用于创建nc控制程序的方法

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1、用于创建nc控制程序的方法专利名称：用于创建nc控制程序的方法技术领域：本发明涉及一种用于创建NC控制程序的方法，所述NC控制程序用于控制一个用 于确定、优化和/或保护激光加工机上的加工过程的加工参数和/或调节参数的测试运行， 本发明还涉及一种用于实施所述方法的计算机程序产品。背景技术：对于激光加工机，在制造商的开发部门、培训部门和展示部门中，在售后服务时或 者通过用户需要用于确定加工参数和/或调节参数的测试，因为这些参数可能会随着所选 择的加工任务而剧烈变化。因此，可以借助激光加工机加工不同的材料，例如结构钢(未覆层的、电解的或者 热镀锌的)、不锈钢或者铝。根据待加工的工件的材料和厚度可以例

2、如在激光切割时使用不 同的切割方法(氧气切割、氮气高压切割、氮气/氧气/压缩空气高速切割、压缩空气切割 或者等离子支持的切割)。根据原料、工件厚度和切割方法，必须考虑不同的技术边界条件， 例如，起动时的穿孔和起动方法、几何临界值和轮廓大小、最小圆角半径或者与相邻部分的 距离。此外，激光加工机可以装配有不同功率的激光器。只有在准确地考虑视材料种类、材料厚度和切割方法变化的边界条件的情况下才 能够获得过程可靠并且高质量的加工结果。因此，为了在考虑应遵循的边界条件的情况下 控制借助激光加工机的材料加工，对于每种激光类型必须已知或者必须确定不同的参数数 据组。这种数据组通常包括加工参数和调节参数。加工

3、参数例如包括焦点位置、激光功率、 气体压力和行进速度并且包含用于不同轮廓大小的过程可靠的穿孔、切割的(数)值、用于 标记的(数)值、用于粒化的(数)值、用于烧蚀的(数)值和用于焊接的(数)值。调节 参数根据待实施的加工定义了 在何种条件下应当做什么，即在控制程序中调用哪些加工 参数以及应当遵守哪些几何边界条件(例如与工件厚度相关的起动长度、轮廓的拐角处所 需的圆角半径、最小许用轮廓等等)。在确定或检验这些用于控制激光材料加工的数据组时提出以下任务在考虑调节 参数的情况下确定和优化用于不同加工类型(如穿孔、切割、标记、粒化、烧蚀和焊接)的适 当的加工参数(例如焦点位置、切割气体压力、激光功率、扫

4、描频率等等)；确定调节参数； 在机器持续运行中保护用于不同加工类型的加工参数和调节参数；以及在使用用于不同加 工类型的加工参数的情况下产生与产品接近的测试部件。所述方法过程必须在制造前、即 已经由加工过程确保可用的加工参数、待加工的材料和机器状态的共同作用可以实现过 程可靠的生产。通常，所述任务由机器操作人员实施，这些机器操作人员根据其经验创建合适的 测试程序，这些测试程序随后由激光加工机执行。为此，对于每个任务和每个待加工的材料 编制自己的控制程序。这种操作方法是非常耗费时间的，并且由不同操作人员进行的统一 操作仅仅可以通过高的文档成本和信息成本确保。在JP 04070908A中描述了一种用

5、于激光加工机的自动化编程装置，其中设有一个知识数据库，在所述知识数据库中存放了关于激光加工的专家知识。决策函数借助所述 专家知识确定优化的加工参数，这些加工参数被传递给用于产生NC程序的函数。操作人员 可以通过对话函数向知识数据库填充专家知识。由JP 2002239760A公开了一种方法和一种装置，其中确定优化的加工参数，其方 式是，以试验方式确定除加工速度以外的加工参数。随后，在恒定的加工参数下改变加工速 度，以便确定在所述加工参数下可能的加工速度的值域。在改变加工参数的情况下重复所 述过程，直到找到优化的加工参数，在所述优化的加工参数下用于加工的加工速度是最大 的。由JP 07001286

6、A公开了一种编程方法，其中，向操作人员提供用于选择特定于加 工过程的输入值的组合的选择函数。根据所述输入值(例如加工类型)借助于参数数据组 做出关于加工过程的优化加工参数的自动决策。JP 03230878描述了一种用于自动地确定激光束的输出条件、例如激光束的功率 和脉冲频率以及用于确定支持激光加工的气流的气体压力的方法和装置。为此，从NC加工 程序中读取诸如材料种类和材料厚度的参数值以及确定所属的参数数据组。随后，由参数 数据组根据同样从NC加工程序中读取的加工速度确定输出条件和用于激光加工的气体压 力。发明内容本发明的任务在于，提供一种开始部分所述类型的方法，在所述方法中，可以根据 少量特定

