基于UG NX8.0 文字加工技術與應用

徐勇欣

（杭州職業(yè)技術學院 友嘉機電學院，杭州 310018）

0 引言

在模具加工或者零件加工行業(yè)，不可避免地會遇到產(chǎn)品番號、模具編號、商標、材質符號等文字雕刻工作。但對于雕刻量需求比較小且雕刻范圍比較窄、雕刻尺寸較大的產(chǎn)品，單獨購買專用于雕刻的機床及雕刻軟件、刀具來說并不經(jīng)濟。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，各種高性能、高速度的加工中心機床已經(jīng)在各大中小型企業(yè)中得到普遍使用，可以利用適宜的加工軟件配合高速機床實現(xiàn)加工中心替代雕刻機床。

UG NX 是一種應用廣泛的CAD/CAM/CAE 軟件，是當今世界上最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件之一。該軟件常用模塊包含：Modeling（建模）模塊；Drafting（制圖）模塊；Process（加工）模塊；Assemblies（裝配）模塊等。其文字功能也得到進一步加強，不但提供了UG NX 系統(tǒng)字體，而且還可以利用Windows 系統(tǒng)字體。同時，UG 還提供了豐富的切削方式，能夠完成2～5 軸的數(shù)控銑削加工編程。通過建立雕刻文字模型，選擇合理加工方式已達到文字雕刻的目的。

文字加工一般在精加工之后進行，受到雕刻產(chǎn)品的圖形限制，需使用小直徑刀具加工，實際加工中，小刀具很容易折斷，因此文字加工進給量要小，同時為保證足夠的切削線速度，主軸轉速一定要高，一般要求10 000 r/min以上，切削量要小，才能以很短的時間加工完成。文字加工根據(jù)空間特點分為2D 平面銑文字加工和3D 曲面文字加工。本文僅以文字雕刻實例進行探討。

1 2D 平面文字加工

平面文字加工直接利用平面銑中提供的文字走刀方式進行加工。實際上等于切削模式的標準驅動，讓刀具與邊界的位置對中，沿著字的筆畫加工。其中刀具使用沿外形或直接下刀，抬刀使用直接抬刀，因此避免過切的發(fā)生。平面文字加工步驟如下：

1）創(chuàng)建文字注釋。啟動UG NX8.0 點擊開始，選擇進入制圖模塊，點擊顯示圖紙頁圖標，把2D 視角轉換到3D視角。選擇【插入】→【注釋】→【注釋】按鈕，彈出注釋文字對話框，在對話框中設置字體大小10mm，文字樣式選用UG 的chineset 單線字體，鍵入文字內容"文字加工"，選擇合適的定位方式后，點擊左鍵確認，即可建立二維文字在產(chǎn)品表面上，如圖1 所示。

圖1 文字加工工件圖

2）文字的編程加工。點擊開始，選擇進入加工模塊，跳出加工環(huán)境對話框，在CAM 會話配置中選擇一般機床（cam_general），要創(chuàng)建的CAM 設置中選擇平面銑削模板（mill_planar）點擊確定，如圖2 所示。

a.選擇【創(chuàng)建幾何體】跳出對話框，幾何體子類型中選擇WORKPIECE 選項，其它部分默認值，點擊應用跳出工件對話框，在幾何體中點擊指定部件圖標，進入部件幾何體對話框，直接選擇工件整體后點擊確定，幾何體創(chuàng)建完成。

圖2 加工環(huán)境對話框

b.選擇【創(chuàng)建刀具】跳出對話框，刀具子類型中選擇mill圖標，點擊應用進入銑刀參數(shù)對話框，創(chuàng)建一把直徑1 mm 的銑刀，確定創(chuàng)建完成。

c.選擇【創(chuàng)建工序】跳出對話框，其中類型選擇mill_planar，工序子類型選擇PLANAR_TEXT 圖標，幾何體選擇已創(chuàng)建的WORKPIECE_1，刀具選擇已創(chuàng)建的D1 銑刀。其它選項默認值，點擊應用，如圖3 所示。進入平面文本對話框，在幾何體窗口下，點擊指定制圖文本圖標后選擇“文字加工”字體，點擊“確定”跳回平面文本對話框，指定底面選擇工件上表面。刀軌設置窗口下，設置文本深度為1 mm，每刀深度0.25 mm，點擊非切削移動圖標，跳出對話框，點擊轉移/快速窗口下安全設置選項并選擇自動平面，安全距離為10 mm，單擊確定跳回平面文本對話框。點擊進給率和速度圖標，跳出對話框，設置主軸速度為15 000 r/min，切削速度為500 mm/min，進刀速度為100 mm/min，單擊確定跳回平面文本對話框，在操作窗口中，點擊生成圖標，生成刀具軌跡。單擊操作窗口中的確認圖標，進行加工驗證。選中工序進行后處理生成加工程序，如圖4 所示。

