專(zhuān)利名稱(chēng)：用于創(chuàng)建nc控制程序的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于創(chuàng)建NC控制程序的方法，所述NC控制程序用于控制一個(gè)用 于確定、優(yōu)化和/或保護(hù)激光加工機(jī)上的加工過(guò)程的加工參數(shù)和/或調(diào)節(jié)參數(shù)的測(cè)試運(yùn)行， 本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施所述方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
對(duì)于激光加工機(jī)，在制造商的開(kāi)發(fā)部門(mén)、培訓(xùn)部門(mén)和展示部門(mén)中，在售后服務(wù)時(shí)或 者通過(guò)用戶需要用于確定加工參數(shù)和/或調(diào)節(jié)參數(shù)的測(cè)試，因?yàn)檫@些參數(shù)可能會(huì)隨著所選 擇的加工任務(wù)而劇烈變化。因此，可以借助激光加工機(jī)加工不同的材料，例如結(jié)構(gòu)鋼(未覆層的、電解的或者 熱鍍鋅的)、不銹鋼或者鋁。根據(jù)待加工的工件的材料和厚度可以例如在激光切割時(shí)使用不 同的切割方法(氧氣切割、氮?dú)飧邏呵懈?、氮?dú)?氧氣/壓縮空氣高速切割、壓縮空氣切割 或者等離子支持的切割)。根據(jù)原料、工件厚度和切割方法，必須考慮不同的技術(shù)邊界條件， 例如，起動(dòng)時(shí)的穿孔和起動(dòng)方法、幾何臨界值和輪廓大小、最小圓角半徑或者與相鄰部分的 距離。此外，激光加工機(jī)可以裝配有不同功率的激光器。只有在準(zhǔn)確地考慮視材料種類(lèi)、材料厚度和切割方法變化的邊界條件的情況下才 能夠獲得過(guò)程可靠并且高質(zhì)量的加工結(jié)果。因此，為了在考慮應(yīng)遵循的邊界條件的情況下 控制借助激光加工機(jī)的材料加工，對(duì)于每種激光類(lèi)型必須已知或者必須確定不同的參數(shù)數(shù) 據(jù)組。這種數(shù)據(jù)組通常包括加工參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)。加工參數(shù)例如包括焦點(diǎn)位置、激光功率、 氣體壓力和行進(jìn)速度并且包含用于不同輪廓大小的過(guò)程可靠的穿孔、切割的(數(shù))值、用于 標(biāo)記的(數(shù))值、用于粒化的(數(shù))值、用于燒蝕的(數(shù))值和用于焊接的(數(shù))值。調(diào)節(jié) 參數(shù)根據(jù)待實(shí)施的加工定義了 在何種條件下應(yīng)當(dāng)做什么，即在控制程序中調(diào)用哪些加工 參數(shù)以及應(yīng)當(dāng)遵守哪些幾何邊界條件(例如與工件厚度相關(guān)的起動(dòng)長(zhǎng)度、輪廓的拐角處所 需的圓角半徑、最小許用輪廓等等)。在確定或檢驗(yàn)這些用于控制激光材料加工的數(shù)據(jù)組時(shí)提出以下任務(wù)在考慮調(diào)節(jié) 參數(shù)的情況下確定和優(yōu)化用于不同加工類(lèi)型(如穿孔、切割、標(biāo)記、?；?、燒蝕和焊接)的適 當(dāng)?shù)募庸?shù)(例如焦點(diǎn)位置、切割氣體壓力、激光功率、掃描頻率等等)；確定調(diào)節(jié)參數(shù)； 在機(jī)器持續(xù)運(yùn)行中保護(hù)用于不同加工類(lèi)型的加工參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)；以及在使用用于不同加 工類(lèi)型的加工參數(shù)的情況下產(chǎn)生與產(chǎn)品接近的測(cè)試部件。所述方法過(guò)程必須在制造前、即 已經(jīng)由加工過(guò)程確保可用的加工參數(shù)、待加工的材料和機(jī)器狀態(tài)的共同作用可以實(shí)現(xiàn)過(guò) 程可靠的生產(chǎn)。通常，所述任務(wù)由機(jī)器操作人員實(shí)施，這些機(jī)器操作人員根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建合適的 測(cè)試程序，這些測(cè)試程序隨后由激光加工機(jī)執(zhí)行。為此，對(duì)于每個(gè)任務(wù)和每個(gè)待加工的材料 編制自己的控制程序。這種操作方法是非常耗費(fèi)時(shí)間的，并且由不同操作人員進(jìn)行的統(tǒng)一 操作僅僅可以通過(guò)高的文檔成本和信息成本確保。在JP 04070908A中描述了一種用于激光加工機(jī)的自動(dòng)化編程裝置，其中設(shè)有一個(gè)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，在所述知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中存放了關(guān)于激光加工的專(zhuān)家知識(shí)。決策函數(shù)借助所述 專(zhuān)家知識(shí)確定優(yōu)化的加工參數(shù)，這些加工參數(shù)被傳遞給用于產(chǎn)生NC程序的函數(shù)。操作人員 可以通過(guò)對(duì)話函數(shù)向知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)填充專(zhuān)家知識(shí)。