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目前，在数控制造行业中，工业产品上的文字雕刻大都采用专用雕刻机结合专用的雕刻软件来实现，这就造成了设备和产品的单一性。随着近年来数控技术的飞速发展，各生产厂家已经拥有高性能的、可进行高速加工的速度达到万转以上的数控加工中心，这为利用适宜的加工软件配合高速机床实现加工中心替代雕刻机床提供了可能。 目前，企业中所采用的跟数控加工中心配合使用的相关软件有很多，例如Pro/ENGINEER和NX等，这些软件虽然功能强大，但是价格昂贵，操作复杂。MasterCam软件是美国CNC Software公司开发的基于PC平台的CAD/CAM系统。 一、各种模具雕刻方法及其实现方式 目前，模具雕刻的方法可简单归结为以下几种。每种类型的实现有其独特的实现方式。 (1)电火花成形加工或电腐蚀加工方法是利用电加工方式或化学腐蚀的方法来加工模具上的雕刻图形，是使用较为广泛的一种方法。 (2)采用雕刻机加工，此种方法是利用数控雕刻机的一种。 (3)采用冷挤压或钳工方式加工文字。 (4)线形雕刻实质是刀具按照给定的轮廓线进行加工，也就是Master CAM中所说的外形铣削(Contour)，但必须把刀具中心设置在轮廓线上(不补偿)，这样雕刻后的轮廓的大小取决于刀具直径的大小，在雕刻加工之前根据图样要求必须先要确定刀具直径大小。 (5)凸凹型雕刻实质上就是选用Master CAM中挖槽加工的铣削方式，如果挖的是文字图形外围材料，则加工后的雕刻图形将凸出来，如果挖的是文字图形内部材料，则加工后雕刻图形会凹进去。 二、Mastercam数控加工中心的仿真研究 在零件建模完成和工艺分析完成之后，就根据零件的要求选择毛坯和工件坐标原点(对称图形一般选取工件的中心作为工件坐标系原点)，并进行各种工艺参数设定，工艺参数的设定包括刀具参数的设置及铣削加工参数的设置，刀具参数的设置包括刀具编号、刀具直径、刀柄直径以及刀具有效切削刃长度等。铣削加工参数的设置包括安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式、切削用量等，挖槽还包括铣削方式的设置，从而得到零件加工的刀具路径。 Master C A M软件可生成相应的刀具路径工艺数据文件NCI，它包含了所有设置好的刀具运动轨迹和加工信息。零件的刀具加工路径设置完成之后，利用MasterCAM软件提供的零件加工模拟的过程，可以检验前面设置的各种工艺参数是否合理，在零件的实际加工中是否存在干涉以及实际零件是否符合设计要求。这样可以在实际生产中省去试铣的过程，可降低材耗，提高生产效率。经过验证确认刀具路径准确无误后，将刀具路径处理，生成NC程序，这些程序经过适当的修改后可通传给数控加工中心，加工中心应用该程序进行零件加工。 三、文字雕刻在FANUC加工中心上的加工实例分析 1.文字模型的建立 Master CAM中文字的定义是由线、圆弧和NURB曲线组成的。依次单击主菜单中“Create→Next menu→Letters”， 其中包含定义字体、文字大小、字体的定位方式以及可以以某一直径的圆建立环形文字等参数。在选择字体、大小、定位方式并键入文字内容后，单击确定即可建立二维文字。 当然如果需要建立实体文字，也可在建立二维文字地基础上利用拉伸、投影等方法完成。需要注意的是，在建立文字时，细微的局部可能不便于加工，因而应该根据技术要求、机床及刀具情况考虑选择文字的字体，对不便于加工的部位进行合理地局部修整。 软件具体操作如下：首先设置文字构图面为俯视图，Z轴的工作深度为0，依次选择“Main Menu→Create→Next Men u→Letter”，在弹出的“Create Letters”对话框中选择合适的字体后输入相应文字，并设置好相应的文字属性，文字模型建立如下图1所示。
2.凹形文字雕刻加工 (1)毛坯设定。依次选择“Main Menu→Tool paths→Job setup”，在弹出的“Job setup”对话框，毛坯参数设定后的效果图如图2所示。
(2)构建凹形文字刀具路径。设定好的毛坯材料的上表面为待加工平面。由于所雕刻的文字为凹形文字，因此只需要把将由线、圆弧和NURB曲线组成的文字外轮廓的内部材料铣削除料即可。这里运用Master CAM软件CAM模块中的“Pocket”(挖槽)功能进行加工，其操作步骤如下：依次选择“MainMenu→Tool paths→Pocket→chain”，根据提示用光标依次选取平面上的文字，在弹出的“Pocket”对话框中，按照该图设置刀具参数、挖槽参数和粗精铣参数，凹形文字的刀具轨迹如图3所示。
(3)实体切削验证及后处理G代码生成。为了验证Mastercam软件所生成的刀具轨迹路线的合理性，可以对所雕刻的平面文字进行实习切削验证。具体操作步骤为：在Mastercam中调用操作管理器功能，依次选择所需检验的刀具轨迹进行仿真加工，仿真加工的效果图如图4所示。关闭模拟功能，选择“Post”(执行后处理)功能，设置相应后处理参数，即可生成NCI的文件，即该文字雕刻的G代码程序。
(4)雕刻文字在FANCU加工中心上的具体实现。在Master cam软件中，对所生成的雕刻文字的路径轨迹进行了验证，并生成了相应的G代码，对所生成G代码的文件头和尾作适当修改后，通过数据线传输至FANUC数控加工中心系统中，即可实现雕刻文字在数控加工中心上的应用。 目前，MasterCAM软件具备数据传输功能，国内外均采用RS232串口通信。采用RS232接口具体方法如下。 1)为了提高系统抗干扰能力，通讯电缆要采用带屏蔽层的双绞线电缆，并且屏蔽层要良好接地。接线时应注意端口的对调。 2)应注意由于台式电脑的漏电可能引起RS232接口的损坏或者使传送信号发生错误，若使用台式电脑则必须将PC的地线与CNC的地线牢固地连接在一起。 3)禁止在带电状态下插拔端口插头，否则易造成通信接口损坏。 4)传输的速度与通讯数据线的长度(即传输距离)有关，故应该避免通讯距离过远，避免通讯现场周围有强的电磁波干扰。没有调制解调器的情况下，PC与CNC控制器之间的通信距离一般能达到30m。 5 )机床与其相连的计算机的通讯参数设置应该确保一致。 四、结束语 凸型加工的方法可参照上面的凹型加工方法，与凹形文字不同的是，在雕刻切削方法时选择的是外形铣削功能，必须首先建立雕刻文字的边界，即将文字和边界之间区域的材料挖除，然后将字作为岛屿处理。其他刀具参数和下刀方式可参照凹形文字的加工。 |
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