[发明专利]使用切割控制规则和变量在一块材料上切割多个工件的方法、系统和计算机程序

说明书

技术领域

本发明涉及一种用一块材料切割多个工件的方法，该方法使用束切割技术，提供一组控制规则和变量，用于切割二维形状或图案，其中根据要切割的形状或图案，在操作中使用一个规则或多个规则的组合，形状或图案在这块材料中组成工件切割。

本发明也涉及系统和计算机程序产品，通过计算机程序实现本发明的方法。

有各种各样已知的切割技术，用于在一块材料上切割出工件，本发明涉及这里被称为束切割技术。束切割被定义为具有几种作为切割手段的束，例如激光切割、等离子切割、离子束切割、火焰或气割、水刀切割、粒切割或空气切割。这不会与机械切割混淆，其切割手段是构件，例如切割刀片或旋转切割头。

背景技术

使用工作计划优化工具，基于嵌套工件布置方法，放置用一块材料切割的工件，这是预先知晓的。嵌套是一种在两维中使用的几何优化工具，基于不同的启发式搜索算法，这些搜索算法在一个给定的工作区域内旋转和装填多边形。用图形方式，嵌套工作计划给出了很好的解决方案，但在生产中要求在工件之间使用安全距离。安全距离必须考虑在生产过程中出现的加工和材料技术条件。安全距离的尺寸根据材料和使用的切割技术变化，工件之间标准的安全距离是5-20mm。

用于控制机器的切割操作的控制规则的实例是如何处理：

-锐利边缘，

-转折点，

-在关键区域束中断，

-感知切割头，

-考虑位于的网格，

-考虑预切开的支点风险，

-长度、形状和引入角度，

-长度、形状和引出角度，

-工件的微接头，以及

-切割时气体的不同使用和水切割中抽象材料的量。

与使用的材料有关的控制规则的实例可以是：

-用于不同金属的滚动方向，

-加热，

-材料摆放，

-在材料中的不同图案，

-材料拉伸，

-工件公差，以及

-工件质量。

由于上述与生产和材料相关的条件，在切割工件之间有浪费的材料。

当束在材料上切割时，切口的厚度是相同的，或相当于束的厚度，因此当在材料上定位工件和在工件之间设置安全距离，束厚度必须考虑。众所周知，在切割过程中使用刀具半径补偿，如果切割在切割方向上向工件的左边进行，使用左边刀具半径补偿；如果切割在切割方向上向工件的右边进行，使用右边刀具半径补偿。每当工具半径补偿改变，切割过程停止，关闭束，且进行新的穿孔。

一些已知的用于提供可靠生产过程的技术30是在工件与工件周围的材料之间使用微接头，通常称为材料骨架。微接头通过在一次沿切割路径的切割中停止切割束，将切割装置沿切割路径移动一小段距离，且再次启动切割束沿切割路径继续切割。小的未切割部分构成微接头。

众所周知，在切割过程不中，为了使穿孔的数量和定位距离减到最小，手工确定工件之间过渡部分的位置以及链切割。

通过使用常用的切割两点之间的直线，以尽量减少材料的浪费和切割长度，是众所周知的。在共同切割中，两个工件之间的距离仅为束切出的一个切口厚度，在切割过程中，没有使用刀具半径补偿。

发明内容

问题

使用任何种类的束切割技术，存在巨大的浪费问题。正常的产品可靠的切割计划有20-50％的浪费。生产中所产生的浪费的背景是无效的用于在原材料上部分放置方法，并且结合了每个切割方法和每种材料的技术规则。

当切割技术作为生产方法，带来详细价格的四个不同的成本。材料成本，通常大大超过价格明细的50％，和三类不同的机器成本：穿孔、定位距离和切割距离。降低浪费材料的数量是个问题。限制切割过程中要求的穿孔的数量，也是一个问题，且优化切割过程中定位距离和切割距离是一个问题。

为使材料浪费减到最少，使自由形状工件之间的距离减到最少是一个问题。

如果工件定位彼此非常接近，保持穿孔数量最小也是一个问题；提供束切割过程的转向区域，且避免工件旋转，如果没有工件与之连接的邻近的骨架。

在束切割中，切割束滞后是一个问题，在切割装置与材料的相关移动中，切割束滞后从材料的上表面到材料的下表面。这意味着如果机器停止移动且关闭束，那么材料在切割的终点不能完全穿透。