毛進軍

摘要：本文結(jié)合當前文字雕刻技術(shù)的發(fā)展情況，闡述了利用Mastercam軟件進行雕刻文字的建模、仿真和后置程序傳輸，實現(xiàn)文字雕刻技術(shù)在數(shù)控加工中心的應(yīng)用，擴展數(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：G712文獻標識碼：A文章編號：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、可進行高速加工的速度達到萬轉(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床提供了可能。當前，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大，但是價格昂貴，操作復(fù)雜。Mastercam軟件是美國CNC Software公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM系統(tǒng)。

一、各種模具雕刻方式及其實現(xiàn)方式

模具雕刻的方式可簡單歸結(jié)為以下幾種，每種類型有其獨特的實現(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）采用雕刻機加工，此種方法是利用數(shù)控雕刻機的一種。

（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凹進去；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原點（對稱圖形一般選取工件的中心作為工件坐標系原點），并進行各種工藝參數(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、刀具直徑、刀柄直徑以及刀具有效切削刃長度等；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)置好的刀具運動軌跡和加工信息。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，可以檢驗設(shè)置的各種工藝參數(shù)是否合理，在零件的實際加工中是否符合要求。這樣可以在實際生產(chǎn)中省去試銑的過程，降低耗材，提高生產(chǎn)效率。經(jīng)過驗證確認刀具路徑準確無誤后，將刀具路徑進行后處理，生成NC程序，這些程序經(jīng)過適當?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)用該程序進行零件加工。

三、文字雕刻在數(shù)控加工中心上的加工實例分析

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，細微的局部可能不便于加工，因此要根據(jù)技術(shù)要求、機床及刀具情況考慮選擇文字的字體，對不便于加工的部位進行合理的局部修整。

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”對話框，在“Stock setup”選項中設(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。這里運用Mastercam軟件CAM模塊中的“Pocket”（挖槽）功能進行加工，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凹形文字實體切削驗證效果圖

（3）實體切削驗證及后處理生成NC程序。為了驗證Mastercam軟件所生成的刀具路線軌跡的合理性，可以對所雕刻的平面文字進行實體切削驗證。具體操作步驟為：在Mastercam中調(diào)用操作管理器功能，選擇要檢驗的刀具軌跡進行仿真加工，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現(xiàn)。對Mastercam所生成NC程序的開頭和結(jié)尾部分作適當修改后，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，接線時應(yīng)注意端口的對調(diào)。

②若使用臺式電腦則必須將PC的地線與CNC的地線牢固地連接在一起，防止由于臺式電腦的漏電可能引起RS232接口的損壞或者導致傳送信號發(fā)生錯誤。

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)線的長度（即傳輸距離）有關(guān)，故應(yīng)該避免通訊距離過遠，避免通訊現(xiàn)場周圍有強的電磁波干擾。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機床與其相連計算機的通訊參數(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：

[1]褚守云MASTERCAM項目式實訓教程[M]北京：科學出版社，2010

[2]詹友剛MasterCAM X6數(shù)控加工教程[M]北京：機械工業(yè)出版社，2012

責任編輯 何麗華