利用水导激光加工金刚石切片PLC参数调控方法及系统与流程

    技术2025-08-10  10


    本发明属于plc参数调控,具体涉及利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法及系统。


    背景技术:

    1、金刚石因其机械硬度极高、热导率优异、化学惰性强广泛应用于制造业的刀具、高功率激光器上的光学衍射元件以及半导体行业等。但由于金刚石超高的机械硬度与优异的热导率导致加工困难,加工效率低的同时存在严重的氧化烧蚀层,是目前金刚石加工市场的主要问题。水导激光加工技术将微水射流与激光相结合,集激光的高效率与水的高比热容于一身,是高效、无污染的材料去除工艺。将激光约束在微小的水束中传递能量,形成一道光纤的加工束,加工表面平整无锥度;同时加工表面清洁无飞溅,是一种理想的加工技术。将水导激光加工技术应用在金刚石加工,解决了金刚石切割问题,不仅效率得到了提升,同时加工过程中的氧化烧蚀层与飞溅也得到极大的改善,加工金刚石过程中,加工效率低下,同时加工过程中出现的氧化烧蚀层使得加工精度降低,通过该工艺方法提升了加工效率,降低加工过程中出现的氧化烧蚀与重熔层,同时也提升了加工精度。

    2、通常金刚石的切割加工一般都是在恒定的参数下进行的,比如说转速、进给速度一定,或者转速、压力一定,这样就导致在切割的过程中切割的效率降低或者切割质量发生偏差的情况出现,不能满足实际生产的要求。因此需要及时对加工参数进行实时调控,从而对金刚石的加工质量和效率进行调整和优化,获得高质量的产品。

    3、因此,需要利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法及系统,解决现有技术中存在的切割加工在恒定的参数下进行,导致切割的效率降低或者切割质量发生偏差的问题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法及系统,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,包括:

    3、对目标金刚石进行切割参数分析,获得金刚石切割控制参数;

    4、对金刚石进行实时切割监测,获得金刚石实时切割状态信息;

    5、将实时切割状态信息输入金刚石切割质量预测模型中进行分析,得到预测质量参数;

    6、基于得到的预测质量参数与预设质量参数进行对比,是否与预设质量参数相同,若是,则继续按照实时切割参数进行;若否,则寻找切割优化控制参数;

    7、基于切割优化控制参数对所述金刚石进行切割优化处理。

    8、优选的,所述对目标金刚石进行切割参数分析,获得金刚石切割控制参数包括:

    9、获取金刚石的切割目标信息;

    10、对金刚石几何结构信息进行切割区域划分,获得金刚石切割区域信息;

    11、基于所述金刚石切割目标信息对所述金刚石切割区域信息进行切割分析,获得金刚石区域切割策略;

    12、对所述金刚石切割目标信息进行切割要素提取,获得切割工艺要素信息;

    13、基于所述金刚石区域切割策略和所述切割工艺要素信息进行切割参数分析,获得金刚石切割控制参数。

    14、优选的,所述基于所述金刚石区域切割策略和所述切割工艺要素信息进行切割参数分析,获得金刚石切割控制参数包括:

    15、根据所述金刚石区域切割策略和所述切割工艺要素信息,获得切割控制参数的取值阈值;

    16、从所述切割控制参数的取值阈值中随机抽取n个切割控制参数;

    17、基于遗传算法对所述n个切割控制参数进行计算,获得n个预测切割质量曲线,其中,所述n个预测切割质量曲线与所述n个切割控制参数一一对应;

    18、获得理想切割质量曲线,将所述n个预测质量切割曲线和所述理想切割质量曲线进行对比,获得金刚石切割控制参数,其中,所述金刚石切割控制参数对应的预测切割质量曲线与所述理想切割质量曲线的相似度最大。

    19、优选的,所述将实时切割状态信息输入金刚石切割质量预测模型中进行分析,得到预测质量参数包括:

    20、构建一个金刚石切割质量预测模型;

    21、将实时切割状态信息中的数据作为输入参数,输入质量预测模型中,得到一个预测质量参数。

    22、优选的,所述构建一个金刚石切割质量预测模型包括:

    23、获取切割机床的历史运行数据,得到k系(工艺系统刚度)、e前(加工前径向误差)、e后(加工后径向误差)、f(总进给量)、hbs(工件硬度)、fi(i次进给量,最大加工次数为三次,有f=f1+f2+f3);

    24、对得到的数据进行归一化处理:

    25、

    26、其中,xmax表示样本数据最大值,xmin表示样本数据最小值;

