线切割机的弧片切割方法、控制装置及线切割机

技术领域

本发明涉及线切割技术领域，具体涉及一种线切割机的弧片切割方法、控制装置及线切割机。

背景技术

线切割是通过切割线相对于待切割件高速往复运动，将待切割件(比如硅棒、碳化硅、半导体、蓝宝石、磁材等材料)切割的一种切割加工方法。

线切割通常在线切割机中进行，线切割机主要包括切割总成、进给总成、绕线总成、液路总成及电控箱等。

切割过程中，切割线网拱起的高度称为线弓，切割刚开始时，由于切割线与待切割件刚接触，切割线网近似为直线，此时线弓很小，随着工作台不断进给，切割深度不断加深，由于待切割件本身极硬，待切割件正上方的切割线网会被未切透的待切割件顶起，成为拱形，线弓变大。线弓的存在对切割直片影响不大，但是在进行弧片切割时，线弓的存在会造成整个弧片上下不对称的概率较高。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决现有的线切割机在切割弧片时由于受到切割线的线弓的影响，导致切割出来的弧片上下不对称的概率较高的问题。

在第一方面，本申请提供了一种线切割机的弧片切割方法，所述弧片切割方法包括：

获取待切割件的实际高度；

获取切割弧片的圆弧半径，其中，所述切割弧片为切割所述待切割件形成的弧片；

根据所述实际高度和所述圆弧半径，确定所述待切割件的理论切割轨迹和实际切割轨迹；

根据所述理论切割轨迹和所述实际切割轨迹，从所述实际切割轨迹中确定目标待补偿轨迹，其中，所述目标待补偿轨迹为所述实际切割轨迹中与所述理论切割轨迹非重叠的轨迹；

设置圆弧半径补偿值对所述目标待补偿轨迹的切割半径进行修正；

在目标待补偿切割阶段，根据修正后的所述目标待补偿轨迹的切割半径控制所述线切割机对所述待切割件进行切割，其中，所述目标待补偿切割阶段为与所述目标待补偿轨迹相对应的切割阶段。

通过针对目标待补偿切割阶段提供圆弧半径补偿值，对目标待补偿轨迹的切割半径进行补偿，以将目标待补偿切割阶段的切割半径减小，通过减小目标待补偿切割阶段的切割半径，能够使目标待补偿切割阶段的切割轨迹(目标待补偿轨迹)更加贴近理论切割轨迹，从而能够极大地提高切割出来的弧片的上下对称性，降低切割出来的弧片出现上下不对称的概率。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述根据所述理论切割轨迹和所述实际切割轨迹，从所述实际切割轨迹中确定目标待补偿轨迹，具体包括：

将所述目标待补偿切割阶段划分成N个子切割段，其中，N为不小于2的整数；

根据所述理论切割轨迹和所述实际切割轨迹，获取与每个子切割段对应的子补偿轨迹，其中，所述目标待补偿轨迹包括与每个子切割段对应的子补偿轨迹。

通过将目标待补偿切割阶段划分为N个子切割段，并针对每个子切割段提供相应的半径补偿值，能够使得实际切割出来的切割弧片的弧形无限贴近于理论弧形。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述设置圆弧半径补偿值对所述目标待补偿轨迹的切割半径进行修正，具体包括：

针对所述N个子切割段中的每个子切割段，设置半径补偿值对与所述子切割段对应的所述子补偿轨迹的切割半径进行修正；

其中，所述圆弧半径补偿值包括每个所述子补偿轨迹的半径补偿值。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述根据修正后的所述目标待补偿轨迹的切割半径，控制所述线切割机对所述待切割件进行切割，具体包括：

针对所述N个子切割段中的每个子切割段，根据修正后的与所述子切割段对应的所述子切割轨迹的切割半径，控制所述线切割机对所述待切割件进行切割。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，每个子切割段沿竖直方向的进给量相同。

通过这样的设置，能够使切割出来的弧线更加平滑，与理论弧线更加接近。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，每个子切割段沿竖直方向的进给量为1mm至5mm中的任意值。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，每个子切割段的半径补偿值为不同的值。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述N个子切割段的半径补偿值按照切割时间由前至后依次减小。