圖3 創(chuàng)建工序

圖4 平面文本

3）技術探討。用UG NX 進行外形銑削加工時，一般下刀點都會選擇在工件外部，這樣刀具可以以各種方式下降到工件側面，然后再以進刀方式切入工件材料內部和退出工件。但是在雕刻文字時，是從工件中間部分下刀，刀具垂直進入工件材料中，再進行文字的加工。這樣就要求我們垂直下刀時，刀具軸向受力不要太大，以免引起工藝系統(tǒng)振動或者刀具的折斷，尤其對于小直徑刀具更是如此。那么我們在進行文字加工時，要選用一把具有垂直吃刀能力的加工刀具，并且Z 軸下刀時的進給量盡量要小些，大約在70～100 mm/min。

2 3D 曲面文字加工

曲面文字加工的原理類似于平面文字加工，不同之處在于將文字投影到加工表面后再形成刀具軌跡。其中曲面文字加工增加了曲面和投影方向等參數(shù)的設置，且刀具必須要有圓角半徑才能生成軌跡。曲面文字加工步驟如下：

1）創(chuàng)建文字注釋。啟動UG NX8.0 點擊【開始】，選擇進入制圖模塊，選擇【插入】→【注釋】→【注釋】按鈕，彈出注釋文字對話框，在對話框中設置字體大小10mm，文字樣式選用UG 的chineset 單線字體，鍵入文字內容"文字加工"，選擇工件模型上方中間合適的位置定位，點擊左鍵確認，即可建立二維文字，如圖5 所示。

圖5 曲面文件加工工件圖

2）文字的編程加工。點擊【開始】，選擇進入加工模塊，跳出加工環(huán)境對話框，在CAM 會話配置中選擇一般機床（cam_general），要創(chuàng)建的CAM 設置中選擇曲面銑削模板（mill_contour）點擊【確定】，如圖6 所示。

a.選擇【創(chuàng)建幾何體】跳出對話框，幾何體子類型中選擇WORKPIECE 選項，其它部分默認值，點擊應用跳出工件對話框，在幾何體中點擊指定部件圖標，進入部件幾何體對話框，直接選擇工件整體后點擊【確定】，幾何體創(chuàng)建完成。

b.選擇【創(chuàng)建刀具】跳出對話框，刀具子類型中選擇mill 圖標，點擊【應用】進入銑刀參數(shù)對話框，創(chuàng)建一把直徑R0.5 mm 的銑刀，確定創(chuàng)建完成。

c.選擇【創(chuàng)建工序】跳出對話框，其中類型選擇mill_contour，工序子類型選擇CONTOUR_TEXT 圖標，幾何體選擇已創(chuàng)建的WORKPIECE_1，刀具選擇已創(chuàng)建的R0.5 mm 的銑刀。其它選項默認值，點擊【應用】，如圖7所示。進入輪廓文本對話框，在幾何體窗口下，點擊指定制圖文本圖標后選擇“文字加工”字體，點擊【確定】跳回輪廓文本窗口。刀軌設置窗口下，設置文本深度為0 mm。點擊非切削移動圖標，跳出對話框，點擊轉移/快速窗口下安全設置選項并選擇自動平面，安全距離為10 mm，單擊確定跳回輪廓文本對話框。點擊進給率和速度圖標，跳出對話框，設置主軸速度為15 000 r/min，切削速度為500 mm/min，進刀速度為100 mm/min，單擊【確定】跳回輪廓文本對話框，在操作窗口中，點擊【生成】圖標，生成刀具軌跡，如圖8 所示。在左側工序導航器中，選中已創(chuàng)建的CONTOUR_TEXT 工序，點擊右鍵→【對象】→【變換】跳出變換對話框，類型選擇為平移，變換參數(shù)中ZC 增量-0.25，結果窗口中選擇復制非關聯(lián)副本數(shù)4，點擊【確定】，生成4 個工序，如圖9 所示。把所有工序選中進行后處理，生成數(shù)控加工程序。

圖6 加工環(huán)境對話框

圖7 創(chuàng)建工序

圖8 輪廓文本

3）技術探討。一般我們進行曲面文字加工時，是利用切削參數(shù)中的文本深度和多重深度切削設定加工方式的，UG 會以曲面補正的概念進行一個深度的加工，如果用曲面補正的方式，有時會出現(xiàn)變形或無法補正情況；所以我們前面曲面加工時，文本深度設置為0，通過刀路的平移復制功能，使加工時只在Z 軸發(fā)生深度的變化，避免前面的問題產(chǎn)生，達到很好的效果。

圖9 工序導航器

3 結論

通過以上文字數(shù)控加工的幾種典型方法進行探討，某些工廠在不增加新設備的條件下，可以利用UGNX 軟件配合高速加工中心進行文字的雕刻加工，通過實例加工證明取得了良好的效果，不僅為企業(yè)節(jié)省了經(jīng)濟成本，而且還大大提高了生產(chǎn)率。

［1］吳立軍，蔡娥，謝斌飛.UG NX 工程設計新手上路［M］.北京：清華大學出版社，2007.