淺談MasterCAM軟件的雕刻加工

陳學(xué)良 王俊杰

引言：本文系統(tǒng)的介紹了MasterCAM軟件加工所用文字模型的建立，詳細(xì)討論了基于軟件的多種雕刻方式和實現(xiàn)方法。

隨著科技的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)的日益成熟，MasterCAM軟件雕刻加工技術(shù)得到普遍應(yīng)用。但在實際應(yīng)用中還有許多方面亟待提高，筆者通過多年經(jīng)驗總結(jié)了幾點MasterCAM軟件的應(yīng)用經(jīng)驗，希望對業(yè)內(nèi)同行有所幫助。

MasterCAM 是目前國內(nèi)外工業(yè)企業(yè)廣泛使用的CAD/CAM集成軟件，以PC為平臺，在Windows視窗環(huán)境下使用。MasterCAM v9版本包含Design--設(shè)計模塊、Mill--銑削模塊、Lathe--車削模塊、Wire--線切割模塊。文字功能明顯加強(qiáng)，新功能MasterCAM系統(tǒng)字體的出現(xiàn)便利了使用者。最顯著的改善是添加了很多切削方式，可以處理2- 5軸數(shù)控銑削加工編程，建雕刻模型，用適合的處理手段可以產(chǎn)生不同的文字雕刻的效果。在雕刻中的產(chǎn)品實踐加工中，使用小直徑的刀具加工可能使刀具折斷，進(jìn)給量應(yīng)該很小，為使切削線速度足夠快，主軸旋轉(zhuǎn)速度一定要很高，所以要使用高速加工中心，使刀具產(chǎn)生上萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。工藝具體如下：大區(qū)域與小區(qū)域區(qū)要區(qū)別對待，粗加工時要使用大直徑的刀具削去多余的部分，再選擇小直徑的刀具進(jìn)行精加工。下文將引用實際案例進(jìn)行講解。

一、建立加工所用文字模型

MasterCAM中文字定義由圓弧、線、NURBS曲線組成。單擊“Create→Next menu→Letters”文字建立對話框彈出。包含字體、字號、定位方式及以某一直徑圓建立環(huán)形文字等參數(shù)。選字體、定位方式、大小后編輯文本文件，點擊確定后，二維文字建立成功。如果要建立實體文字，可以在建立二維文字前提下用投影、拉伸等手段處理。但要注意，文字建立時局部不便加工，應(yīng)考慮技術(shù)要求、刀具、機(jī)床條件選擇文字字體，不便加工部位修整局部。

二、線形、凹凸型、曲面型雕刻的實現(xiàn)方法

（一）線形雕刻法

先行設(shè)定輪廓線，然后按照指定輪廓的邊際進(jìn)行雕刻，與Mastercam中的外形銑削相似，但要將刀具中心設(shè)置在輪廓線上，雕刻后的輪廓大小與所用刀具的直徑大小成正比，根據(jù)設(shè)計要求，在雕刻作業(yè)前，先要按設(shè)計需要來挑選符合要求的刀具。

（1）線形文字建立：選擇主菜單里的“Create→Next menu→Letters”，文字建立對話框彈出。在此對話框中可設(shè)置字體及其定位方式、大小，然后輸入文本內(nèi)容，點擊確定，二維線形文字就建立成功了，如“65 4 3 2 1”。

（2）作業(yè)解析：在主菜單中選擇“Toolpaths→Contour”，連接方式選擇為窗選（Windows），框選擇“6 5 4 3 2 1”，單擊DONE，出現(xiàn)刀具路徑參數(shù)對話框，然后在空白處點擊右鍵，加入一把直徑為？5的中心鉆。 接著點擊“contour parameters”。將“compensation type”（補(bǔ)償類型）設(shè)為“off”，depth設(shè)為0.2，點擊“確定”即完成刀具路徑的生成。接著點擊“operations”。點“verify”，即可對加工路徑進(jìn)行模擬。重新點擊“operations”，再點擊“post”。點擊“ok”出現(xiàn)對話框，將文件名改為“線性雕刻”，點擊保存。出現(xiàn)加工程序。將加工程序改為與機(jī)床一致的格式。

（3）技術(shù)深入探討：Mastercam中的外形銑削是一般在下刀所在位置以外，刀具以用任意角度下降至工件側(cè)面，然后通過對進(jìn)退刀方式的應(yīng)用，達(dá)到切入要求。注意：雕刻時需要從工件中間著手，垂直將刀具插入材料中進(jìn)行雕刻，垂直下刀時刀具受力不要太用力，如此以來在線形雕刻時，刀具要選擇垂直吃刀能力強(qiáng)的，而且Z軸下刀時進(jìn)給量要盡量給小一些，約為80-100mm/min。

（二）凸凹型雕刻

通過對凸凹型雕刻方法的研究，我們發(fā)現(xiàn)挖的如果為文字圖形外圍材料，則加雕刻后文字凸起，反之則呈凹進(jìn)狀。

（1）模型的建立：找到主菜單中“Create→Next menu→Letters”選項，并單擊，將字體設(shè)為黑體，尺寸50毫米、定位方式設(shè)定為水平，輸入“昌”，點擊確定。

（2）凹型處理加工：通過尋找Toolpaths→Pocket選項，選擇串連方式為窗選（Windows），框選“昌”，選擇刀具路徑的搜索點，點擊DONE，刀路參數(shù)對話框出現(xiàn)。

（3）模擬仿真：點“verify”，即可對加工路徑進(jìn)行模擬。

（4）技術(shù)探討：由于在凸凹型雕刻中選挖槽加工方法，雕刻時可選以下兩種方法：1斜插式；2螺旋式，這樣能夠保護(hù)刀具，延長使用壽命。

（5）凸型文字加工：凸型加工方法可以參照上述凹型加工法，需要在邊緣預(yù)留位置，也就是挖除文字和邊界間的材料。其他加工方式可以參照上文所述你的凹型加工法。

（6）凹凸雕刻作業(yè)會產(chǎn)生大量殘料，經(jīng)常使用下述方法規(guī)避殘料問題：①切削間距的百分比（Stepover）改小；②挖槽走刀方式改變；③刀具直徑改變；④上述方法如果都不管用，就要考慮使用殘料加工方法了。

（三）曲面型文字雕刻分析

（1）模型說明：在一個內(nèi)圓弧面上加工一個警示箭頭，在圓弧面上等深度。首先采用I-DEAS軟件建立模型，保存為IGES格式，然后導(dǎo)入到Mastercam軟件內(nèi)。

（2）仿真模擬。

（3）數(shù)控程序：點擊“operations”。點擊“post”，彈出一個對話框，點“ok”，把文件名改為“曲面型文字雕刻”。

（4）加工處理方法：在主菜單中找到Toolpaths→Surface選項，考慮設(shè)計要求選合適的雕刻方法，粗加工選擇曲面挖槽加工方式，選擇平行銑削加工方式做半精加工和精加工，按照高速加工中心加工參數(shù)設(shè)定各參數(shù)進(jìn)行雕刻。

參考文獻(xiàn)

[1]吳長德.Mastercam 9.0 系統(tǒng)學(xué)習(xí)與實訓(xùn).機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]戴向國，于復(fù)生，劉雪梅.Mastercam 9.0數(shù)控加工基礎(chǔ)教程.人民郵電出版社，2004.

（作者單位：許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）