件，图中的加工工件为板材，中间为预期的切割图形轮廓，在图2中可明显看出，如果采用现有技术的加工工艺对切割段进行加工时，在下刀抬刀过程中，由于振动刀刀片的刀刃(切削刃)呈三角形，所以采用目前的抬刀转向处理方式进行切割时，下刀或抬刀过程中会出现过切和未切透的现象，无法满足用户的切割需求，图中分别对过切及未切透的部位做了标示。

技术实现要素：

本发明的目的是克服至少一个上述现有技术的缺点，提供了一种操作简便、有效提高加工精确度的振动刀加工路径补偿及加工的方法。

为了实现上述目的或其他目的，本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法如下：

该振动刀加工路径补偿及加工的方法，所述的振动刀为数控切割系统中的振动刀，其主要特点是，所述的方法包括：

逐一对当前加工路径中存在需要抬刀转向的位置执行以下操作，对各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作：

(1)令振动刀的刀片在抬刀前沿当前加工方向的向后偏移系统预设的第一预设距离，避免过切；

(2)令所述的刀片在上抬至完全脱离加工工件的位置后，将所述的刀片以其刀背为旋转轴旋转180°后，下移至下刀位置，沿原始加工方向的反方向切割系统预设的第二预设距离，将所述的加工工件全部切透；

(3)将所述的刀片以其刀背为旋转轴旋转180°，并沿当前加工方向向前偏移系统预设的第三预设距离后再次下刀，避免过切。

较佳地，所述的对各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作前还包括以下步骤：

(0.1)以所述的刀片的刀宽尺寸及刀刃倾斜角度为依据，获取所述的振动刀在加工过程中所述的刀刃中垂直高度与加工工件的厚度等高位置的点到刀片的中心线的最短距离，将其定义为前端补偿值，并获取所述的刀片的刀背到所述的刀片的中心线的最短距离，将其定义为后端补偿值；其中，所述的系统预设的第一预设距离等于所述的前端补偿值，所述的系统预设的第二预设距离等于所述的前端补偿值和后端补偿值之和，所述的系统预设的第三预设距离等于所述的后端补偿值。

更佳地，所述的步骤(0.1)之后还包括以下步骤：

(0.2)判断所述的当前加工路径中是否存在需要抬刀转向的位置；

(0.3)若所述的当前加工路径中存在需要抬刀转向的位置则继续后续的对各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作；否则结束对所述的当前加工路径进行补偿，以所述的当前加工路径作为最终加工轨迹对所述的加工工件进行加工。

更佳地，所述的步骤(0.1)前还包括以下步骤：

(a1)操作人员对所述的振动刀中的刀片进行测量，确定所述的振动刀中的刀片的刀宽尺寸及刀刃倾斜角度。

更佳地，所述的步骤(0.2)包括以下步骤：

(0.21)循环遍历所述的当前加工路径，判断所述的当前加工路径中是否存在角度小于抬刀转向角度的角；

(0.22)若所述的当前加工路径中存在角度小于抬刀转向角度的角，则将所述的当前加工路径中存在的角度小于抬刀转向角度的角的位置均定为需要抬刀转向的位置；若所述的当前加工路径中不存在角度小于抬刀转向角度的角，则判定所述的当前加工路径中不存在需要抬刀转向的位置。

更佳地，所述的加工工件的厚度由用户输入至所述的数控切割系统。

更佳地，所述的步骤(0.1)中，由所述的数控切割系统通过对刀具建模实现以所述的振动刀中的刀片的刀宽尺寸及刀刃倾斜角度为依据，获取所述的振动刀在加工过程中的前端补偿值和后端补偿值。

较佳地，完成所述的对各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作后，还包括以下操作步骤：

(4)将经过补偿后的当前加工路径作为最终加工轨迹对所述的加工工件进行加工。

本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法，包括逐一对当前加工路径中各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作，使得振动刀的刀片在抬刀转向前先向后退一段距离避免过切，抬刀后对于加工工件中未被切透的部分进行反向切割，将加工工件切透，再次下刀时，向前偏移一段距离再进行下刀，避免过切现象，实现对振动刀加工路径的补偿。采用本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法，可有效避免抬刀转向时的过切或未切透问题，能够更好的满足加工需求，提高加工精度，且操作方便。

