線切割設備工藝曲線計算方法的優化與應用

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)

線切割設備工藝曲線計算方法的優化與應用

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)

論述了圓弧式數據曲線的計算方式與方法，該算法通過軟件產品予以實現，主要用來優化線切割設備的工藝設定方式與工藝曲線計算方法，最終達到增強設備穩定性的目的。

圓弧式數據；工藝設定方式；曲線計算方法

多線切割機是工藝性極強的設備，在切割過程中各項參數并不是恒定不變的，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，根據待切料的形狀和材質這些參數在切割過程中隨時需要調整，其變化規律的編寫是多線切割機工作的核心所在。

1 新舊曲線設定方式的對比

傳統的多線切割設備工藝曲線的設置方式是以工作臺行進量為基礎，工作臺每行進一段固定距離，工藝參數進行一次改變。由于工藝參數節點是以工作臺行進距離為條件，各項參數實際上是以很多個T型圖的效果發生著變化，如圖1，切割進展很快的時候，這些值會在同一時間發生劇烈變化，參數設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定、切割面不平滑、甚至是發生斷線。

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的改變方式以及計算過程予以優化，力爭讓設備更加穩定、切割材料表面質量更加光滑。

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

2 圓弧式數據的計算方法與應用

為了方便用戶設定工藝曲線，我們加入了圓弧式數據鏈表，為用戶提供設置工藝節點的推薦值。從而提高了工作效率，提升了參數設置的準確性。如圖2中，標②處。

對于繁瑣的曲線參數，我們可以通過圓弧式數據生成的方法予以優化。通過用戶設置的曲線最小值和最大值，根據圓形的外圓軌跡，依據設備工作臺運動的距離，計算出相應外圓軌跡上的橫向坐標，再根據用戶設定的分段數量，將這些坐標等分后作為分段的節點推薦給用戶。用戶根據這種方式設置出來的節點會非常均勻，分段的數據具有平穩性，保證了切割過程的穩定性。

圓弧式計算方式以及相關函數見表1。

圖2 新方法的設置方式與圓弧式推薦值

3 工藝參數的實時計算

通過設置運行參數的計算周期，根據當前切割進度，控制軟件會在很短的時間內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。

我們將各項參數的計算過程予以公式化，根據切割的當前進度計算出切割百分比，根據百分比對各項參數進行實時計算與修改。

計算函數見表2。

表1 圓弧式計算方式相關函數

表2 工藝參數的實時計算函數列表

計算公式：

根據三角形等比例公式

推算出當前參數：

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

圖3 工藝參數的實時計算公式

4 總 結

跟蹤整個切割過程，我們將眾多的計算結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據真實有效的反應了工藝特性，曲線的圓滑性優于傳統的T型圖，如圖4。

圖4 數據重繪

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

圖5 放大660倍數據重繪

[1] GB/T11319-2005，vs2005編程規則[S].

[2] 田宗憲.現場總線技術與計算機控制類別[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，主要從事半導體設備的軟件研發工作。

2014-12-15