7、于加工过程的输入值自动地创建用于测试运行的NC控制程序，所述NC控制程序 与加工过程的给定技术条件相匹配。根据本发明，所述任务通过开始部分所述类型的方法解决，所述方法包括以下步 骤提供一个NC基本程序，其包括至少一个要在测试运行中产生的测试轮廓的至少一个轮 廓变量以及至少一个用于对该轮廓变量进行赋值的决策函数；提供用于通过操作人员选择 表示加工过程特征的输入值的组合的选择函数，以及通过自动执行所述决策函数以根据所 选择的输入值的组合对轮廓变量进行赋值来由NC基本程序创建NC控制程序。借助于根据本发明的方法，在机器操作人员在对话引导的选择中选择输入值的组 合之后，在激光加工机的机器控制装置中通过

8、执行决策函数根据所选择的输入值自动地确 定轮廓变量获得哪些值，以便产生用于测试运行的、在技术上适当的切割轮廓。例如测试轮 廓的类型(例如回曲形、用于厚材料的单个正方形、用于快速切割的长孔回曲形等等)可以 作为轮廓变量，根据诸如材料种类、材料厚度、气体种类和/或切割方法的输入值通过决策 函数以适当的值对所述轮廓变量进行赋值。这些适当的值可以直接包含在NC基本程序中， 或者决策函数可以为此与轮廓参数数据表链接，决策函数从所述轮廓参数数据表中获取这 些值。在一个优选的变型方案中，NC基本程序包括至少一个调节参数变量和/或加工参 数变量，根据所选择的输入值组合以在技术上适当的值对它们进行赋值。优选地，

9、用于加工 参数和调节参数的、在技术上适当的值存储在数据表中，其中，对于输入值的每一个可能的 组合在机器控制中储存各一个用于加工参数和用于调节参数的数据表。对于参数的赋值， NC基本程序可以直接根据输入值的选择与正确的数据表链接，并且数据表中的值可以被读入到NC基本程序中。在一个优选的扩展方案中，NC基本程序包括至少一个另外的决策函数，其在创建 NC控制程序时自动地执行以对调节参数变量和/或加工参数变量进行赋值。在此情形中， 与轮廓变量的赋值类似地借助于NC基本程序中的决策函数实现调节参数变量和加工参数 变量的赋值。在一个优选的变型方案中，通过NC基本程序与参数数据表的链接(尤其是经决策 函数)

10、以及从参数数据表中读取所述值来实现对轮廓变量、加工参数变量和/或调节参数 变量进行赋值。数据表优选保存在一个或多个数据库中，所述数据库充当控制装置的知识 存储器并且可以独立于用于数据确定/数据保护的测试运行的NC控制程序地也被用于要 实际生产的部件的其他控制程序使用。优选地，从包括材料种类、材料厚度、加工气体的气体种类、激光加工机的加工头 中的光学聚焦系统的焦距、加工头上的加工喷嘴的喷嘴直径和加工类型(穿孔、氮气切割、 氧气切割、氮气高压切割、氮气/氧气/压缩空气高速切割、压缩空气切割、等离子支持的切 割、标记、粒化、烧蚀、焊接等等)的组中选择输入值。因此，输入值定义了应当以哪种方式 加工哪种

11、材料。从包括轮廓类型、轮廓大小、轮廓间距、轮廓圆角半径、起动距离长度和起动方向 的组中选择轮廓变量。根据所选择的输入值通过NC基本程序中的决策函数自动地以技术 上适当的值对轮廓变量进行赋值。即确定轮廓的类型(例如回曲形、封闭的正方材或者仅 仅一个穿孔)、一个或多个轮廓的大小、各个轮廓或轮廓部分的间距或密度、轮廓中拐角的 所需圆角半径、穿孔点到轮廓的起动路径长度和起动方向。从包括激光功率、焦点位置、加工速度、扫描频率、加工气体压力、激光束直径和喷 嘴距待加工的工件的距离的组中选择加工参数变量。调节参数根据所选择的加工类型剧烈变化并且包括例如取决于材料厚度的可切 割轮廓的最小面积，取决于材料厚度的