由JP 2002239760A公開(kāi)了一種方法和一種裝置，其中確定優(yōu)化的加工參數(shù)，其方 式是，以試驗(yàn)方式確定除加工速度以外的加工參數(shù)。隨后，在恒定的加工參數(shù)下改變加工速 度，以便確定在所述加工參數(shù)下可能的加工速度的值域。在改變加工參數(shù)的情況下重復(fù)所 述過(guò)程，直到找到優(yōu)化的加工參數(shù)，在所述優(yōu)化的加工參數(shù)下用于加工的加工速度是最大 的。由JP 07001286A公開(kāi)了一種編程方法，其中，向操作人員提供用于選擇特定于加 工過(guò)程的輸入值的組合的選擇函數(shù)。根據(jù)所述輸入值(例如加工類(lèi)型)借助于參數(shù)數(shù)據(jù)組 做出關(guān)于加工過(guò)程的優(yōu)化加工參數(shù)的自動(dòng)決策。JP 03230878描述了一種用于自動(dòng)地確定激光束的輸出條件、例如激光束的功率 和脈沖頻率以及用于確定支持激光加工的氣流的氣體壓力的方法和裝置。為此，從NC加工 程序中讀取諸如材料種類(lèi)和材料厚度的參數(shù)值以及確定所屬的參數(shù)數(shù)據(jù)組。隨后，由參數(shù) 數(shù)據(jù)組根據(jù)同樣從NC加工程序中讀取的加工速度確定輸出條件和用于激光加工的氣體壓 力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種開(kāi)始部分所述類(lèi)型的方法，在所述方法中，可以根據(jù) 少量特定于加工過(guò)程的輸入值自動(dòng)地創(chuàng)建用于測(cè)試運(yùn)行的NC控制程序，所述NC控制程序 與加工過(guò)程的給定技術(shù)條件相匹配。根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過(guò)開(kāi)始部分所述類(lèi)型的方法解決，所述方法包括以下步 驟提供一個(gè)NC基本程序，其包括至少一個(gè)要在測(cè)試運(yùn)行中產(chǎn)生的測(cè)試輪廓的至少一個(gè)輪 廓變量以及至少一個(gè)用于對(duì)該輪廓變量進(jìn)行賦值的決策函數(shù)；提供用于通過(guò)操作人員選擇 表示加工過(guò)程特征的輸入值的組合的選擇函數(shù)，以及通過(guò)自動(dòng)執(zhí)行所述決策函數(shù)以根據(jù)所 選擇的輸入值的組合對(duì)輪廓變量進(jìn)行賦值來(lái)由NC基本程序創(chuàng)建NC控制程序。借助于根據(jù)本發(fā)明的方法，在機(jī)器操作人員在對(duì)話引導(dǎo)的選擇中選擇輸入值的組 合之后，在激光加工機(jī)的機(jī)器控制裝置中通過(guò)執(zhí)行決策函數(shù)根據(jù)所選擇的輸入值自動(dòng)地確 定輪廓變量獲得哪些值，以便產(chǎn)生用于測(cè)試運(yùn)行的、在技術(shù)上適當(dāng)?shù)那懈钶喞?。例如測(cè)試輪 廓的類(lèi)型(例如回曲形、用于厚材料的單個(gè)正方形、用于快速切割的長(zhǎng)孔回曲形等等)可以 作為輪廓變量，根據(jù)諸如材料種類(lèi)、材料厚度、氣體種類(lèi)和/或切割方法的輸入值通過(guò)決策 函數(shù)以適當(dāng)?shù)闹祵?duì)所述輪廓變量進(jìn)行賦值。這些適當(dāng)?shù)闹悼梢灾苯影贜C基本程序中， 或者決策函數(shù)可以為此與輪廓參數(shù)數(shù)據(jù)表鏈接，決策函數(shù)從所述輪廓參數(shù)數(shù)據(jù)表中獲取這 些值。在一個(gè)優(yōu)選的變型方案中，NC基本程序包括至少一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)變量和/或加工參 數(shù)變量，根據(jù)所選擇的輸入值組合以在技術(shù)上適當(dāng)?shù)闹祵?duì)它們進(jìn)行賦值。優(yōu)選地，用于加工 參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)的、在技術(shù)上適當(dāng)?shù)闹荡鎯?chǔ)在數(shù)據(jù)表中，其中，對(duì)于輸入值的每一個(gè)可能的 組合在機(jī)器控制中儲(chǔ)存各一個(gè)用于加工參數(shù)和用于調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)據(jù)表。對(duì)于參數(shù)的賦值， NC基本程序可以直接根據(jù)輸入值的選擇與正確的數(shù)據(jù)表鏈接，并且數(shù)據(jù)表中的值可以被讀入到NC基本程序中。在一個(gè)優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，NC基本程序包括至少一個(gè)另外的決策函數(shù)，其在創(chuàng)建 NC控制程序時(shí)自動(dòng)地執(zhí)行以對(duì)調(diào)節(jié)參數(shù)變量和/或加工參數(shù)變量進(jìn)行賦值。在此情形中， 與輪廓變量的賦值類(lèi)似地借助于NC基本程序中的決策函數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)參數(shù)變量和加工參數(shù) 變量的賦值。