一种板状件的切割方法与流程

1.本技术涉及切割技术领域，具体地，涉及一种板状件的切割方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，社会的进步，铁路运输工具已经由蒸汽机车、火车进化为高铁、动车。动力性能的提升，意味着需要转向架除了更轻量化之外，还需要更加平稳，更加安全。转向架制造离不开钢板的下料切割，由于转向架主体部位——构架组成的90％部分是由下料切割的钢板件组焊而成，所以钢板件下料切割断面的粗糙度和平面度影响着构架组成的组装和焊接质量。现有切割方式包括数控激光切割、数控等离子切割、数控火焰切割、数控线切割以及数控水切割。在这几种切割方式中，主要流程为技术人员通过电脑软件进行编程，然后将编程代码拷入数控切割机操作台上，数控切割机按照编好的程序进行钢板切割下料。在电脑软件的编程过程中，软件的输入只能是封闭的1：1的cad图纸，而且如果想要节省更多的钢板，程序排版就需要人工进行设置，特别容易造成物料浪费；在数控切割机切割过程中，切割枪会按照程序反复进行穿孔——切割——抬起、空走——穿孔——切割——抬起、空走，由于穿孔时的切割功率和氧气气压都会比切割时的切割功率和氧气气压大很多，所以多次反复穿孔会增加数控切割机的功率损耗和氧气消耗。图1为将一块钢板切割为六行七列矩形的工件单件的切割路径示意图，工件单件的目标图形100为正方形，从图中能够看出，需要进行42次重复的切割过程。
3.因此，传统的切割方法存在功率，氧气和钢板的损耗均较大，效率较低，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
4.在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种板状件的切割方法，以解决传统的切割方法存在功率，氧气和板状件的损耗均较大，效率较低的技术问题。
6.本技术实施例提供了一种板状件的切割方法，包括如下步骤：
7.根据工件单件的目标形状，在板状件上对目标形状进行排版；其中，排版的方式包括多个目标形状紧邻设置，相邻的目标形状中有两条边重合在一起且被两个相邻的目标形状所拥有的边为公用边，仅被一个目标形状拥有的边为单用边；
8.确定至少一个连续切割路径，所述连续切割路径为单方向将公用边和/或单用边连接起来形成的连续的切割路径；
9.按照连续切割路径进行切割，一个所述连续切割路径对应一个切割过程。
10.本技术实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：
11.首先，根据工件单件的目标形状，在板状件上对目标形状进行排版，排版的方式包括多个目标形状紧邻设置，即相邻的目标形状之间没有间隙，对板状件的浪费较少。这样，
相邻的目标形状中有两条边重合在一起且被两个相邻的目标形状所拥有的边为公用边，仅被一个目标形状拥有的边为单用边。然后，根据排版，确定至少一个连续切割路径，连续切割路径为单方向将公用边和单用边连接起来形成的没有交点的连续的切割路径，这样，单方向的将公用边和单用边连接，能够实现较长的连续切割路径。最后，按照连续切割路径进行切割，一个连续切割路径对应一个切割过程，从而使得一个切割过程能够实现一个较长的连续切割路径的一个切割过程，使得板状件的整个切合方法的切割过程的数量较小，使得整个切割方法的功率，氧气和板状件的损耗均较小。
附图说明
12.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
13.图1为背景技术中传统的切割方法将一块钢板切割为六行七列矩形的工件单件的切割路径示意图；
14.图2为本技术实施例的板状件的切割方法在板状件上对目标形状进行排版的示意图；
15.图3为图2的标记目标形状和目标形状的聚集的位置的示意图；
16.图4为图3的a位置放大示意图；
17.图5为图3的b位置放大示意图；
18.图6至图16为图2所示排版的多个连续切割路径的示意图；
19.图17为本技术实施例的板状件的切割方法的连续切割路径的示意图。
20.附图标记：
21.100目标图形。
具体实施方式
22.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.实施例一
24.如图2和图17所示，本技术实施例的板状件的切割方法，尤其适用于将钢板切割形成转向架构架所需的工件单件。切割方法包括如下步骤：
25.根据工件单件的目标形状100，在板状件上对目标形状100进行排版；其中，排版的方式包括多个目标形状100紧邻设置，相邻的目标形状中有两条边重合在一起且被两个相邻的目标形状所拥有的边为公用边，仅被一个目标形状拥有的边为单用边；
26.确定至少一个连续切割路径，所述连续切割路径为单方向将公用边和单用边连接起来形成的连续的切割路径；
