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：G712文獻(xiàn)標(biāo)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(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(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(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（對稱圖形一般選取工件的中心作為工件坐標(biāo)系原點），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、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(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(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(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(jìn)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(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現(xiàn)。對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(dǎo)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(yuǎn)，避免通訊現(xiàn)場周圍有強(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)：

[1]褚守云MASTERCAM項目式實訓(xùn)教程[M]北京：科學(xué)出版社，2010

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

責(zé)任編輯 何麗華