在一個(gè)優(yōu)選的變型方案中，通過(guò)NC基本程序與參數(shù)數(shù)據(jù)表的鏈接(尤其是經(jīng)決策 函數(shù))以及從參數(shù)數(shù)據(jù)表中讀取所述值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輪廓變量、加工參數(shù)變量和/或調(diào)節(jié)參數(shù) 變量進(jìn)行賦值。數(shù)據(jù)表優(yōu)選保存在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)充當(dāng)控制裝置的知識(shí) 存儲(chǔ)器并且可以獨(dú)立于用于數(shù)據(jù)確定/數(shù)據(jù)保護(hù)的測(cè)試運(yùn)行的NC控制程序地也被用于要 實(shí)際生產(chǎn)的部件的其他控制程序使用。優(yōu)選地，從包括材料種類(lèi)、材料厚度、加工氣體的氣體種類(lèi)、激光加工機(jī)的加工頭 中的光學(xué)聚焦系統(tǒng)的焦距、加工頭上的加工噴嘴的噴嘴直徑和加工類(lèi)型(穿孔、氮?dú)馇懈睢?氧氣切割、氮?dú)飧邏呵懈?、氮?dú)?氧氣/壓縮空氣高速切割、壓縮空氣切割、等離子支持的切 割、標(biāo)記、?；?、燒蝕、焊接等等)的組中選擇輸入值。因此，輸入值定義了應(yīng)當(dāng)以哪種方式 加工哪種材料。從包括輪廓類(lèi)型、輪廓大小、輪廓間距、輪廓圓角半徑、起動(dòng)距離長(zhǎng)度和起動(dòng)方向 的組中選擇輪廓變量。根據(jù)所選擇的輸入值通過(guò)NC基本程序中的決策函數(shù)自動(dòng)地以技術(shù) 上適當(dāng)?shù)闹祵?duì)輪廓變量進(jìn)行賦值。即確定輪廓的類(lèi)型(例如回曲形、封閉的正方材或者僅 僅一個(gè)穿孔)、一個(gè)或多個(gè)輪廓的大小、各個(gè)輪廓或輪廓部分的間距或密度、輪廓中拐角的 所需圓角半徑、穿孔點(diǎn)到輪廓的起動(dòng)路徑長(zhǎng)度和起動(dòng)方向。從包括激光功率、焦點(diǎn)位置、加工速度、掃描頻率、加工氣體壓力、激光束直徑和噴 嘴距待加工的工件的距離的組中選擇加工參數(shù)變量。調(diào)節(jié)參數(shù)根據(jù)所選擇的加工類(lèi)型劇烈變化并且包括例如取決于材料厚度的可切 割輪廓的最小面積，取決于材料厚度的輪廓拐角處的最小圓角半徑，穿孔、起動(dòng)或者切割等 時(shí)激光功率變化的確定。在一個(gè)特別優(yōu)選的變型方案中，在NC控制程序中設(shè)有至少一個(gè)用于在產(chǎn)生測(cè)試 輪廓前加熱或者冷卻激光加工機(jī)的射束引導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)的控制指令。尤其是在例如高于3kW 的高激光功率時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮材料加工時(shí)激光加工機(jī)的光學(xué)元件的熱狀態(tài)。尤其是在此情形 中有利的是，既在光學(xué)元件的冷狀態(tài)中也在光學(xué)元件的熱狀態(tài)中實(shí)施參數(shù)的確定和保護(hù)， 為此NC控制程序擴(kuò)展一個(gè)程序部分，在所述程序部分中確定激光加工機(jī)的加熱時(shí)間和冷 卻時(shí)間。如果在光學(xué)元件的熱狀態(tài)中進(jìn)行應(yīng)用，則在真正的測(cè)試輪廓加工前在工件(板材) 旁邊執(zhí)行預(yù)熱運(yùn)動(dòng)，其中，以在預(yù)熱后待實(shí)施輪廓加工時(shí)所需的激光功率開(kāi)啟激光束。如果 在冷狀態(tài)中進(jìn)行應(yīng)用，則事先典型地等待一停留時(shí)間，在所述停留時(shí)間中激光束不開(kāi)啟。特別優(yōu)選地，以在測(cè)試運(yùn)行期間變化的值的帶寬對(duì)加工參數(shù)變量和/或調(diào)節(jié)參數(shù) 變量中的至少一個(gè)進(jìn)行賦值，其中，優(yōu)選以一個(gè)固定的值對(duì)輪廓變量進(jìn)行賦值。對(duì)于加工參 數(shù)和/或調(diào)節(jié)參數(shù)的確定和優(yōu)化，在此情形中不以一個(gè)固定的值而是以可能值的帶寬對(duì)所 述變量中的至少一個(gè)進(jìn)行賦值。這導(dǎo)致，在執(zhí)行NC控制程序時(shí)進(jìn)行所述參數(shù)的改變，即可 以在輪廓參數(shù)恒定的情形下在相同的條件下以變化的參數(shù)切割、標(biāo)記或者燒蝕相同的測(cè)試 輪廓，這對(duì)于確定優(yōu)化的參數(shù)是有利的。例如起始值和停止值以及合適的步長(zhǎng)可以用于確
