激光加工的拐角热场调控方法、设备及存储介质与流程

本申请涉及激光加工，尤其涉及一种激光加工的拐角热场调控方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、在激光切割、激光焊接和激光增材制造等激光加工过程中，加工头沿预先规划的加工路径运动，加工路径通常由直线段和拐角段交替衔接构成。

2、其中，为保证加工过程的稳定，激光加工系统通常采用固定的激光开关延时控制策略，在加工开始前预先设定激光的开启延时参数和关闭延时参数，并在整个加工过程中保持这些延时参数不变。当加工头运动至拐角段时，运动控制系统为完成运动方向的改变会降低加工头的运动速度，此时激光的输出功率和关闭延时并不随运动速度的降低而进行调整，激光仍按照与直线段相同的功率水平持续输出。

3、而由于激光的关闭延时保持固定，加工头在拐角段的运动速度低于直线段，激光束在拐角段单位长度路径上停留的时间随之延长，单位面积上累积的激光能量相应增加，使拐角段的热输入明显高于直线段。热输入在拐角段的集中会使得该区域的熔池温度在短时间内急剧升高，熔池形貌发生畸变，进而降低拐角处的加工精度。

4、上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种激光加工的拐角热场调控方法、设备及存储介质，旨在解决拐角处的加工精度较低的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供一种激光加工的拐角热场调控方法，所述的方法包括以下步骤：

3、基于加工路径中拐角段的拐角角度，确定角度衰减因子；

4、基于所述拐角段的加工速度，确定速度衰减因子；

5、将基础关闭延时值与所述角度衰减因子和/或所述速度衰减因子相乘，得到激光关闭延时值；

6、在所述拐角段内，基于所述激光关闭延时值，控制激光功率递减。

7、在一实施例中，所述基于加工路径中拐角段的拐角角度，确定角度衰减因子的步骤包括：

8、将所述拐角角度与预设角度阈值进行比对；

9、当所述拐角角度不大于所述预设角度阈值时，将所述角度衰减因子确定为随所述拐角角度增大而增大；

10、当所述拐角角度大于所述预设角度阈值时，将所述角度衰减因子确定为随所述拐角角度增大而减小。

11、在一实施例中，所述基于所述拐角段的加工速度，确定速度衰减因子的步骤包括：

12、获取预设的最大加工速度；

13、计算所述加工速度与所述最大加工速度的比值；

14、将所述速度衰减因子确定为随所述比值增大而减小。

15、在一实施例中，所述基于加工路径中拐角段的拐角角度，确定角度衰减因子的步骤之前，还包括：

16、获取加工头在所述加工路径上的当前位置；

17、计算所述当前位置与所述拐角段的拐角点之间的距离；

18、当所述距离小于预设距离阈值时，确定所述角度衰减因子和所述速度衰减因子。

19、在一实施例中，所述在所述拐角段内，基于所述激光关闭延时值，控制激光功率递减的步骤包括：

20、将所述激光关闭延时值划分为多个子时段；

21、获取激光功率在所述拐角段进入时的初始功率值；

22、在所述多个子时段内，从所述初始功率值起逐级减小激光功率，直至降低至预设功率下限。

23、在一实施例中，所述基于加工路径中拐角段的拐角角度，确定角度衰减因子的步骤之前，还包括：

24、获取待加工材料的熔点、热扩散系数、预加热区域的当前温度和温度变化率；

25、计算所述熔点与所述预加热区域的当前温度之间的温度差值；

26、将所述热扩散系数乘以所述温度差值，再除以所述温度变化率，确定激光开启延时值；

27、在加工起始点之前，基于所述激光开启延时值提前开启激光进行预加热。

28、在一实施例中，所述在所述拐角段内，基于所述激光关闭延时值，控制激光功率递减的步骤之后，还包括：

29、获取所述拐角段之后的空程段的加工头运动速度；

30、根据基础空程延时值和所述加工头运动速度，确定空程延时值，所述空程延时值随所述加工头运动速度增大而减小；

31、基于所述空程延时值控制所述空程段的过渡时长。

32、在一实施例中，所述在所述拐角段内，基于所述激光关闭延时值，控制激光功率递减的步骤之后，还包括：

33、实时采集所述拐角段的熔池温度；

34、计算所述熔池温度与目标温度之间的温度偏差；

35、基于所述温度偏差，通过比例积分微分控制，调整所述激光关闭延时值。

36、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种激光加工的拐角热场调控设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上所述的激光加工的拐角热场调控方法的步骤。

37、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质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如上所述的激光加工的拐角热场调控方法的步骤。

38、本申请提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

39、本申请基于加工路径中拐角段的拐角角度确定角度衰减因子，并基于拐角段的加工速度确定速度衰减因子，将影响拐角段热输入的两个主要因素即拐角的几何形态和加工头的运动状态，分别转化为用于修正激光关闭延时的衰减系数，进而将基础关闭延时值与角度衰减因子和速度衰减因子相乘，得到随拐角角度和加工速度动态变化的激光关闭延时值，从而以随加工路径实时变化的激光关闭延时值取代了现有技术中固定不变的关闭延时参数，并在拐角段内基于该激光关闭延时值控制激光功率递减，使激光功率在拐角段内随时间逐步降低。在这种情况下，拐角段的热输入随加工头降速而相应降低，拐角处因加工头降速引起的热输入集中得到抑制，熔池温度不再急剧升高，从而避免熔池形貌畸变，缩小了热影响区，提升拐角处的加工精度。

1.一种激光加工的拐角热场调控方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的激光加工的拐角热场调控方法，其特征在于，所述基于所述拐角段的加工速度，确定速度衰减因子的步骤包括：

3.如权利要求1所述的激光加工的拐角热场调控方法，其特征在于，所述基于加工路径中拐角段的拐角角度，确定角度衰减因子的步骤之前，还包括：

4.如权利要求1所述的激光加工的拐角热场调控方法，其特征在于，所述在所述拐角段内，基于所述激光关闭延时值，控制激光功率递减的步骤包括：

5.如权利要求1所述的激光加工的拐角热场调控方法，其特征在于，所述基于加工路径中拐角段的拐角角度，确定角度衰减因子的步骤之前，还包括：

6.如权利要求1所述的激光加工的拐角热场调控方法，其特征在于，所述在所述拐角段内，基于所述激光关闭延时值，控制激光功率递减的步骤之后，还包括：

7.如权利要求1所述的激光加工的拐角热场调控方法，其特征在于，所述在所述拐角段内，基于所述激光关闭延时值，控制激光功率递减的步骤之后，还包括：

8.一种激光加工的拐角热场调控设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的激光加工的拐角热场调控方法的步骤。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质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如权利要求1至7中任一项所述的激光加工的拐角热场调控方法的步骤。