平移切割刀头的转角补偿加工方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及数控切割加工，特别涉及一种平移切割刀头的转角补偿加工方法、装置、设备及介质，适用于手机膜、平板膜等各类电子产品薄膜板材的数控裁切加工，同时覆盖刻字机行业的板材裁切加工场景。

背景技术：

1、数控平移切割设备广泛应用于模具加工、板材裁切等领域，尤其用于手机膜、平板膜等电子产品膜类薄板材裁切，同时广泛应用于刻字机行业，其中平移切割刀头因切削断面光洁、裁切效率高得到广泛应用，该类刀头可绕自转轴心被动自由旋转，整体呈倾斜布置，刀尖与自转轴心存在固定偏移距离，水平切割进给时刀尖始终滞后于进给方向，切割作业时需保持刀刃朝向与进给方向严格一致方可保证加工质量。现有数控切割的转角加工多沿用通用刀具半径补偿算法，该类算法基于同轴圆形刀具的连续切削逻辑设计，未适配该类径向偏移刀头的结构特性。在深切加工工况下进行转角切割时，若直接在转角节点处调整刀身朝向，具有一定径向尺寸的刀身会侧向挤压转角侧壁材料，极易造成工件转角部位发生塑性弯起变形，严重破坏轮廓的形状精度。部分采用抬刀转向的现有方案多以刀头中心轴为旋转基准，受径向偏移结构影响，旋转过程中刀尖会产生圆弧位移，造成落刀位置偏差，易引发转角切割残留、断面出现台阶差等缺陷；且现有方案仍执行全套补偿流程，未针对转角角度进行分类适配，增加了无效空行程，加工效率偏低。目前行业内缺乏针对该类平移切割刀头的专用转角补偿加工方法，难以同时满足转角加工精度与加工效率的双重需求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种平移切割刀头的转角补偿加工方法、装置、设备及介质，通过对平移切割刀头采用转角超程进给消除刀身干涉、抬刀空载换位落刀、以刀尖为固定基准调整刀刃朝向的补偿加工流程，以实现消除深切工况下转角材料弯起变形、保证转角切割轮廓精度与加工效率的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种平移切割刀头的转角补偿加工方法，应用于数控切割设备，所述数控切割设备配备平移切割刀头，所述切割刀头的刀尖与刀头的自转轴心存在固定偏移距离，所述刀头以平移进给方式执行切割加工，其特征在于，包括如下步骤：

3、获取待加工工件的轮廓几何数据，识别所述轮廓几何数据中的各个转角节点，并生成有序切割路径；

4、控制刀头沿第一切割路径切入工件并执行直线平移切割，当刀尖行进至所述转角节点时，控制刀头沿所述第一切割路径的延伸方向继续前进预设距离，所述预设距离与刀尖至刀头自转轴心的偏移距离一致；

