Mastercam文字雕刻技术在数控加工中心的实现

毛进军

摘要：本文结合当前文字雕刻技术的发展情况，阐述了利用Mastercam软件进行雕刻文字的建模、仿真和后置程序传输，实现文字雕刻技术在数控加工中心的应用，扩展数控加工中心的产品加工范围。

关键词：Mastercam；雕刻技术；数控加工中心

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1005-1422（2016）08-0130-02

近年来，随着数控技术的飞速发展，各生产厂家已经拥有高性能、可进行高速加工的速度达到万转以上的数控加工中心，这为利用适宜的加工软件配合高速加工中心替代雕刻机床提供了可能。当前，企业所采用跟数控加工中心配合使用的相关软件有很多，例如Pro/ENGINEER、UG和NX等，这些软件虽然功能强大，但是价格昂贵，操作复杂。Mastercam软件是美国CNC Software公司开发的基于PC平台的CAD/CAM系统。

一、各种模具雕刻方式及其实现方式

模具雕刻的方式可简单归结为以下几种，每种类型有其独特的实现方式。

（1）电火花成形加工或电腐蚀加工是利用电加工方式或化学腐蚀的方法来加工模具上的雕刻图形，是使用较为广泛的一种方法。

（2）采用雕刻机加工，此种方法是利用数控雕刻机的一种。

（3）采用冷挤压或钳工加工方式。

（4）线形雕刻，是刀具按照给定的轮廓线进行加工，也就是Mastercam中的外形铣削（Contour），但必须把刀具中心设置在轮廓线上（不补偿）。线形雕刻后的轮廓大小取决于刀具直径的大小，所以在雕刻加工之前必须根据图样要求确定刀具直径大小。

（5）凹凸型雕刻，是选用Mastercam中挖槽加工的铣削方式。如果挖的是文字图形内部材料，则加工后的雕刻图形会凹进去；如果挖的是文字图形外围材料，则加工后的雕刻图形将凸出来。

二、Mastercam数控加工

在零件建模和工艺分析完成之后，根据零件的要求选择毛坯和工件坐标原点（对称图形一般选取工件的中心作为工件坐标系原点），并进行各种工艺参数设置，从而得到零件加工的刀具路径。工艺参数设置主要包括刀具参数及铣削加工参数的设置。刀具参数的设置包括刀具编号、刀具直径、刀柄直径以及刀具有效切削刃长度等；铣削加工参数的设置包括安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式、切削用量等，挖槽还包括铣削方式的设置。

Mastercam软件可生成相应的刀具路径工艺数据文件NCI，它包括了所有设置好的刀具运动轨迹和加工信息。刀具加工路径设置完成之后，利用Mastercam软件提供的零件加工模拟，可以检验设置的各种工艺参数是否合理，在零件的实际加工中是否符合要求。这样可以在实际生产中省去试铣的过程，降低耗材，提高生产效率。经过验证确认刀具路径准确无误后，将刀具路径进行后处理，生成NC程序，这些程序经过适当的修改后可传输给加工中心数控系统，加工中心应用该程序进行零件加工。

三、文字雕刻在数控加工中心上的加工实例分析

1文字模型的建立

Mastercam中文字的定义是由线、圆弧和NURB曲线组成。依次单击主菜单中“Create→Letters”，弹出的“Create Letters”对话框中包含定义字体、文字大小、字体的定位方式以及可以以某一直径的圆建立环形文字等参数。在选择字体、大小、定位方式并键入文字内容后，单击确定即可建立二维文字。如果需要建立实体文字，也可在建立二维文字的基础上利用拉伸、投影等方法完成。注意在建立文字时，细微的局部可能不便于加工，因此要根据技术要求、机床及刀具情况考虑选择文字的字体，对不便于加工的部位进行合理的局部修整。

软件具体操作如下：首先设置文字构图面为俯视图，Z轴的工作深度为0，依次选择“Create→ Letters”，在弹出的“Create Letters”对话框中选择合适的字体后输入相应文字，并设置好相应的文字属性，文字模型建立如图1所示。

2凹形文字雕刻加工

（1）毛坯设定。选择“Stock setup”，弹出“Properties”对话框，在“Stock setup”选项中设置毛坯参数，效果图如图2所示。

（2）构建凹形文字刀具路径。设定毛坯材料的上表面为待加工平面，由于图3凹形文字刀具路径图雕刻的文字为凹形文字，因此只需要将由线、圆弧和NURB曲线组成的文字外轮廓的内部材料削除即可。这里运用Mastercam软件CAM模块中的“Pocket”（挖槽）功能进行加工，其操作步骤如下：依次选择“Tool paths→Pocket”，窗口方式选取平面上的文字，在弹出的“Pocket”对话框中设置刀具参数、挖槽参数和粗精铣等参数。生成凹形文字的刀具路径轨迹如图3所示。

图4凹形文字实体切削验证效果图

（3）实体切削验证及后处理生成NC程序。为了验证Mastercam软件所生成的刀具路线轨迹的合理性，可以对所雕刻的平面文字进行实体切削验证。具体操作步骤为：在Mastercam中调用操作管理器功能，选择要检验的刀具轨迹进行仿真加工，仿真加工的效果图如图4所示。关闭模拟功能，选择“Post”（执行后处理）功能，设置相应后处理参数，即可生成NCI文件，即该文字雕刻的NC程序。

（4）雕刻文字在数控加工中心上的具体实现。对Mastercam所生成NC程序的开头和结尾部分作适当修改后，通过数据线传输至数控加工中心系统中，即可实现雕刻文字在数控加工中心上的加工应用。Mastercam软件具备串口数据传输功能，采用RS232接口传输。具体注意事项如下：

①为了提高系统抗干扰能力，通讯电缆要采用带屏蔽层的双绞线电缆，并且屏蔽层要良好接地，接线时应注意端口的对调。

②若使用台式电脑则必须将PC的地线与CNC的地线牢固地连接在一起，防止由于台式电脑的漏电可能引起RS232接口的损坏或者导致传送信号发生错误。

③禁止在带电状态下拔插端口插头，否则易造成通信接口损坏。

④）传输的速度与通讯数据线的长度（即传输距离）有关，故应该避免通讯距离过远，避免通讯现场周围有强的电磁波干扰。没有调制解调器的情况下，PC与CNC控制器之间的通信距离一般能到30米。

⑤机床与其相连计算机的通讯参数设置要确保一致。

四、结束语

凸型文字加工的方法与凹型文字加工稍有不同：必须要先建立雕刻文字的边界，将文字和边界之间区域的材料挖除，然后将文字作为岛屿处理，其刀具参数和下刀方式等可参照凹形文字加工方法的设置。

参考文献：

[1]褚守云MASTERCAM项目式实训教程[M]北京：科学出版社，2010

[2]詹友刚MasterCAM X6数控加工教程[M]北京：机械工业出版社，2012

责任编辑 何丽华