12、轮廓拐角处的最小圆角半径，穿孔、起动或者切割等 时激光功率变化的确定。在一个特别优选的变型方案中，在NC控制程序中设有至少一个用于在产生测试 轮廓前加热或者冷却激光加工机的射束引导光学系统的控制指令。尤其是在例如高于3kW 的高激光功率时，应当考虑材料加工时激光加工机的光学元件的热状态。尤其是在此情形 中有利的是，既在光学元件的冷状态中也在光学元件的热状态中实施参数的确定和保护， 为此NC控制程序扩展一个程序部分，在所述程序部分中确定激光加工机的加热时间和冷 却时间。如果在光学元件的热状态中进行应用，则在真正的测试轮廓加工前在工件(板材) 旁边执行预热运动，其中，以在预热后待实施轮廓加工时所需

13、的激光功率开启激光束。如果 在冷状态中进行应用，则事先典型地等待一停留时间，在所述停留时间中激光束不开启。特别优选地，以在测试运行期间变化的值的带宽对加工参数变量和/或调节参数 变量中的至少一个进行赋值，其中，优选以一个固定的值对轮廓变量进行赋值。对于加工参 数和/或调节参数的确定和优化，在此情形中不以一个固定的值而是以可能值的带宽对所 述变量中的至少一个进行赋值。这导致，在执行NC控制程序时进行所述参数的改变，即可 以在轮廓参数恒定的情形下在相同的条件下以变化的参数切割、标记或者烧蚀相同的测试 轮廓，这对于确定优化的参数是有利的。例如起始值和停止值以及合适的步长可以用于确6定带宽。在一个特别

14、优选的变型方案中，以多个在带宽上分布的、在测试过程中变化的值 对轮廓变量中的至少一个进行赋值，其中，优选以一个固定的值对加工参数变量和/或调 节参数变量进行赋值。在此情形中，保护已经确定和优化的加工参数和/或调节参数，其方 式是，在执行NC控制程序时切割不同形状的轮廓或者具有不同大小和不同面积的相同形 状的轮廓或者在角上具有不同圆角半径的相同轮廓，等等。这样例如可以在具有调节参数 和加工参数的固定赋值的保护持续运行中切割很多不同形状和大小的轮廓，其中，通过由 决策函数自动地确定轮廓间隔来确保工件(典型地，板材)的优化轮廓赋值。此外，可以确 定最小可切割面积和圆角半径作为调节参数。优选地，设有一

15、个用于操作人员的以下操作中的一个或多个的处理函数处理对 轮廓变量、加工参数变量和/或调节参数变量的赋值；选择以多个在带宽上变化的值对其 进行赋值的轮廓变量、加工参数变量和/或调节参数变量；以及由操作人员处理参数数据 表。以此方式，机器操作人员可以定义测试任务并且人工地影响在NC控制程序中被赋值的 轮廓变量、调节参数变量或者加工参数变量。此外，机器操作人员可以将通过以上方式确定 的优化参数存储到用于调节参数和/或加工参数的参数数据表中。特别优选地，选择函数和处理函数实现在操作界面上的同一对话函数中。操作界 面可以设在激光加工机的操作台上，并且使机器操作人员能够控制测试运行以及将在测试 运行时确定

16、的参数值保存到所属的数据表中。本发明的另一方面在计算机程序产品中实现，所述计算机程序产品具有代码单 元，这些代码单元适用于当程序在数据处理设备上运行时实施以上所述用于创建NC控制 程序的方法的所有步骤。计算机程序产品可以优选地实现为具有以上所述函数的软件。激 光加工机的控制单元可以充当用于运行软件的数据处理设备，其也提供操作界面。本发明的其他优点由说明书和附图得出。同样可以单独应用以上所述的和以下仍 将提及的特征本身或者可以应用这些特征中多个特征的任意组合。所示出和所描述的实施 方式不应理解为是穷举的，而是具有用于描述本发明的示例性特征。图1 根据本发明的、用于创建用于控制激光加工机的测试运行的NC控制程序的 方法的变型方案的流程图，图2a_c 在测试运行中通过激光切割产生的、作为用于确定优化的加工参数的测 试轮廓的回曲形(图2a)、正方形(图2b)和长孔(图2c)的示意图，图3a_d 在测试运行期间在穿孔、起动和切割圆形时的测试轮廓的示意图，图4a、b 用于确定调节参数的测试轮廓的示意图，图5 用于保护参数数据组的测试轮廓的示意图。具体实施例方