6定帶寬。在一個(gè)特別優(yōu)選的變型方案中，以多個(gè)在帶寬上分布的、在測(cè)試過(guò)程中變化的值 對(duì)輪廓變量中的至少一個(gè)進(jìn)行賦值，其中，優(yōu)選以一個(gè)固定的值對(duì)加工參數(shù)變量和/或調(diào) 節(jié)參數(shù)變量進(jìn)行賦值。在此情形中，保護(hù)已經(jīng)確定和優(yōu)化的加工參數(shù)和/或調(diào)節(jié)參數(shù)，其方 式是，在執(zhí)行NC控制程序時(shí)切割不同形狀的輪廓或者具有不同大小和不同面積的相同形 狀的輪廓或者在角上具有不同圓角半徑的相同輪廓，等等。這樣例如可以在具有調(diào)節(jié)參數(shù) 和加工參數(shù)的固定賦值的保護(hù)持續(xù)運(yùn)行中切割很多不同形狀和大小的輪廓，其中，通過(guò)由 決策函數(shù)自動(dòng)地確定輪廓間隔來(lái)確保工件(典型地，板材)的優(yōu)化輪廓賦值。此外，可以確 定最小可切割面積和圓角半徑作為調(diào)節(jié)參數(shù)。優(yōu)選地，設(shè)有一個(gè)用于操作人員的以下操作中的一個(gè)或多個(gè)的處理函數(shù)處理對(duì) 輪廓變量、加工參數(shù)變量和/或調(diào)節(jié)參數(shù)變量的賦值；選擇以多個(gè)在帶寬上變化的值對(duì)其 進(jìn)行賦值的輪廓變量、加工參數(shù)變量和/或調(diào)節(jié)參數(shù)變量；以及由操作人員處理參數(shù)數(shù)據(jù) 表。以此方式，機(jī)器操作人員可以定義測(cè)試任務(wù)并且人工地影響在NC控制程序中被賦值的 輪廓變量、調(diào)節(jié)參數(shù)變量或者加工參數(shù)變量。此外，機(jī)器操作人員可以將通過(guò)以上方式確定 的優(yōu)化參數(shù)存儲(chǔ)到用于調(diào)節(jié)參數(shù)和/或加工參數(shù)的參數(shù)數(shù)據(jù)表中。特別優(yōu)選地，選擇函數(shù)和處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)在操作界面上的同一對(duì)話函數(shù)中。操作界 面可以設(shè)在激光加工機(jī)的操作臺(tái)上，并且使機(jī)器操作人員能夠控制測(cè)試運(yùn)行以及將在測(cè)試 運(yùn)行時(shí)確定的參數(shù)值保存到所屬的數(shù)據(jù)表中。本發(fā)明的另一方面在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有代碼單 元，這些代碼單元適用于當(dāng)程序在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上運(yùn)行時(shí)實(shí)施以上所述用于創(chuàng)建NC控制 程序的方法的所有步驟。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為具有以上所述函數(shù)的軟件。激 光加工機(jī)的控制單元可以充當(dāng)用于運(yùn)行軟件的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其也提供操作界面。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)由說(shuō)明書(shū)和附圖得出。同樣可以單獨(dú)應(yīng)用以上所述的和以下仍 將提及的特征本身或者可以應(yīng)用這些特征中多個(gè)特征的任意組合。所示出和所描述的實(shí)施 方式不應(yīng)理解為是窮舉的，而是具有用于描述本發(fā)明的示例性特征。


圖1 根據(jù)本發(fā)明的、用于創(chuàng)建用于控制激光加工機(jī)的測(cè)試運(yùn)行的NC控制程序的 方法的變型方案的流程圖，圖2a_c 在測(cè)試運(yùn)行中通過(guò)激光切割產(chǎn)生的、作為用于確定優(yōu)化的加工參數(shù)的測(cè) 試輪廓的回曲形(圖2a)、正方形(圖2b)和長(zhǎng)孔(圖2c)的示意圖，圖3a_d 在測(cè)試運(yùn)行期間在穿孔、起動(dòng)和切割圓形時(shí)的測(cè)試輪廓的示意圖，圖4a、b 用于確定調(diào)節(jié)參數(shù)的測(cè)試輪廓的示意圖，圖5 用于保護(hù)參數(shù)數(shù)據(jù)組的測(cè)試輪廓的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出用于自動(dòng)地創(chuàng)建用于控制測(cè)試運(yùn)行的NC控制程序的方法的變型方案的 流程圖，所述測(cè)試運(yùn)行用于確定或優(yōu)化激光加工機(jī)上的加工過(guò)程的焦點(diǎn)位置和加工速度。該方法在第一步驟100中開(kāi)始之后，在第二步驟101中提供一個(gè)NC基本程序GP，
7該NC基本程序包含一個(gè)用于要在測(cè)試運(yùn)行中產(chǎn)生的測(cè)試輪廓的輪廓變量KV。在當(dāng)前示 例中，輪廓類(lèi)型、即要產(chǎn)生的測(cè)試輪廓的類(lèi)型(其包括預(yù)先給定數(shù)量的輪廓形狀，例如回曲 形、正方形、三角形、矩形、長(zhǎng)孔回曲形等等)充當(dāng)輪廓變量KV。一個(gè)決策函數(shù)EP1與該輪廓 變量KV相對(duì)應(yīng)，并且用于輪廓變量KV的賦值，即，從預(yù)先給定數(shù)量的輪廓形狀中選擇一個(gè) 輪廓形狀，如以下詳細(xì)示出的那樣。此外，NC基本程序GP包括第一加工參數(shù)變量BV1 “焦點(diǎn)位置”以及第二加工參數(shù) 變量BV2 “加工速度”。第二和第三決策函數(shù)EF2、EP3與這兩個(gè)加工參數(shù)變量BV1、BV2相 對(duì)應(yīng)并且同樣用于這兩個(gè)加工參數(shù)變量的賦值。根據(jù)表示加工過(guò)程的特征的輸入值EW的組合對(duì)輪廓變量KV以及加工參數(shù)變量 BV1、BV2進(jìn)行賦值，所述輸入值EW的組合在隨后的步驟102中由操作人員在激光加工機(jī)3 的操作臺(tái)2的操作界面1上選擇，所述操作界面1為此提供一個(gè)具有選擇函數(shù)AF的對(duì)話函 數(shù)DF。