通过这样的设置，更有利使实际切割出来的切割弧片的弧形更加贴近于理论弧形。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述N个子切割段包括第一子切割段和第二子切割段，所述第一子切割段位于所述第二子切割段的前面且所述第一子切割段的半径补偿值大于所述第二子切割段的半径补偿值。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述第一子切割段沿竖直方向的进给量与所述第二子切割段沿竖直方向的进给量相同。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述N个子切割段包括第一子切割段、第二子切割段和第三子切割段，所述第一子切割段位于所述第二子切割段的前面且所述第一子切割段的半径补偿值大于所述第二子切割段的半径补偿值，所述第三子切割段位于所述第二子切割段的后面且所述第三子切割段的半径补偿值小于所述第二子切割段的半径补偿值。

在上述线切割机的弧片切割方法的优选技术方案中，所述第一子切割段沿竖直方向的进给量、所述第二子切割段沿竖直方向的进给量以及所述第三子切割段沿竖直方向的进给量均相同。

在第二方面，本申请提供了一种控制装置，包括处理器和存储器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行如第一方面提供的线切割机的弧片切割方法。

在第三方面，本申请提供了一种线切割机，所述线切割机包括第二方面提供的控制装置。

在上述线切割机的优选技术方案中，所述线切割机包括框架以及安装在所述框架上的切割总成和进刀总成，所述进刀总成包括工作台、第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述工作台带着待切割件相对于所述切割总成沿竖直方向移动，所述第二驱动机构用于驱动所述工作台带着待切割件相对于所述切割总成横向水平移动。

在上述线切割机的优选技术方案中，所述线切割机为切片机。

附图说明

下面参照附图来描述本申请的线切割机的弧片切割方法。附图中：

图1为本申请的线切割机的弧片切割方法的流程图；

图2为本申请的线切割机的理论切割轨迹和实际切割轨迹的示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本申请的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“竖直”、“水平”、等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

具体地，本申请的线切割机包括框架以及安装在框架上的切割总成和进刀总成，切割总成用于对待切割件进行切割，进刀总成用于固定待切割件并带着待切割件移动。

其中，切割总成包括主辊组件、布置在主辊组件上的切割线以及用于驱动主辊组件的驱动装置。

示例性地，主辊组件包括两个平行设置的主辊，切割线绕设于主辊上，在两个主辊之间形成切割线网，驱动装置包括两个电机，每个电机分别与对应的主辊驱动连接，电机能够驱动各自的主辊高速转动。

其中，进刀总成包括工作台、第一驱动机构和第二驱动机构，工作台用于固定待切割件，第一驱动机构用于驱动工作台带着待切割件相对于切割总成沿竖直方向(即图2中所示的Z向)移动，第二驱动机构用于驱动工作台带着待切割件相对于切割总成横向(即图2中所示的X向)水平移动。

下面参照图1和图2，对本申请的线切割机的弧片切割方法进行介绍。

如图1所示，本申请的线切割机的弧片切割方法包括步骤S100至S600。

S100：获取待切割件的实际高度。

其中，待切割件的实际高度为其沿竖直方向的尺寸，可以由用户通过刻度尺进行测量获取，或者也可以从预先存储的高度数据库中获取实际高度，再或者还可以通过高度传感器获取实际高度，本申请不作具体限制。

S200：获取切割弧片的圆弧半径。

其中，切割弧片为切割待切割件形成的弧片，切割弧片的圆弧半径可以根据客户的要求确定。

S300：根据待切割件的实际高度和切割弧片的圆弧半径，确定待切割件的理论切割轨迹和实际切割轨迹。

在确定了待切割件的实际高度和切割弧片的圆弧半径后，将这两个参数通过线切割机的控制面板输入至线切割机的控制装置，也可以直接通过传感器来获取待切割件的实际高度和切割弧片的圆弧半径，并将其传输至线切割机的控制装置；如此，使得线切割机的控制装置能够根据待切割件的实际高度和切割弧片的圆弧半径自动生成理论切割轨迹，如图2所示，AECB弧即为理论切割轨迹(其中A点为切割起点，B点为切割终点，A和B在同一竖直线上)，然后根据理论切割轨迹来确定工作台的运行轨迹，在切割过程中，可以通过控制第一驱动机构沿Z向的进给速度以及第二驱动机构沿X向的进给速度来控制工作台的运行轨迹。

