本發(fā)明涉及切割機(jī)床，尤其涉及一種三維五軸激光切割機(jī)床及加工軌跡自動(dòng)生成方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的三維激光切割機(jī)床通常是固定激光切割頭和工件，只能在平面內(nèi)進(jìn)行二維加工，受到工件形狀和結(jié)構(gòu)的限制。然而，隨著制造業(yè)對(duì)復(fù)雜零件加工需求的增加，傳統(tǒng)的二維加工方式已經(jīng)不能滿足高精度、多變形狀的工件加工要求。為了克服這一限制，三維五軸激光切割機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。

2、三維五軸激光切割機(jī)床采用了多軸控制和復(fù)雜的加工路徑規(guī)劃，使得激光切割頭可以在三維空間內(nèi)自由移動(dòng)，同時(shí)具備旋轉(zhuǎn)功能，可以在不同角度下對(duì)工件進(jìn)行切割。這種機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)更高維度的加工，可以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜工件的加工需求，提高加工效率和精度。

3、然而，傳統(tǒng)的加工軌跡生成方法通常需要人工干預(yù)，且對(duì)復(fù)雜工件的加工路徑規(guī)劃不夠智能化，導(dǎo)致加工效率低下且易出錯(cuò)。因此，研究開發(fā)一種自動(dòng)生成加工軌跡的方法變得十分迫切，以提高加工效率、降低人工成本和提升加工質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了彌補(bǔ)以上不足，本發(fā)明提供了一種三維五軸激光切割機(jī)床及加工軌跡自動(dòng)生成方法，旨在改善了現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的加工軌跡生成方法通常需要人工干預(yù)，且對(duì)復(fù)雜工件的加工路徑規(guī)劃不夠智能化，導(dǎo)致加工效率低下且易出錯(cuò)的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種三維五軸激光切割機(jī)床，包括工作臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光切割頭、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)采用電性連接控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光切割頭、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的路線進(jìn)行移動(dòng)；

3、所述工作臺(tái)用于對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，激光切割頭、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行安裝；

4、所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)激光切割頭沿x、y、z三個(gè)方向移動(dòng)，以適應(yīng)不同尺寸和形狀的工件加工需求；

5、所述激光切割頭采用高功率激光器，能夠快速、準(zhǔn)確地切割各種材料；

6、所述五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)激光切割頭在空間中的五個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，包括三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以滿足復(fù)雜工件的加工需求。

7、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

8、所述五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括三個(gè)直線組件和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組件三個(gè)所述直線運(yùn)動(dòng)組件分別負(fù)責(zé)激光切割頭在x軸、y軸和z軸方向上的直線運(yùn)動(dòng)，三個(gè)所述直線運(yùn)動(dòng)組件由高精度的伺服電機(jī)和線性導(dǎo)軌組成，能夠確保激光切割頭以極高的精度和穩(wěn)定性沿指定路徑移動(dòng)；

9、兩個(gè)所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組件則負(fù)責(zé)激光切割頭在空間中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，包括繞x軸的旋轉(zhuǎn)和繞y軸的旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組件由高精度的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和軸承組成，可以確保激光切割頭在復(fù)雜的三維空間中實(shí)現(xiàn)精確的定位和切割。

10、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

11、加工軌跡自動(dòng)生成方法包括，

12、s1、獲取工件的三維模型數(shù)據(jù)：通過三維掃描儀或其他方式獲取待加工工件的三維模型數(shù)據(jù)；

13、s2、分析工件的三維模型數(shù)據(jù)：所述控制系統(tǒng)對(duì)獲取的三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，以便為后續(xù)的加工軌跡生成提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

14、s3、生成加工軌跡：根據(jù)分析得到的工件信息，所述控制系統(tǒng)會(huì)運(yùn)用算法自動(dòng)生成所述激光切割頭的加工軌跡，確保切割的準(zhǔn)確性和效率；

15、s4、優(yōu)化加工軌跡：在生成加工軌跡后，所述控制系統(tǒng)對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以減少不必要的移動(dòng)和空切，提高加工效率，并降低所述激光切割頭（3）的磨損；

16、s5、控制激光切割頭和五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工：所述控制系統(tǒng)按照優(yōu)化后的加工軌跡，通過電性連接控制所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光切割頭和五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確的移動(dòng)和切割，實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的三維激光切割加工。

17、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

18、所述s1、獲取工件的三維模型數(shù)據(jù)包括以下步驟：

19、s101、選擇適當(dāng)?shù)娜S掃描設(shè)備：根據(jù)待加工工件的形狀、大小和材料屬性，選擇手持式三維掃描儀、固定式三維掃描儀或激光三維掃描儀。

20、s102、標(biāo)定和校準(zhǔn)掃描設(shè)備：對(duì)掃描設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)，以確保掃描結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。