屬于所述輸入值EW的有待加工的材料種類(lèi)、材料厚度、加工氣體的種類(lèi)、光學(xué)聚焦 系統(tǒng)的焦距、噴嘴直徑和加工類(lèi)型(例如穿孔、切割、標(biāo)記、粒化、燒蝕、焊接等等)。在當(dāng)前 情形中，由操作人員選擇約1至12mm的薄材料，在所述材料上作為加工過(guò)程應(yīng)當(dāng)實(shí)施切割 過(guò)程。此外，操作人員在對(duì)話函數(shù)DF中借助于處理函數(shù)BF確定加工參數(shù)變量BV1和BV2 應(yīng)在值的帶寬上變化。在用于自動(dòng)地創(chuàng)建NC控制程序SP的下一步驟103中，在NC基本程序GP中基于輸 入值EW的組合通過(guò)決策函數(shù)EP1以在技術(shù)上適當(dāng)?shù)臏y(cè)試輪廓作為輪廓參數(shù)KP對(duì)輪廓變量 KV進(jìn)行賦值，在當(dāng)前示例中用于在圖2a中示出的、具有較小厚度的、帶有回曲形結(jié)構(gòu)lla-e 的工件10。以相同的方式，以適當(dāng)?shù)妮喞獏?shù)對(duì)諸如測(cè)試輪廓大小(材料越厚或者切割速度 越高，輪廓越大)、測(cè)試輪廓密度(材料越厚，相鄰輪廓部分的間距越大)、輪廓間距、輪廓圓 角半徑、起動(dòng)距離長(zhǎng)度和起動(dòng)方向的(在圖1中未示出的)其他輪廓變量進(jìn)行賦值。對(duì)加工參數(shù)變量BV1、BV2進(jìn)行賦值，其方式是所屬的決策函數(shù)EF1、EF2從與其相 鏈接的加工參數(shù)表BT中讀取在技術(shù)上適當(dāng)?shù)募庸?shù)BP1、BP2。在此情形中，對(duì)于加工參 數(shù)變量BV1、BV2的賦值，也就是說(shuō)對(duì)于參數(shù)優(yōu)化，從由操作人員接受的或者可以通過(guò)處理 函數(shù)BF改變的加工參數(shù)表BT中讀取標(biāo)準(zhǔn)值和待測(cè)試的值域。因此，以用于加工參數(shù)變量 BP1、BP2的值的帶寬對(duì)加工參數(shù)變量BV1、BV2進(jìn)行賦值，這些值在測(cè)試運(yùn)行期間變化。在 此情形中，在測(cè)試運(yùn)行期間在每個(gè)時(shí)刻以恰好一個(gè)加工參數(shù)BP1、BP2對(duì)加工參數(shù)變量BV1、 BV2進(jìn)行賦值，其中，所述賦值在測(cè)試運(yùn)行期間階段性地改變。以值的帶寬對(duì)用于焦點(diǎn)位置的第一加工參數(shù)BP1進(jìn)行賦值的測(cè)試過(guò)程是有利的， 因?yàn)樵诓牧霞庸ぶ薪裹c(diǎn)位置必須能夠在標(biāo)準(zhǔn)焦點(diǎn)位置周?chē)砸欢ǖ南薅茸兓?，而過(guò)程可靠 性或者加工質(zhì)量在此不會(huì)明顯下降。在圖2a中示出如何對(duì)工件10實(shí)施這種焦點(diǎn)位置帶寬 接收(Fokuslagebandbreiten-aufnahme)，其方式是在回曲形lla_e中的每一個(gè)上分別以 不同的焦點(diǎn)位置切割六個(gè)相同的測(cè)試輪廓區(qū)段12. 1至12. 6，其中，在測(cè)試輪廓區(qū)段12. 1至 12. 6之間自動(dòng)地進(jìn)行焦點(diǎn)位置的變化，其中，其余加工參數(shù)以及輪廓參數(shù)保持恒定。對(duì)于諸如激光功率、掃描頻率、噴嘴間距、切割速度、氣體壓力和激光射束直徑的 其他切割參數(shù)也可以實(shí)施這種值變化。在圖2a中，例如在測(cè)試運(yùn)行時(shí)在單個(gè)回曲形lla-e 之間分別使作為第二加工參數(shù)BP2的加工速度變化，更確切地說(shuō)，使起始于第一回曲形11a時(shí)的lm/min的加工速度每次提高0. 2m/min。通過(guò)兩個(gè)加工參數(shù)BP1、BP2在測(cè)試運(yùn)行期間 沿兩個(gè)不同的加工方向X、Y的變化，由此可以在同一工件10上使兩個(gè)加工參數(shù)BP1、BP2同 時(shí)在帶寬上變化。因?yàn)樵诩す饩哂懈哂诩s3kW的額定功率時(shí)必須在材料加工時(shí)考慮激光加工機(jī)的 光學(xué)元件的熱狀態(tài)，所以既要在光學(xué)元件的冷狀態(tài)中也要在光學(xué)元件的熱狀態(tài)中實(shí)施參數(shù) 變化。如果作為輸入值EW由操作人員選擇具有相應(yīng)功率的激光，則可以在下一步驟104中 在NC控制程序SP中額外地設(shè)置一個(gè)程序部分P，在所述程序部分P中確定激光加工機(jī)3的 加熱時(shí)間和/或冷卻時(shí)間。這樣例如可以在圖2a的工件10上分別以相同的加工速度切割 兩個(gè)相繼作為測(cè)試輪廓產(chǎn)生的回曲形lla-e，但在內(nèi)部和外部光學(xué)系統(tǒng)的熱狀態(tài)中切割第 一回曲形lla、llc、lle而在內(nèi)部和外部光學(xué)系統(tǒng)的冷狀態(tài)中切割第二回曲形llb、lld。為此，在實(shí)際的輪廓加工之前在產(chǎn)生在熱狀態(tài)中切割的回曲形lla、llc、lle之前 在工件10旁邊實(shí)施“預(yù)熱運(yùn)動(dòng)”，其中，開(kāi)啟具有在預(yù)熱后實(shí)施輪廓加工所需功率的激光 束?？