多轴激光切割轨迹及其实现

摘要

激光切割技术是当前板材加工领域最为关注的发展方向,课题是关于支持多轴数控激光切割机床的三维激光切割自动编程系统的研究与实现.论文研究主要包括:三维加工轨迹的生成与规划、机床运动分析与加工仿真,以及激光切割工艺数据库。
　　 根据三维激光切割加工的运动特点以及Parasolid中的几何拓扑关系,研究了三维工件模型中可切割实体的识别以及轨迹的提取算法.
　　 结合激光切割对切割轨迹特点和工件几何信息,提出了三维切割辅助轨迹的规划方法和实现算法.从加工效率以及操作方便的角度考虑,制定了按照原则排序和手动拖动排序两种轨迹顺序规划方法,对提取的轨迹在加工全局下进行了排序、离散等优化处理,实现了三维工件切割轨迹基础数据的生成.
　　 工艺数据库是CAM系统中重要的组成部分.论文对三维激光切割机理进行了初步探讨,给出了切割质量评判标准并分析了多种加工参数对切割质量的影响,为加工参数的选取提供了依据。在广泛调研现有商业激光切割离线自动编程系统的基础上,构建了简易实用的切割工艺数据库。
　　 基于刚体运动学理论,考虑激光头在空间的位置、姿态的描述方法,对五轴激光切割中激光头的位姿描述算法进行了深入研究,通过已知加工轨迹的反向运动计算分析,给出了多轴数控切割机床在加工过程中的各个轴分量,实现了三维实体模型切割轨迹到数控轴的驱动的处理算法.
　　 三维激光切割运动仿真可以直观了解切割的过程,验证轨迹的正确性。论文在SolidWorks装配体环境下,通过机床各个轴的合成运动,实现了加工的模拟,对平板切割、三维模型切割、管材(圆管和方管)切割分别进行了仿真研究,并验证论文提出的轨迹算法和机床运动分析算法.
　　 论文的研究为三维激光切割离散自动编程系统的实现和完善奠定了基础,具有重要的理论和实际应用价值。