27.按照连续切割路径进行切割，一个所述连续切割路径对应一个切割过程。
28.本技术实施例的板状件的切割方法，首先，根据工件单件的目标形状，在板状件上对目标形状进行排版，排版的方式包括多个目标形状紧邻设置，即相邻的目标形状之间没
有间隙，对板状件的浪费较少。这样，相邻的目标形状中有两条边重合在一起且被两个相邻的目标形状所拥有的边为公用边，仅被一个目标形状拥有的边为单用边。然后，根据排版，确定至少一个连续切割路径，连续切割路径为单方向将公用边和单用边连接起来形成的没有交点的连续的切割路径，这样，单方向的将公用边和单用边连接，能够实现较长的连续切割路径。最后，按照连续切割路径进行切割，一个连续切割路径对应一个切割过程，从而使得一个切割过程能够实现一个较长的连续切割路径的一个切割过程，使得板状件的整个切合方法的切割过程的数量较小，使得整个切割方法的功率，氧气和板状件的损耗均较小。
29.实施中，如图3所示，为了保证连续切割路径在实际切割时的连续性，所述排版方式还包括目标形状100和目标形状100的聚集的位置之间保持预设间隔l的间隙。
30.实施中，所述预设间隔l的取值范围为大于等于0.01mm小于等于0.2mm。
31.板状件的厚度越大，预设间隔l的取值越大，14mm以下厚度钢板优选0.01mm。间隙不宜过大，应该满足切割机切割共边过程中产生的热量能够正好熔化此间隙处的板状件。
32.具体的，排版的方式采用了多个目标形状紧邻设置，相邻目标图形具有公用边的方式，使得板状件的利用率很高，即作为原料的板状件消耗较少。
33.具体的，按照连续切割路径进行切割，一个所述连续切割路径对应一个切割过程通过数控切割机实施，一个连续切割路径的对应的一个切割过程按照预设程序进行：
34.一个切割过程包括穿孔
→
切割，此时切割实际的路径按照连续切割路径走
→
抬起。
35.多个切割过程包括穿孔
→
切割
→
抬起，空走，穿孔
→
切割
→
抬起，空走，穿孔
→
切割
→
抬起，
……
，穿孔
→
切割
→
抬起，直至所有的连续切割路径够被实际切割完成。这样，使得数控切割机的穿孔次数和空走次数较少，进而使得切割方法的功率，氧气和板状件的损耗均较小。
36.具体的，工件单件的目标形状的要求是目标形状是规则的多边形。
37.具体的，每一个连续切割路径的起点作为数控切割机喷嘴的引入点，连续切割路径的终点作为数控切割机喷嘴的引出点。
38.实施例二
39.本技术实施例的板状件的切割方法，在实施例一的基础上，还具有以下特点。
40.实施中，如图2至16所示，在目标形状100为平行四边形或矩形时，如图2所示，排版方式具体为目标形状以对应边相邻的方式紧邻设置，其中，目标形状的四个边依次为左边，底边，右边和顶边；
41.所述连续切割路径为多个且一个所述连续切割路径为上层对角连续切割路径；如图6所示，所述上层对角连续切割路径包括：
42.依次连接第一行第一列目标形状100的左边，底边，右边和顶边。
43.即目标形状为平行四边形或矩形时，需要多个连续切割路径才能实现。其中一个连续切割为上层对角连续切割路径。这个上层对角连续切割路径将第一行第一列目标形状按照左边，底边，右边和顶边的顺序进行了连接，实现了第一行第一列目标形状的连续连接。
44.实施中，如图6所示，所述上层对角连续切割路径还包括：
45.第二行第一列目标形状100的左边，顶边和右边，连接到第二行第二列目标形状的
底边，右边和顶边；
46.第三行第二列目标形状100的左边，顶边和右边，连接到第三行第三列目标形状的底边，右边和顶边；
47.依次进行，直至第k行第k
‑
1列目标形状左边，顶边和右边，连接到第k行第k列目标形状的底边，右边和顶边；
48.其中，目标形状排版的方式为k行
×
l列，k是大于等于2的偶数，l等于k 1。
49.这个上层对角连续切割路径还将第二行第一列目标形状按照左边，顶边和右边顺序进行了连接，第二行第二列目标形状按照底边，右边和顶边的顺序进行了连接。即将第二行第一列和第二列目标形状进行了连续连接。采用同样的方式，能够对第二行第二列和第三列目标形状继续进行连续连接，依次进行下去，直至第k行第k列目标形状的边，右边和顶边。
50.到目前为止，上层对角连续切割路径连续连接了第一行第一列目标形状，第二行第一列目标形状和第二行第二列目标形状，第三行第二列目标形状和第三行第三列目标形状，
……
，第k行第k
‑
1列目标形状和k行第k列目标形状。一个上层对角连续切割路径实现了多个目标形状的公用边和单用边连续连接。从而使得在后续的切割工序中，一个连接切割路径对应一个切割过程形成，使得切割过程的数量较小，进而使得整个切割方法的功率，氧气和板状件的损耗均较小。
51.至此，已经有了一个较长的连续切割路径
‑
上层对角连续切割路径。
52.实施中，另一个所述连续切割路径为下层对角连续切割路径，如图11所示，所述下层对角连续切割路径包括：
53.第一行第二列目标形状100的底边和右边，