在根据理论切割轨迹确定了工作台的运行轨迹后，可以先对待切割件进行试切割作业，以获得待切割件的实际切割轨迹，如图2所示，AFCB弧即为实际切割轨迹。

当然，也可以将待切割件的实际高度和切割弧片的圆弧半径输入到实际切割轨迹模型中，得到待切割件的实际切割轨迹，其中，实际切割轨迹模型可以利用历史切割件的实际高度和历史切割的圆弧半径训练得到。

由背景技术可知，在切割过程的前期，切割线的线弓不稳定，随着切割的进行，切割线的线弓会逐渐增大，如果控制工作台按照根据理论切割轨迹确定的运行轨迹运行的话，受切割线的线弓的影响，如图2所示，实际切割出来的弧片对应AFCB弧，导致整个弧片的上下不对称。

S400：根据理论切割轨迹和实际切割轨迹，从实际切割轨迹中确定目标待补偿轨迹。

其中，目标待补偿轨迹为实际切割轨迹中与理论切割轨迹非重叠的轨迹，如图2所示，实际切割轨迹中的AFC段相对于理论切割轨迹的AEC段发生了偏离，未与理论切割轨迹重叠，故目标待补偿轨迹为实际切割轨迹中的AFC段。

可以理解的是，如图2所示，在AC段，切割线的线弓逐步增加，在CB段，切割线的线弓处于稳定状态，可以将AC段对应的切割阶段定义为目标待补偿切割阶段，目标待补偿切割阶段与目标待补偿轨迹相对应，将CB段对应的切割阶段定义为无需补偿切割阶段，无需补偿切割阶段为除目标待补偿切割阶段之外的切割阶段。

具体地，可以通过沿竖直方向(图2中所示的Z向)的进给量来划分，例如，待切割件的高度为30mm，即AB之间的竖直距离H为30mm，并通过试切割的方式确定AC之间的竖直距离H1为10mm，则可以将沿竖直方向的进给量在0至10mm之间的切割阶段(AC段)定义为目标待补偿切割阶段，将沿竖直方向的进给量在10至30mm之间的切割阶段(CB段)定义为无需补偿切割阶段。

S500：设置圆弧半径补偿值对目标待补偿轨迹的切割半径进行修正。

S600：在目标待补偿切割阶段，根据修正后的目标待补偿轨迹的切割半径控制线切割机对待切割件进行切割。

在一具体实施例中，在无需补偿切割阶段，根据理论切割轨迹的切割半径(例如可以是步骤S200获取的圆弧半径)控制线切割机对待切割件进行切割。

示例性地，圆弧半径补偿值为负值，修正后的切割半径＝圆弧半径+圆弧半径补偿值。

当然，也可以将圆弧半径补偿值设置为正值，取值范围为0.7-0.95或0.8-0.97之间的任意一个值，修正后的切割半径可以是圆弧半径与圆弧半径补偿值的乘积，这种灵活地调整和改变并不偏离本申请的原理和范围，均应限定在本申请的保护范围之内。

通过对目标待补偿切割阶段的切割轨迹(目标待补偿轨迹)提供圆弧半径补偿值，由于圆弧半径补偿值为负值，相当于是将目标待补偿切割阶段的圆弧半径减小，如图2所示，相当于是减小了AFC段的圆弧半径，通过减小AFC段的圆弧半径，能够使之更贴近理论的AEC弧。

