基于UG NX8.0 文字加工技术与应用

徐勇欣

（杭州职业技术学院 友嘉机电学院，杭州 310018）

0 引言

在模具加工或者零件加工行业，不可避免地会遇到产品番号、模具编号、商标、材质符号等文字雕刻工作。但对于雕刻量需求比较小且雕刻范围比较窄、雕刻尺寸较大的产品，单独购买专用于雕刻的机床及雕刻软件、刀具来说并不经济。随着数控技术的发展，各种高性能、高速度的加工中心机床已经在各大中小型企业中得到普遍使用，可以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。

UG NX 是一种应用广泛的CAD/CAM/CAE 软件，是当今世界上最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一。该软件常用模块包含：Modeling（建模）模块；Drafting（制图）模块；Process（加工）模块；Assemblies（装配）模块等。其文字功能也得到进一步加强，不但提供了UG NX 系统字体，而且还可以利用Windows 系统字体。同时，UG 还提供了丰富的切削方式，能够完成2～5 轴的数控铣削加工编程。通过建立雕刻文字模型，选择合理加工方式已达到文字雕刻的目的。

文字加工一般在精加工之后进行，受到雕刻产品的图形限制，需使用小直径刀具加工，实际加工中，小刀具很容易折断，因此文字加工进给量要小，同时为保证足够的切削线速度，主轴转速一定要高，一般要求10 000 r/min以上，切削量要小，才能以很短的时间加工完成。文字加工根据空间特点分为2D 平面铣文字加工和3D 曲面文字加工。本文仅以文字雕刻实例进行探讨。

1 2D 平面文字加工

平面文字加工直接利用平面铣中提供的文字走刀方式进行加工。实际上等于切削模式的标准驱动，让刀具与边界的位置对中，沿着字的笔画加工。其中刀具使用沿外形或直接下刀，抬刀使用直接抬刀，因此避免过切的发生。平面文字加工步骤如下：

1）创建文字注释。启动UG NX8.0 点击开始，选择进入制图模块，点击显示图纸页图标，把2D 视角转换到3D视角。选择【插入】→【注释】→【注释】按钮，弹出注释文字对话框，在对话框中设置字体大小10mm，文字样式选用UG 的chineset 单线字体，键入文字内容"文字加工"，选择合适的定位方式后，点击左键确认，即可建立二维文字在产品表面上，如图1 所示。

图1 文字加工工件图

2）文字的编程加工。点击开始，选择进入加工模块，跳出加工环境对话框，在CAM 会话配置中选择一般机床（cam_general），要创建的CAM 设置中选择平面铣削模板（mill_planar）点击确定，如图2 所示。

a.选择【创建几何体】跳出对话框，几何体子类型中选择WORKPIECE 选项，其它部分默认值，点击应用跳出工件对话框，在几何体中点击指定部件图标，进入部件几何体对话框，直接选择工件整体后点击确定，几何体创建完成。

图2 加工环境对话框

b.选择【创建刀具】跳出对话框，刀具子类型中选择mill图标，点击应用进入铣刀参数对话框，创建一把直径1 mm 的铣刀，确定创建完成。

c.选择【创建工序】跳出对话框，其中类型选择mill_planar，工序子类型选择PLANAR_TEXT 图标，几何体选择已创建的WORKPIECE_1，刀具选择已创建的D1 铣刀。其它选项默认值，点击应用，如图3 所示。进入平面文本对话框，在几何体窗口下，点击指定制图文本图标后选择“文字加工”字体，点击“确定”跳回平面文本对话框，指定底面选择工件上表面。刀轨设置窗口下，设置文本深度为1 mm，每刀深度0.25 mm，点击非切削移动图标，跳出对话框，点击转移/快速窗口下安全设置选项并选择自动平面，安全距离为10 mm，单击确定跳回平面文本对话框。点击进给率和速度图标，跳出对话框，设置主轴速度为15 000 r/min，切削速度为500 mm/min，进刀速度为100 mm/min，单击确定跳回平面文本对话框，在操作窗口中，点击生成图标，生成刀具轨迹。单击操作窗口中的确认图标，进行加工验证。选中工序进行后处理生成加工程序，如图4 所示。

