基于Edgecam的铣切雕刻加工

王海飞

(沈阳工程学院 机械学院，辽宁 沈阳 110136)

基于Edgecam的铣切雕刻加工

王海飞

(沈阳工程学院 机械学院，辽宁 沈阳 110136)

针对仪表盘的刻字问题，研究数控程序编制方法。首先，基于AutoCAD软件建立雕刻的图形，而后论述了工艺设计、Edgecam程序编制和加工仿真等关键技术，最后以某典型零件为加工实例，测试了该方法的有效性，实现了雕刻加工的智能化和快速化，为其他零件的雕刻编程和加工提供了借鉴作用。

雕刻；数控编程；Edgecam；加工仿真

雕刻是在数控加工领域广泛使用的一种加工方法，利用雕刻刀具在各种可塑和硬性材料上加工出图案和文字。机电产品的铭牌可以采用雕刻方式加工。雕刻时，在铝合金、钛合金或不锈钢薄板上雕刻出刻度值和数字，刻出的图案和文字清晰，时间耐久性好。

AutoCAD是机电产品设计中广泛采用的软件，用于二维绘图设计，现已经成为国际上流行的绘图工具，在土木建筑、装饰装潢、工业制图、工程制图、电力电子和服装加工等诸多领域中得到广泛应用。

Edgecam是由Vero公司开发的智能数控车铣加工编程系统[1-2]，客户使用量居于独立CAM系统前列，可以读入主流商务CAD软件的所有数学模型并进行程序编制，编程方式智能化，界面友好，能够定制复杂机床的后置处理系统，特别适合于复杂零件的数控程序编制。

基于AutoCAD和Edgecam软件，在研究铣削雕刻的数控加工程序编制问题上，提出了元素建模、工艺设计和程序编制等关键性的技术解决方案。

1 关键技术及实现方法

1.1 产品建模

在AutoCAD中建立雕刻仪表盘的线架模型，包括零件的外轮廓、定位孔轮廓、雕刻的刻度和显示数字，轮廓和刻度建模时要求元素不能有缝隙和搭接，否则雕刻出来的文字和图案的光度较差。

建模完成后删除无用的图形元素，仅保留加工使用的图形元素，将数据存储为DXF文件以供Edgecam编程使用。

1.2 工艺设计

数控加工的简明工艺过程如表1所示。

1.3 程序编制

Edgecam可以读入AutoCAD软件存储的DXF模型数据，编程流程如图1所示[3-4]。

表1 数控加工简明工艺过程

图1 编程流程

数控铣切编程使用的具体模块如表2所示。

表2 编程模块选用

对于仪表盘的刻度线，元素以直线段、圆弧和样条曲线形式存在，可以利用“键槽铣”方法加工，刀具的刀位点在刻度线上滚动，以等误差方式插补逼近生成NC程序的刀位点。

对于文字，仪表盘上的刻度均为字母和数字(0～9)，读入Edgecam 后均为单线条的文字，元素属性为文本，可以直接利用“文字铣”的功能雕刻加工；如果对于文字的个别细节不满意，可以将文字爆炸，生成单一的直线和圆弧，对构成每个文字的直线和圆弧进行修改，修改完成后利用“键槽铣”功能进行加工。

在仪表盘的刻度线和文字的加工过程中，系统可以一次选择多个元素，自动识别元素的位置，从元素的一侧依次向另一侧加工，使加工的路径最短。

程序编制时，需要进行接近平面、基准平面、切削深度和退刀平面等切削参数设置。“接近平面”是用来限制刀具接近零件的平面，设置在零件正上方；“基准平面”是数控编程的基准位置所在的平面，编程中所有的坐标位置都以该平面作为计算基准；“退刀平面”是刀具退回的平面，该平面与接近平面无太大差别，要求退刀至该平面时不会与零件发生干涉即可，刀具以G01退回退刀平面后，改用G00快速退回换刀位置；“切削深度”相对于基准平面的切削深度值，正值表示在基准平面的上方，负值表示在基准平面的下方[5]。

