Mastercam文字雕刻技術在數控加工中心的實現

毛進軍

摘要：本文結合當前文字雕刻技術的發展情況，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，實現文字雕刻技術在數控加工中心的應用，擴展數控加工中心的產品加工范圍。

關鍵詞：Mastercam；雕刻技術；數控加工中心

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，隨著數控技術的飛速發展，各生產廠家已經擁有高性能、可進行高速加工的速度達到萬轉以上的數控加工中心，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，企業所采用跟數控加工中心配合使用的相關軟件有很多，例如Pro/ENGINEER、UG和NX等，這些軟件雖然功能強大，但是價格昂貴，操作復雜。Mastercam軟件是美國CNC Software公司開發的基于PC平臺的CAD/CAM系統。

一、各種模具雕刻方式及其實現方式

模具雕刻的方式可簡單歸結為以下幾種，每種類型有其獨特的實現方式。

（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數控加工

在零件建模和工藝分析完成之后，根據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設置，從而得到零件加工的刀具路徑。工藝參數設置主要包括刀具參數及銑削加工參數的設置。刀具參數的設置包括刀具編號、刀具直徑、刀柄直徑以及刀具有效切削刃長度等；銑削加工參數的設置包括安全高度、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置。

Mastercam軟件可生成相應的刀具路徑工藝數據文件NCI，它包括了所有設置好的刀具運動軌跡和加工信息。刀具加工路徑設置完成之后，利用Mastercam軟件提供的零件加工模擬，可以檢驗設置的各種工藝參數是否合理，在零件的實際加工中是否符合要求。這樣可以在實際生產中省去試銑的過程，降低耗材，提高生產效率。經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，這些程序經過適當的修改后可傳輸給加工中心數控系統，加工中心應用該程序進行零件加工。

三、文字雕刻在數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形文字等參數。在選擇字體、大小、定位方式并鍵入文字內容后，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，因此要根據技術要求、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：首先設置文字構圖面為俯視圖，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文字，并設置好相應的文字屬性，文字模型建立如圖1所示。

2凹形文字雕刻加工

（1）毛坯設定。選擇“Stock setup”，彈出“Properties”對話框，在“Stock setup”選項中設置毛坯參數，效果圖如圖2所示。

（2）構建凹形文字刀具路徑。設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”對話框中設置刀具參數、挖槽參數和粗精銑等參數。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。關閉模擬功能，選擇“Post”（執行后處理）功能，設置相應后處理參數，即可生成NCI文件，即該文字雕刻的NC程序。

（4）雕刻文字在數控加工中心上的具體實現。對Mastercam所生成NC程序的開頭和結尾部分作適當修改后，通過數據線傳輸至數控加工中心系統中，即可實現雕刻文字在數控加工中心上的加工應用。Mastercam軟件具備串口數據傳輸功能，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，接線時應注意端口的對調。

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生錯誤。

③禁止在帶電狀態下拔插端口插頭，否則易造成通信接口損壞。

④）傳輸的速度與通訊數據線的長度（即傳輸距離）有關，故應該避免通訊距離過遠，避免通訊現場周圍有強的電磁波干擾。沒有調制解調器的情況下，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設置要確保一致。

四、結束語

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域的材料挖除，然后將文字作為島嶼處理，其刀具參數和下刀方式等可參照凹形文字加工方法的設置。

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數控加工教程[M]北京：機械工業出版社，2012

責任編輯 何麗華