换言之，通过针对目标待补偿切割阶段提供圆弧半径补偿值，可以对工作台的运行轨迹进行修正补偿，从而使切割出来的弧片的弧形更贴近理论弧形。

此外，由于只对目标待补偿切割阶段提供圆弧半径补偿值，在无需补偿切割阶段还根据最初的圆弧半径进行切割，对无需补偿切割阶段没有影响，如图2所示，使得目标待补偿切割阶段的圆弧更贴近AEC弧，这样一来，能够极大地提高切割出来的弧片的上下对称性。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以通过试验或者经验来设定圆弧半径补偿值的具体数值。

此外，还需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以针对目标待补偿切割阶段仅提供一个圆弧半径补偿值，或者，也可以将目标待补偿切割阶段划分为多个子切割段，并针对每个子切割段提供相应的圆弧半径补偿值，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

优选地，步骤S400，根据理论切割轨迹和实际切割轨迹，从实际切割轨迹中确定目标待补偿轨迹，具体包括：

S410:将目标待补偿切割阶段划分为N个子切割段。

其中，N为不小于2的整数。例如，可以将N设置为2、3或者5等。

S420:根据理论切割轨迹和实际切割轨迹，获取与每个子切割段对应的子补偿轨迹。

其中，目标待补偿轨迹包括与每个子切割段对应的子补偿轨迹。

通过将目标待补偿切割阶段划分为N个子切割段，并针对每个子切割段提供相应的圆弧半径补偿值，能够使得实际切割出来的切割弧片的弧形无限贴近于理论弧形。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据试验或者经验来灵活地设置子切割段的具体数量，例如，可以将目标待补偿切割阶段划分为两个子切割段，或者，也可以将目标待补偿切割阶段划分为三个子切割段，再或者，还可以将目标待补偿切割阶段划分为五个子切割段，等等，这种对子切割段的具体数量的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

优选地，步骤S500，设置圆弧半径补偿值对目标待补偿轨迹的切割半径进行修正，具体包括：

针对N个子切割段中的每个子切割段，设置半径补偿值对与子切割段对应的子补偿轨迹的切割半径进行修正。

其中，圆弧半径补偿值包括每个子补偿轨迹的半径补偿值。

优选地，步骤S600，根据修正后的目标待补偿轨迹的切割半径，控制线切割机对待切割件进行切割，具体包括：

针对N个子切割段中的每个子切割段，根据修正后的与子切割段对应的子切割轨迹的切割半径，控制线切割机对待切割件进行切割。

示例性地，N＝3，圆弧半径补偿值包括3个半径补偿值，3个半径补偿值分别对3个子切割段的切割半径进行修正。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以使每个子切割段的半径补偿值均不相同，或者，也可以仅使部分子切割段的半径补偿值为不相同的值，这种灵活地调整和改变也并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

优选地，每个子切割段的半径补偿值为不同的值。

也就是说，每个子切割段都具有不同的半径补偿值，也就具有不同的切割半径。

进一步优选地，N个子切割段的半径补偿值按照切割时间由前至后依次减小。

通过使N个子切割段的半径补偿值按照切割时间由前至后依次减小，更有利使实际切割出来的切割弧片的弧形更加贴近于理论弧形。

优选示例1，N个子切割段包括第一子切割段和第二子切割段，其中，第一子切割段位于第二子切割段的前面，并且，第一子切割段的半径补偿值大于第二子切割段的半径补偿值。

也就是说，本实施例将目标待补偿切割阶段划分为前后两个子切割段，分别是第一子切割段和第二子切割段，在切割过程中，先进行第一子切割段，然后进行第二子切割段，其中，第一子切割段的半径补偿值大于第二子切割段的半径补偿值。

优选示例2，N个子切割段包括第一子切割段、第二子切割段和第三子切割段，其中，第一子切割段位于第二子切割段的前面，并且，第一子切割段的半径补偿值大于第二子切割段的半径补偿值，第三子切割段位于第二子切割段的后面，并且，第三子切割段的半径补偿值小于第二子切割段的半径补偿值。