54.第二行第三列目标形状100的底边和右边，
55.依次进行，直至第k
‑
1行第k列目标形状的底边和右边；
56.第k
‑
1行第l列目标形状的顶边。
57.下层对角连续切割路径将第一行第二列目标形状的底边和右边，第二行第三列目标形状的底边和右边顺序进行了连接。即将第一行第二列目标形状和第二行第三列目标形状进行了连续连接。采用同样的方式，依次进行下去，能连续连接到第k
‑
1行第k列目标形状。到了第k
‑
1行第k列目标形状的右边时，此时到了一个转折的位置，需要调整下层对角连续切割路径的走向，实现调整走向的方法是，连续连接第k
‑
1行第l列目标形状的顶边。
58.实施中，如图11所示，所述下层对角连续切割路径还包括：
59.第k
‑
1行第l列目标形状100的右边和底边；
60.第k
‑
2行第l
‑
1列目标形状100的右边和底边；
61.依次进行，直至第一行第三列目标形状的右边和底边。
62.这样，实现了第k
‑
1行第l列目标形状，第k
‑
2行第l
‑
1列目标形状，
……
，第一行第三列目标形状的连续连接。至此，一个下层对角连续切割路径实现了多个目标形状的公用边和单用边连续连接。从而使得在后续的切割工序中，一个连接切割路径对应一个切割过程形成，使得切割过程的数量较小，进而使得整个切割方法的功率，氧气和板状件的损耗均较小。
63.至此，已经有了另一个较长的连续切割路径
‑
下层对角连续切割路径。
64.实施中，如图7，图8，图9和图10所示，多个连续切割路径还包括第三行连续切割路径，第四行连续切割路径，
……
，第k行连续切割路径；其中：
65.第三行连续切割路径包括：
66.自第三行第一列目标形状100左边和顶边，连接到第四行第二列的左边和顶边，依次进行，直至第k行第l
‑
3列的左边和顶边；
67.第四行连续切割路径包括：
68.自第四行第一列目标形状左边和顶边，连接到第五行第二列的左边和顶边，直至第k行第l
‑
4列的左边和顶边；
69.……
，
70.第k行连续切割路径包括：
71.自第k行第1列目标形状的左边和顶边。
72.第三行连续切割路径，第四行连续切割路径，
……
，第k行连续切割路径，这几个连续切割路径实现了上层对角连续切割路径之上的目标形状的切割路径的设置。
73.实施中，如图12，图13，图14和图15所示，多个连续切割路径还包括第四列连续切割路径，第五列连续切割路径，
……
，第l列连续切割路径；其中：
74.第四列连续切割路径包括：
75.自第一行第四列目标形状100的底边和右边，连接到第二行第五列的底边和右边，依次进行，直至第k
‑
2行第l列的底边和右边；
76.第五列连续切割路径包括：
77.自第一行第五列目标形状的底边和右边，连接到第二行第六列的底边和右边，依次进行，直至第k
‑
3行第l列的底边和右边；
78.……
，
79.第l列连续切割路径包括：
80.连接第一行第l列目标形状的底边和右边。
81.第四列连续切割路径，第五列连续切割路径，
……
，第l列连续切割路径，这几个连续切割路径实现了下层对角连续切割路径之下的目标形状的切割路径的设置。
82.实施中，如图16所示，多个连续切割路径还包括顶角处连续切割路径，所述顶角处连续切割路径包括：
83.连接第k行第l列目标形状100的顶边和右边。
84.至此，实现了k行
×
l列的目标形状排版的方式的切割路径的设置。
85.采用本技术实施例的板状件的切割方法，切割k行
×
l列的单件工件，连续切割路径的数量为11条，相应的，需要进行11次切割过程。与背景技术的切割方法相比，切割过程的数量大大减小。
86.按照从图6到图16的顺序，同样也能实现11次切割过程完成k行
×
l列的单件工件的切割。具体的操作过程如下：
87.(1)根据工件单件的目标形状，在板状件上对目标形状进行排版，在目标形状为平行四边形或矩形时，如图2所示，排版方式具体为目标形状以对应边相邻的方式紧邻设置，其中，目标形状的四个边依次为左边，底边，右边和顶边；保证每一条连续切割路径都为独立且连续的，连续切割路径之间不会产生交点，连续切割路径与连续切割路径之间预留
0.05mm间隙。
88.最终完成的排版见图3。
89.(2)排版完成后，工艺人员利用软件对排版进行编程，生成数控激光切割机识别的代码程序，然后将程序拷贝到数控激光切割机操作台。
90.数控切割机操作工加载程序并根据钢板厚度10mm设置数控激光切割机参数，包括切割过程中激光光束焦点距板面1.8mm，切割速度950
‑
1000mm/s，氧气气压0.75mpa，激光割嘴高度0.8mm，切割功率3000w，采用直径2.0mm精度的割嘴，还包括切割补偿量0.3
‑
0.5mm，但是连续切割路径的实际切割路径不是实时封闭的，数控激光切割机不能自动添加补偿量，这就会造成工件尺寸误差。为了避免此问题情况发生，工艺人员在进行排版时，就会将切割补偿量加入到排版中，从而保证切割完成的工件满足排版尺寸要求。