图3 创建工序

图4 平面文本

3）技术探讨。用UG NX 进行外形铣削加工时，一般下刀点都会选择在工件外部，这样刀具可以以各种方式下降到工件侧面，然后再以进刀方式切入工件材料内部和退出工件。但是在雕刻文字时，是从工件中间部分下刀，刀具垂直进入工件材料中，再进行文字的加工。这样就要求我们垂直下刀时，刀具轴向受力不要太大，以免引起工艺系统振动或者刀具的折断，尤其对于小直径刀具更是如此。那么我们在进行文字加工时，要选用一把具有垂直吃刀能力的加工刀具，并且Z 轴下刀时的进给量尽量要小些，大约在70～100 mm/min。

2 3D 曲面文字加工

曲面文字加工的原理类似于平面文字加工，不同之处在于将文字投影到加工表面后再形成刀具轨迹。其中曲面文字加工增加了曲面和投影方向等参数的设置，且刀具必须要有圆角半径才能生成轨迹。曲面文字加工步骤如下：

1）创建文字注释。启动UG NX8.0 点击【开始】，选择进入制图模块，选择【插入】→【注释】→【注释】按钮，弹出注释文字对话框，在对话框中设置字体大小10mm，文字样式选用UG 的chineset 单线字体，键入文字内容"文字加工"，选择工件模型上方中间合适的位置定位，点击左键确认，即可建立二维文字，如图5 所示。

图5 曲面文件加工工件图

2）文字的编程加工。点击【开始】，选择进入加工模块，跳出加工环境对话框，在CAM 会话配置中选择一般机床（cam_general），要创建的CAM 设置中选择曲面铣削模板（mill_contour）点击【确定】，如图6 所示。

a.选择【创建几何体】跳出对话框，几何体子类型中选择WORKPIECE 选项，其它部分默认值，点击应用跳出工件对话框，在几何体中点击指定部件图标，进入部件几何体对话框，直接选择工件整体后点击【确定】，几何体创建完成。

b.选择【创建刀具】跳出对话框，刀具子类型中选择mill 图标，点击【应用】进入铣刀参数对话框，创建一把直径R0.5 mm 的铣刀，确定创建完成。

c.选择【创建工序】跳出对话框，其中类型选择mill_contour，工序子类型选择CONTOUR_TEXT 图标，几何体选择已创建的WORKPIECE_1，刀具选择已创建的R0.5 mm 的铣刀。其它选项默认值，点击【应用】，如图7所示。进入轮廓文本对话框，在几何体窗口下，点击指定制图文本图标后选择“文字加工”字体，点击【确定】跳回轮廓文本窗口。刀轨设置窗口下，设置文本深度为0 mm。点击非切削移动图标，跳出对话框，点击转移/快速窗口下安全设置选项并选择自动平面，安全距离为10 mm，单击确定跳回轮廓文本对话框。点击进给率和速度图标，跳出对话框，设置主轴速度为15 000 r/min，切削速度为500 mm/min，进刀速度为100 mm/min，单击【确定】跳回轮廓文本对话框，在操作窗口中，点击【生成】图标，生成刀具轨迹，如图8 所示。在左侧工序导航器中，选中已创建的CONTOUR_TEXT 工序，点击右键→【对象】→【变换】跳出变换对话框，类型选择为平移，变换参数中ZC 增量-0.25，结果窗口中选择复制非关联副本数4，点击【确定】，生成4 个工序，如图9 所示。把所有工序选中进行后处理，生成数控加工程序。

图6 加工环境对话框

图7 创建工序

图8 轮廓文本

3）技术探讨。一般我们进行曲面文字加工时，是利用切削参数中的文本深度和多重深度切削设定加工方式的，UG 会以曲面补正的概念进行一个深度的加工，如果用曲面补正的方式，有时会出现变形或无法补正情况；所以我们前面曲面加工时，文本深度设置为0，通过刀路的平移复制功能，使加工时只在Z 轴发生深度的变化，避免前面的问题产生，达到很好的效果。

图9 工序导航器

3 结论

通过以上文字数控加工的几种典型方法进行探讨，某些工厂在不增加新设备的条件下，可以利用UGNX 软件配合高速加工中心进行文字的雕刻加工，通过实例加工证明取得了良好的效果，不仅为企业节省了经济成本，而且还大大提高了生产率。

［1］吴立军，蔡娥，谢斌飞.UG NX 工程设计新手上路［M］.北京：清华大学出版社，2007.