也就是说，本实施例将目标待补偿切割阶段划分为前中后三个子切割段，分别是第一子切割段、第二子切割段和第三子切割段，在切割过程中，按照切割时间先后顺序，依次是第一子切割段、第二子切割段和第三子切割段，其中，第一子切割段的半径补偿值最大，第二子切割段的半径补偿值居中，第三子切割段的半径补偿值最小。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据试验或者经验来灵活地设置每个子切割段沿竖直方向的进给量。

优选地，每个子切割段沿竖直方向的进给量为1至5mm中的任意值。

具体而言，在实际应用中，本领域技术人员可以灵活地将每个子切割段沿竖直方向的进给量设置为1mm、2mm、3mm、4mm或者5mm等。

需要说明的是，在实际应用中，每个子切割段沿竖直方向的进给量可以是相同的，或者，每个子切割段沿竖直方向的进给量也可以是不相同的，这种灵活地调整和改变也并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

优选地，每个子切割段沿竖直方向的进给量相同。

优选示例3，N个子切割段包括第一子切割段和第二子切割段，第一子切割段位于第二子切割段的前面,第一子切割段的半径补偿值大于第二子切割段的半径补偿值，并且，第一子切割段沿竖直方向的进给量与第二子切割段沿竖直方向的进给量相同。

也就是说，本实施例将目标待补偿切割阶段划分为前后两个子切割段，分别是第一子切割段和第二子切割段，在切割过程中，先进行第一子切割段，然后进行第二子切割段，其中，第一子切割段沿竖直方向的进给量与第二子切割段沿竖直方向的进给量相同。

示例性地，目标待补偿切割阶段沿竖直方向的进给量为8mm，第一子切割段沿竖直方向的进给量为4mm，第二子切割段沿竖直方向的进给量也为4mm，即，将沿竖直方向的进给量为0至4mm之间的切割阶段定义为第一子切割段，将沿竖直方向的进给量为4至8mm之间的切割阶段定义为第二子切割段。

优选示例4，N个子切割段包括第一子切割段、第二子切割段和第三子切割段，第一子切割段位于第二子切割段的前面，并且，第一子切割段的半径补偿值大于第二子切割段的半径补偿值，第三子切割段位于第二子切割段的后面，并且，第三子切割段的半径补偿值小于第二子切割段的半径补偿值，此外，第一子切割段沿竖直方向的进给量、第二子切割段沿竖直方向的进给量以及第三子切割段沿竖直方向的进给量均相同。

也就是说，本实施例将目标待补偿切割阶段划分为三个子切割段，第一子切割段、第二子切割段和第三子切割段，在切割过程中，按照切割时间先后顺序，依次是第一子切割段、第二子切割段和第三子切割段，其中，第一子切割段沿竖直方向的进给量、第二子切割段沿竖直方向的进给量以及第三子切割段沿竖直方向的进给量均相同。

示例性地，目标待补偿切割阶段沿竖直方向的进给量为9mm，第一子切割段沿竖直方向的进给量、第二子切割段沿竖直方向的进给量以及第三子切割段沿竖直方向的进给量均为3mm，即，将沿竖直方向的进给量为0至3mm之间的切割阶段定义为第一子切割段，将沿竖直方向的进给量为3至6mm之间的切割阶段定义为第二子切割段，将沿竖直方向的进给量为6至9mm之间的切割阶段定义为第三子切割段。

本申请还提供了一种控制装置，控制装置包括处理器和存储器，存储器可以被配置成存储执行上述方法实施例的线切割机的控制方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储器中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的线切割机的弧片切割方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该控制装置可以是包括各种电子设备形成的装置设备。

本申请还提供了一种线切割机，线切割机包括上述控制装置。

具体地，线切割机优选设置为切片机。

需要说明的是，尽管上文详细描述了本申请方法的详细步骤，但是，在不偏离本申请的基本原理的前提下，本领域技术人员可以对上述步骤进行组合、拆分及调换顺序，如此修改后的技术方案并没有改变本申请的基本构思，因此也落入本申请的保护范围之内。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本申请的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，还需要说明的是，上述线切割机的具体布置形式和组成仅仅为一种优选的实施方式，在不偏离本申请原理的前提下，本领域技术人员可以对上述线切割机的组成和设置方式进行调整。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。