91.(3)数控切割机操作工操作设备将数控切割机原点与板状件原点对齐，然后开始切割。
92.(4)切割完成后，对工件测量，切割完成的42块工件尺寸满足排版要求。
93.通过上述具体的操作过程可知：
94.(1)切割效率大幅提升，节省原材料：背景技术中的方案切割42块10
×
50
×
50mm的工件，切割时间需要20分钟，穿孔42次，消耗原材料钢板14.6kg，取材率56.5％。而采用本技术实施例的切割防范，切割42块10
×
50
×
50mm的工件，切割时间需要10分钟，穿孔11次，需要原材料钢板9.8kg，取材率达到83.7％。
95.(2)延长切割设备寿命：本技术实施例的切割方法能够提高生产效率100％，节省钢板原材料33％，随着穿孔次数减少，变相的延长了数控切割机的使用寿命，较原来延长寿命3倍，由于本次实施例切割工件数量较少，节省的辅料(如割嘴、氧气、保护镜片等)无法统计，预估至少较原方案节省50％。
96.(3)节省辅料：本技术实施例的切割方法可推广到所有规则图形切割，如矩形或正多边形，或者存在直边的图形。
97.实施例三
98.本技术实施例的板状件的切割方法，在实施例一的基础上，还具有以下特点。
99.实施中，如图17所示，在目标形状100为三角形时，排版的方式具体为，两个目标形状拼装成平行四边形，拼装的平行四边形以对应边相邻的方式紧邻设置；其中，目标形状的三个边依次为横边，竖边和对角边；
100.所述连续切割路径为一个；所述连续切割路径包括：
101.依次连接的第一行第一列下方三角形的横边，竖边和对角边，连接到第一行第一列上方三角形的竖边；
102.第二行第一列下方三角形横边，竖边和对角边，连接到第二行第一列上方三角形的竖边；
103.依次进行，直至连接第m行第一列下方三角形横边，竖边和对角边，连接到第m行第一列上方三角形的竖边；
104.连接第m行第一列上方三角形的横边；
105.其中，m是大于2的正整数。
106.这样，就实现了就实现了第一行到第m行的下方三角形和上方三角形的设置。
107.直至，连续切割路径已经为第一行第一列至第m行第一列的上方三角形和下方三角形进行了切割路径的设置。即完成第一列拼装的平行四边形的切割路径的设置。
108.如果，拼装的平行四边形具有多列。
109.对应的，实施中，如图17所示，所述连续切割路径还包括：
110.第m行第二列上方三角形的横边和对角边；
111.第m
‑
1行第二列上方三角形的横边和对角边；
112.依次进行，直至第一行第二列上方三角形的横边和对角边；
113.连接第一行第二列下方三角形的横边；
114.连接第一行第二列下方三角形的竖边，第二行第二列下方三角形的竖边，依次进行，直至连接第m行第二列下方三角形的竖边。
115.这样，完成第二列拼装的平行四边形的切割路径的设置。
116.实施中，如图17所示，所述连续切割路径还包括：
117.第m行第三列上方三角形的横边和对角边；
118.第m
‑
1行第三列上方三角形的横边和对角边；
119.依次进行，直至第一行第三列上方三角形的横边和对角边；
120.连接第一行第三列下方三角形的横边；
121.连接第一行第三列下方三角形的竖边，第二行第三列下方三角形的竖边，依次进行，直至连接第m行第三列下方三角形的竖边。
122.这样，完成第三列拼装的平行四边形的切割路径的设置。
123.依次进行连续连接，直至连接第m行第n列下方三角形的竖边为止；其中，n是大于等于3的正整数。
124.这样，无论有n的取值是多少，都能实现m行
×
n列的拼装平行四边形的连续切割路径的设置。即对于m行
×
n列
×
2的三角形，都能通过同一个连续切割路径实现。从而使得在后续的切割工序中，一个连接切割路径对应一个切割过程形成，使得切割过程的数量最小，进而使得整个切割方法的功率，氧气和板状件的损耗均较小。
125.在本技术及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
126.在本技术及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
127.在本技术及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上
方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
128.上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
129.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
130.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。