附图说明

图1为一加工工件结构示意图。

图2为现有技术中振动刀下刀及抬刀时的切割效果示意图。

图3为一实施例中本发明的刀具建模。

图4为一实施例中本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法中对一需要抬刀转向的位置进行补偿时的抬刀及回切过程示意图。

图5为一实施例中本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法中对一需要抬刀转向的位置进行补偿时再次下刀的下刀位置示意图。

图6为一实施例中本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

同样是对图1中的板材(即加工工件)进行加工，采用本发明的时，该振动刀加工路径补偿及加工的方法，所述的振动刀为数控切割系统中的振动刀，其中，所述的方法包括：

(a1)操作人员对所述的振动刀中的刀片进行测量，确定所述的振动刀中的刀片的刀宽尺寸及刀刃倾斜角度；

(0.1)以所述的刀片的刀宽尺寸及刀刃倾斜角度为依据，获取所述的振动刀在加工过程中所述的刀刃中垂直高度与所述的加工工件的厚度等高位置的点到刀片的中心线的最短距离，将其定义为前端补偿值，并获取所述的刀片的刀背到所述的刀片的中心线的最短距离，将其定义为后端补偿值；其中，所述的系统预设的第一预设距离等于所述的前端补偿值，所述的系统预设的第二预设距离等于所述的前端补偿值和后端补偿值之和，所述的系统预设的第三预设距离等于所述的后端补偿值；

其中，所述的加工工件的厚度由用户输入至所述的数控切割系统，由所述的数控切割系统通过对刀具建模实现以所述的振动刀中的刀片的刀宽尺寸及刀刃倾斜角度为依据，获取所述的振动刀在加工过程中的前端补偿值和后端补偿值；

其中刀具模型可如图3所示，从图中可以清楚的看出所述的刀片的刀宽、中心线、刀刃的倾斜角、前端补偿值l1、后端补偿值l2及加工工件的厚度(即板厚)。

(0.2)判断所述的当前加工路径中是否存在需要抬刀转向的位置，具体包括以下步骤：

(0.21)循环遍历所述的当前加工路径，判断所述的当前加工路径中是否存在角度小于抬刀转向角度的角；

(0.22)若所述的当前加工路径中存在角度小于抬刀转向角度的角，则将所述的当前加工路径中存在的角度小于抬刀转向角度的角的位置均定为需要抬刀转向的位置；若所述的当前加工路径中不存在角度小于抬刀转向角度的角，则判定所述的当前加工路径中不存在需要抬刀转向的位置；

(0.3)若所述的当前加工路径中存在需要抬刀转向的位置则继续后续的对各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作；否则结束对所述的当前加工路径进行补偿，以所述的当前加工路径作为最终加工轨迹对所述的加工工件进行加工；

逐一对当前加工路径中存在需要抬刀转向的位置执行以下操作，对各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作：

(1)令振动刀的刀片在抬刀前沿当前加工方向的向后偏移系统预设的第一预设距离，避免过切；如图4中的第一张示意图和第二张示意图可看出，如果在原始加工轨迹中的原始抬刀位置进行抬刀，可看出在图中带斜线的阴影部分位置有明显的过切现象，而通过将刀片在抬刀前沿当前加工方向的向后偏移系统预设的第一预设距离后，很明显地就克服了过切问题；

(2)令所述的刀片在上抬至完全脱离加工工件的位置后，将所述的刀片以其刀背为旋转轴旋转180°后，下移至下刀位置，沿原始加工方向的反方向切割系统预设的第二预设距离，将所述的加工工件全部切透；但通过上述步骤(1)仅仅只能解决过切问题，如图4中的第二张示意图可看出，虽然通过上述步骤(1)可克服过切问题，但从图中看出，在当前抬刀位置进行抬刀后，在图中阴影部分即为没有切到的地方，即存在未将所述的加工工件全部切透，通过该步骤(2)，对加工工件进行回切，如图4中的第三张及第四张图可以看出，通过回切，可有效将所述的加工工件全部切透；