梢酝ㄟ^(guò)操作人員改變預(yù)熱運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間(典型為30s)、長(zhǎng)度(通常為100mm的往 復(fù)運(yùn)行)和軸向方向。對(duì)于在冷狀態(tài)中切割的回曲形llb、lld的產(chǎn)生，之前典型地等待20s 的停留時(shí)間，在所述停留時(shí)間中激光束未開(kāi)啟。如預(yù)熱時(shí)間那樣，所述停留時(shí)間的持續(xù)時(shí)間 在此同樣是可改變的。在步驟105中結(jié)束NC控制程序的配置之后，典型地實(shí)施一個(gè)測(cè)試運(yùn)行，其方式是 在激光加工機(jī)3上執(zhí)行NC控制程序SP。在測(cè)試運(yùn)行結(jié)束之后，操作人員可以在經(jīng)切割的工 件10上認(rèn)識(shí)到在哪些參數(shù)值的情況下實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的切割結(jié)果以及在何種程度上實(shí)現(xiàn)了 可接受的結(jié)果。隨后，操作人員可以通過(guò)由對(duì)話函數(shù)DF提供的處理函數(shù)BF輸入優(yōu)化的參 數(shù)或者可能的合適的帶寬并且將其存儲(chǔ)在加工參數(shù)表BT中。對(duì)于厚工件10a、10b (如在圖2b中所示)，也可以在圖2a中所示的回曲形lla_e 的位置上切割作為測(cè)試輪廓的單個(gè)正方形13、14，其中，在此情形中使焦點(diǎn)位置在兩個(gè)相鄰 的列15a、15b或者16a、16b中每一個(gè)的正方形13、14之間變化。在此，可以分別在光學(xué)元 件的熱狀態(tài)中切割正方形13、14的兩個(gè)列15a，16a中的第一列，相反在冷狀態(tài)中切割第二 列 15b、16b。尤其在加工過(guò)程涉及高速切割時(shí)或者在選擇高于15m/min的加工速度時(shí)，長(zhǎng)孔 17(如在圖2c中所示)作為測(cè)試結(jié)構(gòu)是特別合適和節(jié)省材料的。在高速切割時(shí)，測(cè)試輪廓 必須足夠長(zhǎng)，從而可以實(shí)現(xiàn)幾厘米距離上的高加工速度。可以理解，也可以旋轉(zhuǎn)90°地產(chǎn)生 長(zhǎng)孔17，也就是說(shuō)沿Y軸產(chǎn)生長(zhǎng)孔17，以便也在此方向上測(cè)試激光加工機(jī)3的切割特性。在標(biāo)記、粒化、燒蝕或者焊接時(shí)以及在穿孔時(shí)也可以對(duì)于諸如焦點(diǎn)位置、噴嘴間 距、氣體壓力等等的參數(shù)檢驗(yàn)各數(shù)據(jù)組或者接收帶寬，如以下根據(jù)圖3a_d對(duì)于穿孔所示出 的那樣。圖3a對(duì)此示出具有兩個(gè)加工參數(shù)(例如在X或Y方向上變化的焦點(diǎn)位置和噴嘴 間距)的帶寬接收的工件20，其中，作為第一選擇方案僅僅進(jìn)行了穿孔21。圖3b示出相應(yīng) 的工件20a，其中，既穿孔也在X方向上經(jīng)過(guò)一個(gè)起動(dòng)距離21a ；在此，無(wú)激光功率地，但以合 適的切割氣體去除工件20a上待切除的圓形輪廓的剩余部分。在起動(dòng)之后，如圖3c所示可 以在工件20b上也切割3/4圓21b，或者如在圖3d中借助另一工件20c所示切割整圓21c。相應(yīng)的選項(xiàng)(例如，僅僅穿孔、具有起動(dòng)的穿孔、具有起動(dòng)和附加的輪廓切割的穿 孔)視以輪廓參數(shù)KP對(duì)輪廓變量KV的賦值而定，所述賦值又取決于輸入值EW。待切割的輪廓在以上所示的示例中分別是圓形，其大小根據(jù)材料種類(lèi)和厚度、氣體種類(lèi)和切割類(lèi)型自 動(dòng)地確定。穿孔和切割劃分到不同的子運(yùn)行過(guò)程中(如以上所示)，可以使出現(xiàn)的問(wèn)題—— 例如切割透鏡或者加工噴嘴的污染——與各加工階段相對(duì)應(yīng)并且因此可以用于故障查找， 因?yàn)樵诖饲樾沃锌梢杂嗅槍?duì)性地確定污染的原因。與以上結(jié)合圖1至3所示的加工參數(shù)的確定或優(yōu)化類(lèi)似，替代地或附加地也可以 確定用于加工過(guò)程的調(diào)節(jié)參數(shù)，例如最小許用圓角半徑。為此，如在圖4a中所示，沿取決于 所選擇的輸入值EW的測(cè)試輪廓31在工件30上以不同的圓角半徑R0. 5、R1、R1. 5、R2倒圓 方向變化。根據(jù)加工結(jié)果可以以此方式確定作為調(diào)節(jié)參數(shù)的最小許用圓角半徑。圖4b作為用于確定調(diào)節(jié)參數(shù)的另一示例示出工件32上的輪廓臨界值的確定，其 中，輪廓變量“輪廓類(lèi)型”已定義為矩形33、正方形34或者圓形35并且變量“輪廓大小”已 以不同值的帶寬賦值。根據(jù)加工結(jié)果，以此方式對(duì)于所選擇的工件32的材料種類(lèi)和厚度以 及對(duì)于所選擇的切割方法確定作為調(diào)節(jié)參數(shù)的最小可加工面積。為了在(未示出的)激光切割中為所謂的“微接頭”的產(chǎn)生確定優(yōu)化的調(diào)節(jié)參數(shù)， 同樣可以以值的帶寬對(duì)相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)變量進(jìn)行賦值。在制造中在輪廓末端或者在輪廓中 間產(chǎn)生“微接頭”，其方式是不切割一個(gè)十分之幾毫米的距離。