21、s103、執(zhí)行三維掃描：將待加工工件放置在掃描設(shè)備的工作區(qū)域內(nèi)，啟動(dòng)掃描設(shè)備并按照設(shè)備操作指南進(jìn)行三維掃描，捕捉工件的表面形狀和紋理信息，并生成相應(yīng)的三維模型數(shù)據(jù)。

22、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

23、所述s1、獲取工件的三維模型數(shù)據(jù)還包括以下步驟：

24、s104、數(shù)據(jù)處理與優(yōu)化：

25、在獲得原始的三維掃描數(shù)據(jù)后，進(jìn)行除噪聲、平滑表面、填補(bǔ)孔洞、對(duì)齊和合并不同部分的掃描數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的完整性和質(zhì)量，為后續(xù)的加工軌跡生成提供更可靠的基礎(chǔ)；

26、s105、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與導(dǎo)入：

27、將三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為cad軟件的兼容格式，然后在cad軟件中進(jìn)行進(jìn)一步的編輯和調(diào)整，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性；

28、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

29、所述s2、分析工件的三維模型數(shù)據(jù)包括以下步驟：

30、s201、確定工件的幾何特征：通過cad軟件或其他分析工具，識(shí)別并提取工件的主要幾何特征；

31、s202、評(píng)估工件的加工難度：根據(jù)工件的形狀、尺寸、材料和厚度屬性，評(píng)估激光切割的難度，以便在后續(xù)的軌跡生成和優(yōu)化中作出相應(yīng)的調(diào)整；

32、s203、確定加工順序和策略：根據(jù)工件的幾何特征和加工難度，規(guī)劃激光切割頭的加工順序和策略，選擇最佳的切割路徑、切割速度、激光功率，確保加工的高效性和準(zhǔn)確性。

33、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

34、所述s3、生成加工軌跡包括以下步驟：

35、s301、算法選擇與設(shè)置：

36、在生成加工軌跡時(shí)，選擇基于幾何形狀的算法、基于特征的算法或基于機(jī)器學(xué)習(xí)的算法；

37、s302、軌跡模擬與驗(yàn)證：

38、在生成加工軌跡后，通過在控制系統(tǒng)中進(jìn)行模擬切割操作，觀察激光切割頭在工件上的運(yùn)動(dòng)軌跡和切割效果，以及檢查是否存在潛在的碰撞或干涉的問題；

39、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

40、所述s4、優(yōu)化加工軌跡包括以下步驟：

41、s401、軌跡平滑與優(yōu)化：

42、在生成加工軌跡后，通過應(yīng)用軌跡平滑算法、優(yōu)化算法或啟發(fā)式搜索算法來進(jìn)行軌跡的平滑和優(yōu)化，以減少不必要的移動(dòng)和空切，提高加工效率，并降低激光切割頭的磨損；

43、s402、軌跡后處理與導(dǎo)出：

44、將優(yōu)化后的加工軌跡轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)能夠識(shí)別的格式、添加指令或注釋，然后，將處理后的軌跡導(dǎo)出到控制系統(tǒng)中，以便控制系統(tǒng)能夠按照軌跡進(jìn)行精確的移動(dòng)和切割操作；

45、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：

46、所述控制激光切割頭和五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工包括以下步驟：

47、s501、實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋：

48、在激光切割過程中，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控激光切割頭的位置、速度、加速度的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以及激光功率、切割深度的工藝參數(shù)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和異常，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化；

49、s502、動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化：

50、根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋的信息，控制系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整和優(yōu)化加工軌跡。當(dāng)發(fā)現(xiàn)切割速度過快導(dǎo)致切割質(zhì)量下降時(shí)，可以適當(dāng)降低切割速度；當(dāng)發(fā)現(xiàn)激光功率不足時(shí)，適當(dāng)增加激光功率，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化，可以確保加工過程的穩(wěn)定性和加工質(zhì)量的一致性。

51、本發(fā)明具有如下有益效果：

52、1、本發(fā)明中，在生成加工軌跡后，控制系統(tǒng)對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化，以減少不必要的移動(dòng)和空切，提高加工效率，并降低激光切割頭的磨損，節(jié)省時(shí)間和材料成本，并延長機(jī)器的使用壽命。

53、2、本發(fā)明中，通過獲取工件的三維模型數(shù)據(jù)，并分析該數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成激光切割頭的加工軌跡，自動(dòng)化過程提高了加工效率和準(zhǔn)確性。

54、3、本發(fā)明中，在加工過程中，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控激光切割頭的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和工藝參數(shù)，并根據(jù)反饋信息動(dòng)態(tài)調(diào)整加工軌跡，以確保加工過程的穩(wěn)定性和加工質(zhì)量的一致性。