将图4中的原始抬刀位置分别与当前抬刀位置、回切开始位置及回切结束位置进行对比可看出第一预设距离等于前端补偿值，第二预设距离等于前端补偿值与后端补偿值的和；

(3)将所述的刀片以其刀背为旋转轴旋转180°，并沿当前加工方向向前偏移系统预设的第三预设距离后再次下刀，避免过切；如图5所示，经过上述步骤(2)的回切后，再次下刀时，原始下刀位置会有一定的偏移，存在过切问题，因此，通过该步骤(3)将刀片向前偏移一定距离后，避免过切，将图5的原始下刀位置及当前下刀位置进行对比后，可知位置避免过切，第三预设距离可设有后端补偿值；

(4)将经过补偿后的当前加工路径作为最终加工轨迹对所述的加工工件进行加工。

下面结合图6中的振动刀加工路径补偿及加工的方法的流程图对本发明进行进一步地说明：

从图中可以看出，在加工过程中，先遍历原轨迹，判断原轨迹(即初始状态下的当前加工路径)是否存在角度小于抬刀转向角度的角，如果不存在则不对原轨迹进行处理，直接将原轨迹作为新轨迹(即最终加工轨迹)对加工工件进行加工；否则进行后续对刀路进行补偿的步骤，其中，补偿步骤包括调整抬刀位置、增加回切段、设置抬刀转向段及调整下刀位置，这些位置的调整均是基于前端补偿及后端补偿进行执行的，而前端补偿及后端补偿的具体值则是由板厚、刀宽及倾斜角度确定的。

其中，前端补偿及后端补偿可通过对刀具建模计算得知，以刀片的中心点作为控制点位置，通过刀具已知的刀宽及刀刃倾斜角，可分别求出前端和后端补偿值。

建模的意义：厂商负责测量刀具相关参数(测刀宽、刀刃倾斜角)，并调整控制点位置。振动刀不涉及换刀，因此这些值是固定的；而用户只需根据此次加工的板材设置厚度值。由系统计算出前后端补偿量。这样即能简化用户操作，又能降低人为测量引起的误差。

其中调整抬刀位置即为上述步骤(1)所执行的补偿操作，调整抬刀位置往回偏移l1，在此处抬刀能避免出现过切现象；

增加回切段及设置抬刀转向段即为上述步骤(2)所执行的补偿操作，这里采用回切的方式处理。即刀具上抬至脱离工件，旋转180°后移到下刀位置，反向切割一段距离l(l＝前端补偿值l1+后端补偿值l2)后抬刀，从而将板材全部切透；

调整下刀位置则是上述步骤(3)所执行的补偿操作，在原轨迹基础上调整下刀位置，向前偏移后端补偿量l2，在此处下刀可避免出现过切现象。

在该振动刀加工路径补偿及加工的方法中主要包括：

向机床厂商开放刀具参数(刀宽、倾斜角度)，建立刀具模型(如果由厂商设置刀具的参数值，可更好的保证参数的精准性，从而保证加工时的准确性)。

向用户开放抬刀转向角度和板厚参数(由用户这种抬刀转向角度和板厚参数，可增加操作过程中的灵活性，从而使该方式可以适应于对不同的加工工件进行加工)。

由系统算出前段补偿值和后端补偿值(可使计算结果更为精准，避免人工计算带来的误差，同时也减轻了操作过程中的复杂性)。

循环遍历原轨迹，找到需要抬刀转向的角(角度小于抬刀转向角度)，调整抬刀位置、增加回切段、调整下刀位置。

根据调整过的轨迹，进行加工。

本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法，包括逐一对当前加工路径中各个需要抬刀转向的位置进行补偿的操作，使得振动刀的刀片在抬刀转向前先向后退一段距离避免过切，抬刀后对于加工工件中未被切透的部分进行反向切割，将加工工件切透，再次下刀时，向前偏移一段距离再进行下刀，避免过切现象，实现对振动刀加工路径的补偿。采用本发明的振动刀加工路径补偿及加工的方法，可有效避免抬刀转向时的过切或未切透问题，能够更好的满足加工需求，提高加工精度，且操作方便。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。