5、控制刀头抬升直至脱离工件表面，将刀头平移至第二切割路径的反向延长线上的落刀点位；

6、在所述落刀点位调整刀头的刀刃朝向，使刀刃朝向与第二切割路径的进给方向相反，刀尖滞后于进给方向；

7、控制刀头切入工件，并沿所述第二切割路径继续执行平移切割加工。

8、进一步地，获取待加工工件的轮廓几何数据，识别所述轮廓几何数据中的各个转角节点，并生成有序切割路径的步骤，包括：

9、解析待加工轮廓的全部轮廓线段，提取每一段轮廓线段的起点坐标、终点坐标、线段走向与线段长度；

10、根据相邻两段轮廓线段的端点重合关系，定位所有端点交界位置作为转角节点；

11、按预设切割行进顺序对所有转角节点进行排序编号，生成带节点序列的有序切割路径；

12、其中所述超程进给距离与刀尖至刀头自转轴心的偏移距离一致。

13、进一步地，生成带节点序列的有序切割路径的步骤，包括：

14、针对每一处转角节点，基于对应第二切割路径的走向确定反向延长方向；

15、以第二切割路径靠近转角节点的起始端点为基准，沿所述反向延长方向偏移预设距离，生成该转角节点对应的落刀点位坐标；

16、将所有转角节点对应的落刀点位坐标、超程进给距离、调向旋转角度写入有序切割路径，形成带补偿参数的有序切割路径。

17、进一步地，控制刀头沿所述第一切割路径的延伸方向继续前进预设距离的步骤，包括：

18、保持刀头的当前切割深度不变；

19、保持刀刃朝向与第一切割路径的进给方向相反，刀尖滞后于进给方向；

20、沿第一切割路径的直线延伸方向平移进给，直至进给距离等于刀尖至刀头自转轴心的偏移距离后停止进给。

21、进一步地，控制刀头抬升直至脱离工件表面，将刀头平移至第二切割路径的反向延长线上的落刀点位的步骤，包括：

22、控制刀头沿垂直于工件表面的方向抬升，直至刀尖完全脱离工件表面后停止抬升动作；

23、沿预设的平面平移路径将刀头向第二切割路径所在一侧移动，使刀尖的垂直投影上下对准第二切割路径的反向延长线上靠近起始端点的预设落刀点位；

24、控制刀头沿垂直于工件表面的方向下落，直至刀尖接触工件表面，确定刀尖所在位置为落刀点位。

25、进一步地，在所述落刀点位调整刀头的刀刃朝向的步骤，包括：

26、从有序切割路径中调取当前转角节点对应的两段切割路径的夹角参数；

27、保持刀尖在落刀点位处与工件表面的接触状态，刀尖的平面位置保持固定；

28、以刀尖所在位置为旋转圆心、以刀尖至刀头自转轴心的偏移距离为旋转半径，绕垂直于工件表面的转动轴线转动与所述夹角参数对应的角度，使刀头的刀刃朝向与第二切割路径的进给走向相反，刀尖滞后于进给方向。

29、进一步地，控制刀头切入工件，并沿所述第二切割路径继续执行平移切割加工的步骤，包括：

30、控制刀头沿垂直于工件表面的方向匀速进给，直至刀尖到达预设的切割深度；

31、保持刀刃朝向与第二切割路径的进给方向始终相反，刀尖持续滞后于进给方向；

32、沿第二切割路径的延伸方向平移刀头，完成第二切割路径对应的工件轮廓的切割加工。

33、本发明还提供一种平移切割刀头的转角补偿加工装置，包括：

34、路径生成模块，用于获取待加工工件的轮廓几何数据，识别所述轮廓几何数据中的各个转角节点，并生成有序切割路径；

35、第一切割执行模块，用于控制刀头沿第一切割路径切入工件并执行直线平移切割，当刀尖行进至所述转角节点时，控制刀头沿所述第一切割路径的延伸方向继续前进预设距离；

36、刀头调整模块，用于控制刀头抬升直至脱离工件表面，再将刀头平移至第二切割路径的反向延长线上的落刀点位；

37、方向调整模块，用于在所述落刀点位调整刀头的刀刃朝向，使刀刃朝向与第二切割路径的进给方向相反，刀尖滞后于进给方向；

38、第二切割执行模块，用于控制刀头切入工件，并沿所述第二切割路径继续执行平移切割加工。

39、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述平移切割刀头的转角补偿加工方法的步骤。

40、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述平移切割刀头的转角补偿加工方法的步骤。

41、本发明提供的平移切割刀头的转角补偿加工方法、装置、设备及介质，具有以下有益效果：

42、本发明针对刀尖与自转轴心存在偏移的平移切割刀头，提出专用的转角补偿加工方法，有效解决了深切工况下的转角弯起变形问题，兼具加工精度与运行效率优势。本发明通过转角处超程进给的方式，使刀身完全越过转角侧壁的干涉区域，消除刀身侧向挤料导致的材料变形，保证了转角部位的形状精度；采用抬刀脱离工件后调整朝向的方式，避免带料转向引发的材料拉扯变形，同时以刀尖为旋转基准完成调向，消除偏移结构带来的刀尖位移误差，保证了落刀与切入位置的精准性。本发明将落刀点位设置于第二切割路径的反向延长线上，确保切入后可从转角根部完整切削整段路径，避免出现切割残留与断面台阶缺陷；所有补偿参数在路径规划阶段预计算并写入有序切割路径，加工过程中直接调用，提升了执行响应速度与控制一致性。本发明还通过预设角度阈值对转角进行分类处理，大角度钝角无需执行全套补偿流程，在保证加工质量的前提下简化动作流程，减少无效空行程，可适配锐角、直角及小角度钝角等多种转角类型，显著提升了偏移式切割刀头的转角加工质量与加工效率，可广泛应用于膜材裁切、刻字加工等多种数控切割场景。