由此實(shí)現(xiàn)，輪廓在加工結(jié)束時(shí) 未完全割斷，從而割斷的部分不會(huì)在支撐片之間傾翻。同樣可以使所述距離作為調(diào)節(jié)參數(shù) 變量變化，以便根據(jù)材料種類(lèi)、材料厚度和切割方法確定優(yōu)化的值。為了保護(hù)參數(shù)數(shù)據(jù)組，可以以接近制造的輪廓對(duì)可自由選擇的工件大小進(jìn)行賦 值。在此，通過(guò)以與所選擇的輸入值EW的組合相關(guān)的帶寬對(duì)輪廓變量進(jìn)行自動(dòng)賦值來(lái)考慮 技術(shù)邊界條件。加工作為測(cè)試輪廓的矩形41、正方形42和圓形43，如在圖5中根據(jù)另一工 件40的剖面示出的那樣，其中，起動(dòng)方向從測(cè)試輪廓到測(cè)試輪廓分別旋轉(zhuǎn)90°。在測(cè)試輪 廓的數(shù)量確定之后，例如十二個(gè)測(cè)試輪廓，切割外輪廓44，由此如在真實(shí)制造時(shí)那樣總是行 進(jìn)較長(zhǎng)的輪廓。對(duì)于高速應(yīng)用，也可以替代地或者附加地行進(jìn)由長(zhǎng)孔(見(jiàn)圖2c)組成的保 護(hù)持續(xù)運(yùn)行，由此確保可以實(shí)現(xiàn)和保護(hù)長(zhǎng)距離上的高切割速度。借助以上所述的方法可以自動(dòng)地創(chuàng)建或者配置NC控制程序，所述NC控制程序可 以直接在激光加工機(jī)上執(zhí)行。在此，所述方法可以借助于數(shù)據(jù)處理設(shè)備(例如激光加工設(shè) 備的操作臺(tái))上的合適的軟件實(shí)現(xiàn)。加工的結(jié)果或者是一個(gè)用于檢驗(yàn)單個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)組的單 件加工、一個(gè)借助變化的輪廓參數(shù)、調(diào)節(jié)參數(shù)和/或加工參數(shù)以確定合適的和/或優(yōu)化的參 數(shù)的加工或者是一個(gè)借助固定的參數(shù)數(shù)據(jù)組以保護(hù)參數(shù)的加工持續(xù)運(yùn)行。在每種情形中， 機(jī)器操作人員檢查經(jīng)加工的工件，以便決定所使用的參數(shù)是否適于加工，或者以便在參數(shù) 變型中確定最優(yōu)的數(shù)據(jù)組?？偠灾陨纤龇椒梢詫?shí)現(xiàn)在不同的激光加工機(jī)上可以 在參數(shù)確定和參數(shù)保護(hù)時(shí)應(yīng)用快速和統(tǒng)一的操作方法，其方式是，對(duì)于不同的待加工工件 在機(jī)器控制中可自動(dòng)調(diào)用地提供在技術(shù)上適當(dāng)?shù)那懈钶喞?、過(guò)程和影響可能性，從而可以 通過(guò)在用戶對(duì)話中進(jìn)行少量輸入而自動(dòng)地執(zhí)行用于參數(shù)確定和用于參數(shù)保護(hù)的控制程序 的創(chuàng)建。
權(quán)利要求
用于創(chuàng)建NC控制程序(SP)的方法，該NC控制程序用于控制一個(gè)用于產(chǎn)生至少一個(gè)測(cè)試輪廓(11a e、13、14、17、21、21a c、31、33至35、41至44)的測(cè)試運(yùn)行來(lái)確定、優(yōu)化和/或保護(hù)激光加工機(jī)(3)上的加工過(guò)程的加工參數(shù)(BP1、BP2)和/或調(diào)節(jié)參數(shù)，所述方法包括以下步驟提供NC基本程序(GP)，所述NC基本程序包括用于至少一個(gè)要在所述測(cè)試運(yùn)行中產(chǎn)生的測(cè)試輪廓(11a e、13、14、17、21、21a c、31、33至35、41至44)的至少一個(gè)輪廓變量(KV)以及用于以一個(gè)輪廓參數(shù)(KP)對(duì)所述輪廓變量(KV)進(jìn)行賦值的至少一個(gè)決策函數(shù)(EF1)，提供選擇函數(shù)(AF)，用于通過(guò)操作人員選擇表示所述加工過(guò)程的特征的輸入值(EW)的組合，以及通過(guò)自動(dòng)地執(zhí)行所述決策函數(shù)(EF1)以與所選擇的所述輸入值(EW)的組合相關(guān)的、在技術(shù)上適當(dāng)?shù)妮喞獏?shù)(KP)對(duì)所述輪廓變量(KV)進(jìn)行賦值來(lái)由所述NC基本程序(GP)創(chuàng)建所述NC控制程序(SP)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述NC基本程序(GP)包括至少一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù) 變量和/或加工參數(shù)變量(BV1、BV2)，根據(jù)所選擇的所述輸入值(EW)的組合對(duì)它們進(jìn)行賦 值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述NC基本程序(GP)包括至少一個(gè)另外的決策 函數(shù)(EF2、EF3)，在創(chuàng)建所述NC控制程序(SP)時(shí)自動(dòng)地執(zhí)行所述另外的決策函數(shù)以對(duì)所 述調(diào)節(jié)參數(shù)變量和/或所述加工參數(shù)變量(BV1、BV2)進(jìn)行賦值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，通過(guò)使所述NC基本程序(GP)與參數(shù)數(shù)據(jù)表 (BT)尤其是經(jīng)由所述決策函數(shù)(EF1、EF2、EF3)鏈接以及從所述參數(shù)數(shù)據(jù)表(BT)中讀取所 述值(KP、BP1、BP2)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述輪廓變量(KV)、所述加工參數(shù)變量(BV1、BV2)和/或所述 調(diào)節(jié)參數(shù)變量的賦值。