    27、将k系(工艺系统刚度)、e前(加工前径向误差)、f(总进给量)、hbs(工件硬度)、f1(第一次进给量)、f2(第二次进给量)等六个变量作为输入参数,把e后(加工后径向误差)作为输出质量参数,利用bp网络建立输入和输出之间的联系,即质量预测模型,预测质量参数(e后)的大小。

    28、优选的,所述寻找切割优化控制参数包括:

    29、获取历史切割数据,基于切割工艺特点,建立优化切割记录集合;

    30、根据金刚石切割状态信息,得到当前切割轮廓信息,包括切割形状和热变形信息;

    31、基于金刚石切割状态信息,分析金刚石切割质量评价指标,评价指标包括切割品质、切割效率和金刚石损耗情况;

    32、基于金刚石切割质量评价指标,可以对各个指标的重要程度占比进行分析;

    33、基于各个指标的重要程度占比,在切割记录集合中进行迭代寻优;

    34、当迭代寻优次数到达预设次数值,则输出切割优化控制参数

    35、进一步的,提出利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控系统,用于实现如上述的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,包括:

    36、切割参数分析模块,所述切割参数分析模块用于获取金刚石的切割目标信息,得到金刚石区域切割策略和切割工艺要素信息,最终获得切割控制参数;

    37、切割实时监测模块,所述切割实时监测模块用于实时监测金刚石切割状态,获得金刚石实时切割状态信息;

    38、质量预测模块,所述质量预测模块包括质量预测模型构建单元、输入单元和输出单元,

    39、所述质量预测模型构建单元用于构建一个金刚石质量预测模型,

    40、所述输入单元用于将实时切割状态信息中的数据作为输入参数,输入质量预测模型中,

    41、所述输出单元用于将得到的预测质量参数进行输出;

    42、质量判断模块,所述质量判断模块用于将输出的预测质量参数与预设质量参数进行对比,判断是否相同,若相同,则继续按照当前的切割参数进行,若否,则寻找切割优化控制参数;

    43、参数寻优模块,所述参数寻优模块用于基于当前的切割参数寻找接近预设质量参数的最优调控参数;

    44、输出模块,所述输出模块用于将切割优化控制参数代替当前切割参数进行输出,对金刚石进行切割优化处理。

    45、与现有技术相比,本发明提供的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法及系统,至少包括如下有益效果:

    46、本发明解决了现有技术中存在的金刚石切割加工在恒定的参数下进行,导致切割的效率降低或者切割质量发生偏差的问题,通过对金刚石实时切割状态的监测,进行预测优化切割控制参数,进而实现金刚石切割实时优化性和调控的精准性,保证金刚石的切割质量,提高了切割效率,减小切割损耗,降低生产成本。


    技术特征:

    1.利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,其特征在于:所述对目标金刚石进行切割参数分析,获得金刚石切割控制参数包括:

    3.根据权利要求2所述的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,其特征在于:所述基于所述金刚石区域切割策略和所述切割工艺要素信息进行切割参数分析,获得金刚石切割控制参数包括:

    4.根据权利要求1所述的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,其特征在于:所述将实时切割状态信息输入金刚石切割质量预测模型中进行分析,得到预测质量参数包括:

    5.根据权利要求4所述的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,其特征在于:所述构建一个金刚石切割质量预测模型包括:

    6.根据权利要求1所述的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,其特征在于:所述寻找切割优化控制参数包括:

    7.利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控系统,其特征在于:用于实现如权利要求1-6任一项所述的利用水导激光加工金刚石切片plc参数调控方法,包括:


    技术总结
    本发明公开了利用水导激光加工金刚石切片PLC参数调控方法及系统,属于PLC参数调控技术领域,针对了切割加工在恒定的参数下进行,导致切割的效率降低或者切割质量发生偏差的问题,包括对目标金刚石进行切割参数分析,获得金刚石切割控制参数,对金刚石进行实时切割监测,获得金刚石实时切割状态信息,将实时切割状态信息输入金刚石切割质量预测模型中进行分析,得到预测质量参数,基于得到的预测质量参数与预设质量参数进行对比;本发明通过对金刚石实时切割状态的监测,进行预测优化切割控制参数,进而实现金刚石切割实时优化性和调控的精准性,保证金刚石的切割质量,提高了切割效率,减小切割损耗,降低生产成本。

    技术研发人员:邢飞,李代旭,周向南,李恩典
    受保护的技术使用者:苏州中科煜宸激光智能科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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