1.4 加工仿真

零件程序编制完成后，需要进行加工仿真，检测运动过程中发生的刀具与夹具、机床主轴与机床工作台之间的碰撞，避免损伤机床和撞伤零件的情况发生，也可以检测程序编制的正确性[6]。

为了真实再现铣削加工的运动情况，在Edgecam编程时需要建立机床和夹具的三维模型。对于刀具，需要定义好刀具和刀柄的几何模型，Edgecam可以从SQL Server调用系统自带的刀具模型，也可以自建刀具模型供调用。

仿真过程操作方便，可以动态显示加工过程、进行快速演示、无误差地旋转和放大、定义仿真速度和存储加工后的几何模型。通过仿真，最大限度地消除程序错误。

2 应用实例

以某产品的自动化生产线仪表盘零件为例，如图3所示。零件材料为LY12铝合金，零件最大的外廓尺寸为150×45 mm，厚度为2 mm，外形和孔已经加工完毕，需要雕刻的刻度值和刻度线的深度为0.2 mm，零件采用真空夹具吸附定位，加工坐标系原点位于外轮廓的左上方，X轴在最长轮廓边上，Y轴在最短轮廓边上，Z=0平面在零件上表面，雕刻铣刀直径为0.2，接近平面为“30”，基准平面为“1”，退刀平面为“30”，切削深度为“-1.2”，主轴转速为“5000”，下刀进给量为“1000”，加工进给量为“800”。

图3 仪表盘零件

刻度线采用“键槽铣”功能加工，刻度值采用“文字铣”功能加工，加工后的走刀轨迹如图4所示。

通过仿真得到的加工结果如图5所示，仿真结果验证了程序编制的正确性。

对于实际切削加工得到的成品零件，经过检验，尺寸满足要求，对比分析表面粗糙度达到图纸要求，由此可以确定，加工的零件为合格产品。

图4 刀具轨迹

图5 实际切削零件

3 结 论

Edgecam能够解决文字和图片的数控铣雕刻加工程序的编制问题，具有刀具路径的控制策略灵活、参数输入方便、程序编辑方便、快捷等优点。

Edgecam具有强大的仿真加工功能，具有完备的仿真建模和分析方法，可以真实地模拟零件的加工过程，观察到零件的欠切和过切，避免刀具同机床、夹具和零件的碰撞。

通过对某产品的自动化生产线仪表盘零件进行实际雕刻加工，得到了合格的零件，证明了基于Edgecam的铣切雕刻加工程序编制解决方案能够满足仪表盘刻字的制造需求，为其他的刻字加工提供了参考。

[1]李铁钢.基于Edgecam的车铣复合编程技术研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版,2015,11(4):374-377.

[2]李铁钢.基于Edgecam的礼品雕刻自动编程系统开发[J].制造技术与机床,2015(2)：29-31.

[3]邓文超.梯形螺纹各种车削方法之比较[J].农机使用与维修，2015(4)：67-68.

[4]李铁钢.基于UG Postbuilder的五轴后置处理器设计[J].机床与液压,2009,31(10):72-74.

[5]Rao Yun-qing，Huang Gang，Li Pei-gen，et al.An integrated manufacturing information system for mass sheet metal cutting [J].Int J Adv Manuf Technol，2007，33：436-448.

[6]王海飞.基于Edgecam的叶轮五轴加工技术研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版,2016,12(3):284-288.

(责任编辑 张 凯 校对 佟金锴)

Graving Programming for CNC Milling Based on Edgecam

WANG Hai-fei

(School of Mechanical Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

In order to solve the graving problem on instrument panel,the automatic CNC programming method was introduced.Firstly,the drawing element for graving in AutoCAD software was created.Then,the key technology of processes planning,programming,and machining simulation were studied.Finally,the case study used by instrument panel in typical part validated the proposed method,which would provide reference for the manufacturing intelligently and rapidly in other parts.

Graving;CNC programming;Edgecam;machining simulation

2016-09-07

王海飞(1979-)，男，辽宁锦州人，硕士，高级实验师。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.04.020

TP391

A

1673-1603(2016)04-0381-04