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從包括材料種類(lèi)、材料厚度、氣體種 類(lèi)、光學(xué)聚焦系統(tǒng)的焦距、噴嘴直徑和加工類(lèi)型的組中選擇所述輸入值(EW)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從包括輪廓類(lèi)型、輪廓大小、輪廓間 距、輪廓圓角半徑、起動(dòng)距離長(zhǎng)度和起動(dòng)方向的組中選擇所述輪廓變量(KV)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從包括激光功率、焦點(diǎn)位置、加工速 度、掃描頻率、加工氣體壓力、激光束直徑和噴嘴間距的組中選擇所述加工參數(shù)變量(BV1、 BV2)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述NC控制程序中(SP)中設(shè)有至 少一個(gè)控制指令(P)，用于在產(chǎn)生測(cè)試輪廓(lla_e、13、14、17)之前加熱或者冷卻所述激光 加工機(jī)(3)的光學(xué)射束引導(dǎo)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，以多個(gè)在帶寬上分布的、在所述測(cè) 試運(yùn)行期間變化的值對(duì)所述加工參數(shù)變量(BV1、BV2)和/或所述調(diào)節(jié)參數(shù)變量中的至少一 個(gè)進(jìn)行賦值，其中，優(yōu)選以一個(gè)固定的值對(duì)所述輪廓變量(KV)進(jìn)行賦值。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，以多個(gè)在帶寬上分布的、在所述測(cè) 試運(yùn)行期間變化的值對(duì)所述輪廓變量(KV)中的至少一個(gè)進(jìn)行賦值，其中，優(yōu)選以固定的值 對(duì)所述加工參數(shù)變量(BV1、BV2)和/或所述調(diào)節(jié)參數(shù)變量進(jìn)行賦值。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，設(shè)有用于處理所述操作人員的以下操作中的一個(gè)或多個(gè)的處理函數(shù)(BF)處理對(duì)所述輪廓變量(KV)、所述加工參數(shù)變量(BV1、BV2)和/或所述調(diào)節(jié)參數(shù)變量的 賦值，選擇以值的帶寬進(jìn)行賦值的輪廓變量(KV)、加工參數(shù)變量(BV1、BV2)和/或調(diào)節(jié)參數(shù) 變量，及處理所述參數(shù)數(shù)據(jù)表(BT)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述選擇函數(shù)(AF)和所述處理 函數(shù)(BF)在操作界面(1)的同一對(duì)話函數(shù)(DF)中實(shí)現(xiàn)。
13.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其具有代碼單元，所述代碼單元適于當(dāng)所述程序在數(shù)據(jù)處理設(shè)備 上運(yùn)行時(shí)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的、用于創(chuàng)建NC控制程序的方法的所有步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于創(chuàng)建NC控制程序(SP)的方法，該NC控制程序用于控制測(cè)試運(yùn)行來(lái)確定、優(yōu)化和/或保護(hù)激光加工機(jī)(3)上的加工過(guò)程的加工參數(shù)(BP1、BP2)和/或調(diào)節(jié)參數(shù)，所述方法包括以下步驟提供NC基本程序(GP)，所述NC基本程序包括至少一個(gè)要在所述測(cè)試運(yùn)行中產(chǎn)生的測(cè)試輪廓的至少一個(gè)輪廓變量(KV)以及至少一個(gè)用于對(duì)所述輪廓變量(KV)進(jìn)行賦值的決策函數(shù)(EF1)，提供選擇函數(shù)(AF)用于通過(guò)操作人員選擇表示所述加工過(guò)程的特征的輸入值(EW)的組合，以及通過(guò)自動(dòng)地執(zhí)行所述決策函數(shù)(EF1)以根據(jù)所選擇的所述輸入值(EW)的組合對(duì)所述輪廓變量(KV)進(jìn)行賦值來(lái)由所述NC基本程序(GP)創(chuàng)建所述NC控制程序(SP)。
文檔編號(hào)G05B19/408GK101978332SQ200980110129
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者D·萊曼, U·明恩哈特 申請(qǐng)人:通快機(jī)械格呂施股份公司