毛進(jìn)軍
摘要:本文結(jié)合當(dāng)前文字雕刻技術(shù)的發(fā)展情況,闡述了利用Mastercam軟件進(jìn)行雕刻文字的建模、仿真和后置程序傳輸,實(shí)現(xiàn)文字雕刻技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用,擴(kuò)展數(shù)控加工中心的產(chǎn)品加工范圍。
關(guān)鍵詞:Mastercam;雕刻技術(shù);數(shù)控加工中心
中圖分類號(hào):G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-1422(2016)08-0130-02
近年來,隨著數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展,各生產(chǎn)廠家已經(jīng)擁有高性能、可進(jìn)行高速加工的速度達(dá)到萬轉(zhuǎn)以上的數(shù)控加工中心,這為利用適宜的加工軟件配合高速加工中心替代雕刻機(jī)床提供了可能。當(dāng)前,企業(yè)所采用跟數(shù)控加工中心配合使用的相關(guān)軟件有很多,例如Pro/ENGINEER、UG和NX等,這些軟件雖然功能強(qiáng)大,但是價(jià)格昂貴,操作復(fù)雜。Mastercam軟件是美國CNC Software公司開發(fā)的基于PC平臺(tái)的CAD/CAM系統(tǒng)。
一、各種模具雕刻方式及其實(shí)現(xiàn)方式
模具雕刻的方式可簡(jiǎn)單歸結(jié)為以下幾種,每種類型有其獨(dú)特的實(shí)現(xiàn)方式。
(1)電火花成形加工或電腐蝕加工是利用電加工方式或化學(xué)腐蝕的方法來加工模具上的雕刻圖形,是使用較為廣泛的一種方法。
(2)采用雕刻機(jī)加工,此種方法是利用數(shù)控雕刻機(jī)的一種。
(3)采用冷擠壓或鉗工加工方式。
(4)線形雕刻,是刀具按照給定的輪廓線進(jìn)行加工,也就是Mastercam中的外形銑削(Contour),但必須把刀具中心設(shè)置在輪廓線上(不補(bǔ)償)。線形雕刻后的輪廓大小取決于刀具直徑的大小,所以在雕刻加工之前必須根據(jù)圖樣要求確定刀具直徑大小。
(5)凹凸型雕刻,是選用Mastercam中挖槽加工的銑削方式。如果挖的是文字圖形內(nèi)部材料,則加工后的雕刻圖形會(huì)凹進(jìn)去;如果挖的是文字圖形外圍材料,則加工后的雕刻圖形將凸出來。
二、Mastercam數(shù)控加工
在零件建模和工藝分析完成之后,根據(jù)零件的要求選擇毛坯和工件坐標(biāo)原點(diǎn)(對(duì)稱圖形一般選取工件的中心作為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)),并進(jìn)行各種工藝參數(shù)設(shè)置,從而得到零件加工的刀具路徑。工藝參數(shù)設(shè)置主要包括刀具參數(shù)及銑削加工參數(shù)的設(shè)置。刀具參數(shù)的設(shè)置包括刀具編號(hào)、刀具直徑、刀柄直徑以及刀具有效切削刃長(zhǎng)度等;銑削加工參數(shù)的設(shè)置包括安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式、切削用量等,挖槽還包括銑削方式的設(shè)置。
Mastercam軟件可生成相應(yīng)的刀具路徑工藝數(shù)據(jù)文件NCI,它包括了所有設(shè)置好的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡和加工信息。刀具加工路徑設(shè)置完成之后,利用Mastercam軟件提供的零件加工模擬,可以檢驗(yàn)設(shè)置的各種工藝參數(shù)是否合理,在零件的實(shí)際加工中是否符合要求。這樣可以在實(shí)際生產(chǎn)中省去試銑的過程,降低耗材,提高生產(chǎn)效率。經(jīng)過驗(yàn)證確認(rèn)刀具路徑準(zhǔn)確無誤后,將刀具路徑進(jìn)行后處理,生成NC程序,這些程序經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷暮罂蓚鬏斀o加工中心數(shù)控系統(tǒng),加工中心應(yīng)用該程序進(jìn)行零件加工。
三、文字雕刻在數(shù)控加工中心上的加工實(shí)例分析
1文字模型的建立
