線切割設(shè)備工藝曲線計算方法的優(yōu)化與應(yīng)用

田洪濤，宋婉貞，周慶亞，謝耿勛

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京101601)

線切割設(shè)備工藝曲線計算方法的優(yōu)化與應(yīng)用

田洪濤，宋婉貞，周慶亞，謝耿勛

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京101601)

論述了圓弧式數(shù)據(jù)曲線的計算方式與方法，該算法通過軟件產(chǎn)品予以實現(xiàn)，主要用來優(yōu)化線切割設(shè)備的工藝設(shè)定方式與工藝曲線計算方法，最終達到增強設(shè)備穩(wěn)定性的目的。

圓弧式數(shù)據(jù)；工藝設(shè)定方式；曲線計算方法

多線切割機是工藝性極強的設(shè)備，在切割過程中各項參數(shù)并不是恒定不變的，例如鋼線速度、新線速度、工作臺進給速度、擺動角度和頻率等等參數(shù)，根據(jù)待切料的形狀和材質(zhì)這些參數(shù)在切割過程中隨時需要調(diào)整，其變化規(guī)律的編寫是多線切割機工作的核心所在。

1 新舊曲線設(shè)定方式的對比

傳統(tǒng)的多線切割設(shè)備工藝曲線的設(shè)置方式是以工作臺行進量為基礎(chǔ)，工作臺每行進一段固定距離，工藝參數(shù)進行一次改變。由于工藝參數(shù)節(jié)點是以工作臺行進距離為條件，各項參數(shù)實際上是以很多個T型圖的效果發(fā)生著變化，如圖1，切割進展很快的時候，這些值會在同一時間發(fā)生劇烈變化，參數(shù)設(shè)置值會頻繁地上下臺階，在工作臺進給速度很快的時候，容易引起切割過程不穩(wěn)定、切割面不平滑、甚至是發(fā)生斷線。

圖1 T型圖式的工藝曲線

針對此問題，我們將各項工藝參數(shù)的改變方式以及計算過程予以優(yōu)化，力爭讓設(shè)備更加穩(wěn)定、切割材料表面質(zhì)量更加光滑。

首先，根據(jù)工作臺當前的位置與料的厚度計算出當前切割的百分比，然后將工藝參數(shù)的節(jié)點方式由之前的“工作臺進給位置”改進為“切割百分比”，任何形狀任何材質(zhì)的待切料，都根據(jù)切割的百分比系數(shù)來設(shè)置節(jié)點，此種方法更加直觀，計算過程更加簡便，不易出現(xiàn)操作或計算上的失誤。如圖2中，標①處。下圖中的物理量？

2 圓弧式數(shù)據(jù)的計算方法與應(yīng)用

為了方便用戶設(shè)定工藝曲線，我們加入了圓弧式數(shù)據(jù)鏈表，為用戶提供設(shè)置工藝節(jié)點的推薦值。從而提高了工作效率，提升了參數(shù)設(shè)置的準確性。如圖2中，標②處。

對于繁瑣的曲線參數(shù)，我們可以通過圓弧式數(shù)據(jù)生成的方法予以優(yōu)化。通過用戶設(shè)置的曲線最小值和最大值，根據(jù)圓形的外圓軌跡，依據(jù)設(shè)備工作臺運動的距離，計算出相應(yīng)外圓軌跡上的橫向坐標，再根據(jù)用戶設(shè)定的分段數(shù)量，將這些坐標等分后作為分段的節(jié)點推薦給用戶。用戶根據(jù)這種方式設(shè)置出來的節(jié)點會非常均勻，分段的數(shù)據(jù)具有平穩(wěn)性，保證了切割過程的穩(wěn)定性。

圓弧式計算方式以及相關(guān)函數(shù)見表1。

圖2 新方法的設(shè)置方式與圓弧式推薦值

3 工藝參數(shù)的實時計算

通過設(shè)置運行參數(shù)的計算周期，根據(jù)當前切割進度，控制軟件會在很短的時間內(nèi)自動計算下一周期的運動軌跡，計算過程伴隨整個切割過程，做到真正意義上的實時計算，從而將“臺階”式的T形曲線圖擬合成更加精確的S形曲線圖。

我們將各項參數(shù)的計算過程予以公式化，根據(jù)切割的當前進度計算出切割百分比，根據(jù)百分比對各項參數(shù)進行實時計算與修改。

計算函數(shù)見表2。

表1 圓弧式計算方式相關(guān)函數(shù)

表2 工藝參數(shù)的實時計算函數(shù)列表

計算公式：

根據(jù)三角形等比例公式

推算出當前參數(shù)：

其中：(x1，y1)與(x2,y2)為當前進度下前后兩個設(shè)置節(jié)點的參數(shù)值，x0為當前切割進度，如圖3。

圖3 工藝參數(shù)的實時計算公式

4 總 結(jié)

跟蹤整個切割過程，我們將眾多的計算結(jié)果予以保存并且重繪，可以看到，通過自動圓弧式曲線算法計算而來的數(shù)據(jù)真實有效的反應(yīng)了工藝特性，曲線的圓滑性優(yōu)于傳統(tǒng)的T型圖，如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)重繪

我們將其中0.15%的數(shù)據(jù)放大顯示，也就是說將曲線圖的局部放大660倍（如圖5），可以看到，數(shù)據(jù)變化依然是線性規(guī)律，而并非臺階式的變化，而這其中的數(shù)據(jù)量正是根據(jù)時間來控制的，每100 ms（甚至更短）便計算一組數(shù)值，從而達到真正意義上的實時計算與工藝修改。

圖5 放大660倍數(shù)據(jù)重繪

[1] GB/T11319-2005，vs2005編程規(guī)則[S].

[2] 田宗憲.現(xiàn)場總線技術(shù)與計算機控制類別[J].中國物探研究，2006，1(1)：15-187.

Optimization and Application Method of Calculation of Process Curve

TIAN Hongtao，SONG Wanzhen，ZHOU Qingya，XIE Gengxun

(The 45th Research Institute of CETC，Beijing 101601，China)

This paper introduces a new application mode and calculation method，the method is realized through software products，mainly used to optimize the process of wire cutting equipment setting mode and process curve calculation method， ultimately enhance the stability of the equipment.

Arc type data；Setting mode；Process curve calculation method

TN305.1

B

1004-4507(2015)01-0014-04

田洪濤(1984-)男，河北保定人，本科，工程師，主要從事半導體設(shè)備的軟件研發(fā)工作。

2014-12-15