Mastercam中文字的定義是由線、圓弧和NURB曲線組成。依次單擊主菜單中“Create→Letters”,彈出的“Create Letters”對(duì)話框中包含定義字體、文字大小、字體的定位方式以及可以以某一直徑的圓建立環(huán)形文字等參數(shù)。在選擇字體、大小、定位方式并鍵入文字內(nèi)容后,單擊確定即可建立二維文字。如果需要建立實(shí)體文字,也可在建立二維文字的基礎(chǔ)上利用拉伸、投影等方法完成。注意在建立文字時(shí),細(xì)微的局部可能不便于加工,因此要根據(jù)技術(shù)要求、機(jī)床及刀具情況考慮選擇文字的字體,對(duì)不便于加工的部位進(jìn)行合理的局部修整。
軟件具體操作如下:首先設(shè)置文字構(gòu)圖面為俯視圖,Z軸的工作深度為0,依次選擇“Create→ Letters”,在彈出的“Create Letters”對(duì)話框中選擇合適的字體后輸入相應(yīng)文字,并設(shè)置好相應(yīng)的文字屬性,文字模型建立如圖1所示。
2凹形文字雕刻加工
(1)毛坯設(shè)定。選擇“Stock setup”,彈出“Properties”對(duì)話框,在“Stock setup”選項(xiàng)中設(shè)置毛坯參數(shù),效果圖如圖2所示。
(2)構(gòu)建凹形文字刀具路徑。設(shè)定毛坯材料的上表面為待加工平面,由于圖3凹形文字刀具路徑圖雕刻的文字為凹形文字,因此只需要將由線、圓弧和NURB曲線組成的文字外輪廓的內(nèi)部材料削除即可。這里運(yùn)用Mastercam軟件CAM模塊中的“Pocket”(挖槽)功能進(jìn)行加工,其操作步驟如下:依次選擇“Tool paths→Pocket”,窗口方式選取平面上的文字,在彈出的“Pocket”對(duì)話框中設(shè)置刀具參數(shù)、挖槽參數(shù)和粗精銑等參數(shù)。生成凹形文字的刀具路徑軌跡如圖3所示。
圖4凹形文字實(shí)體切削驗(yàn)證效果圖
(3)實(shí)體切削驗(yàn)證及后處理生成NC程序。為了驗(yàn)證Mastercam軟件所生成的刀具路線軌跡的合理性,可以對(duì)所雕刻的平面文字進(jìn)行實(shí)體切削驗(yàn)證。具體操作步驟為:在Mastercam中調(diào)用操作管理器功能,選擇要檢驗(yàn)的刀具軌跡進(jìn)行仿真加工,仿真加工的效果圖如圖4所示。關(guān)閉模擬功能,選擇“Post”(執(zhí)行后處理)功能,設(shè)置相應(yīng)后處理參數(shù),即可生成NCI文件,即該文字雕刻的NC程序。
(4)雕刻文字在數(shù)控加工中心上的具體實(shí)現(xiàn)。對(duì)Mastercam所生成NC程序的開頭和結(jié)尾部分作適當(dāng)修改后,通過數(shù)據(jù)線傳輸至數(shù)控加工中心系統(tǒng)中,即可實(shí)現(xiàn)雕刻文字在數(shù)控加工中心上的加工應(yīng)用。Mastercam軟件具備串口數(shù)據(jù)傳輸功能,采用RS232接口傳輸。具體注意事項(xiàng)如下:
①為了提高系統(tǒng)抗干擾能力,通訊電纜要采用帶屏蔽層的雙絞線電纜,并且屏蔽層要良好接地,接線時(shí)應(yīng)注意端口的對(duì)調(diào)。
②若使用臺(tái)式電腦則必須將PC的地線與CNC的地線牢固地連接在一起,防止由于臺(tái)式電腦的漏電可能引起RS232接口的損壞或者導(dǎo)致傳送信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤。
③禁止在帶電狀態(tài)下拔插端口插頭,否則易造成通信接口損壞。
④)傳輸?shù)乃俣扰c通訊數(shù)據(jù)線的長(zhǎng)度(即傳輸距離)有關(guān),故應(yīng)該避免通訊距離過遠(yuǎn),避免通訊現(xiàn)場(chǎng)周圍有強(qiáng)的電磁波干擾。沒有調(diào)制解調(diào)器的情況下,PC與CNC控制器之間的通信距離一般能到30米。
⑤機(jī)床與其相連計(jì)算機(jī)的通訊參數(shù)設(shè)置要確保一致。
四、結(jié)束語
凸型文字加工的方法與凹型文字加工稍有不同:必須要先建立雕刻文字的邊界,將文字和邊界之間區(qū)域的材料挖除,然后將文字作為島嶼處理,其刀具參數(shù)和下刀方式等可參照凹形文字加工方法的設(shè)置。
參考文獻(xiàn):
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責(zé)任編輯 何麗華