數控銑床刻字技術研究

　　【摘要】傳統手工刻字效率低，勞動強度大，不能滿足日益增長的市場需求。為此，本項目研究數控銑床如何實現漢字的加工技術。研究的關鍵問題是建模與編程，給出了使用國產的CAXA制造工程師CAD/CAM軟件加工象棋案例。深入研究數控銑削漢字編程技術，對于提升企業制作自己的產品標識有一定理論指導意義與實際價值。

　　

　　【關鍵詞】數控銑床；漢字加工；CAD/CAM

　　

　　漢字加工可用于企業零件產品生產廠家標識，最早的漢字加工方式有雕刻、壓印，對要求不高的零件常用手工刻字等。手工刻字存在效率低、勞動強度大、安全性差；部分商標內容多，字符多，如果字符高達20個以上，手工刻一套需要3小時以上，時間長操作人員易疲勞，容易出現錯刻、漏刻字符的情況，造成產品缺陷。雖然目前采用三軸數控銑床刻字的方法在國內有研究，但是依然未普及。使用數控銑床刻字，需熟練掌握一種CAD/CAM軟件。

　　

　　1漢字建模與編程CAD/CAM軟件

　　

　　目前，國內外CAD/CAM軟件很多，常見軟件有UG、Pro/E、MASTERCAM、CAXA制造工程師等。對于漢字加工，在實驗時，我們象棋加工案例采用的軟件是CAXA制造工程師。

　　

　　CAXA制造工程師是由我國北京北航海爾軟件有限公司研制開發的全中文、面向數控銑床和加工中心的三維CAD/CAM軟件。它基于微機平臺，采用原創Windows菜單和交互方式，全中文界面，便于輕松地學習和操作。它全面支持圖標菜單、工具條、快捷鍵。用戶可以自由創建符合自己習慣的操作環境。它既具有線框造型、曲面造型和實體造型的設計功能，又具有生成二至五軸的加工代碼的數控加工功能，可用于加工具有復雜三維曲面的零件。其特點是易學易用，已在國內眾多企業和研究院所得到應用。

　　

　　2CAD/CAM編程過程

　　

　　為實現數控機床自動刻字，必須對刻字的字符進行矢量化設計，將字符的形狀大小尺寸轉化為矢量化的加工數據，才能實現機床數控加工。同時機床需要多軸聯動進給控制銑刀的運行軌跡，實現機床的數控自動刻字。因此，一般來說，基于CAD/CAM軟件的數控自動編程過程如圖1所示。

　　

　　

　　

　　3華文行楷象棋“馬”字的設計與加工

　　

　　3.1建模

　　

　　對于漢字的矢量化過程，原則上說可以使用各種CAD軟件來完成。但是由于客觀上工人掌握的軟件不多，而且各個軟件都有它的特殊性以及實用領域，這就造成了建模的諸多不便。對于本項目研究要求的字體，最終使用了CAXA制造工程師來完成。

　　

　　CAXA制造工程師軟件建模漢字，直接打開后沒有項目研究要求的漢字字體，可以借助百度下載華文行楷，將它安裝在C:\windows\fonts,這樣就完成了該字體在軟件下的添加。

　　

　　華文行楷字體找到后，無論怎樣的選項漢字都不能快速實現居于圓心。經過多次嘗試，項目組研究成員發現，“車”可以幫助我們找到漢字的中心。因為“車”在華文行楷字體下，形成的是四方框，連接對角線，就確定了漢字中心�？朔�以上問題，很快繪制出矢量漢字如圖2所示。

　　

　　

　　

　　繪制過程：

　　

　�。�1）右擊特征管理處“平面xz”創建草圖，單擊直線，設定立即菜單選項，“兩點線”、“單個”、“正交”、“長度方式”、“長度=20”,輸入“0,0,0”回車后，按“F8”,移動鼠標當直線與y軸在同一方向時點擊左鍵，完成直線的繪制；修改立即菜單選項，“平行線”,“距離”,“距離=10”,左鍵單擊繪圖區所畫直線，單擊方向后（與X軸正方向相反），完成直線的繪制；繪制圓弧，立即菜單選項設定為“兩點-半徑”,點選兩條直線同一方向處的對應兩點，輸入半徑7.5.在直線命令下，設定選項“兩點式”,“非正交”,連接直線兩端點，完成草圖繪制。如圖3所示。

　　

　　

　　

　�。�2）退出草圖，用直線命令繪制直線過Z軸，完成旋轉軸的繪制。

　　

　�。�3）單擊造型特征生成下的增料旋轉，生成象棋子的旋轉實體。

　　

　�。�4）單擊垂直于Z軸的棋子的上表面創建草圖，單擊造型下的文字，設置選項為“中心”,單擊坐標系原點，設置字體為“華文行楷”,字高“30”,鍵盤輸入“馬”,確認后，單擊造型幾何變換平移，設定立即菜單選項“偏移量”,“移動”,“dy=11.25”其他默認，左鍵框選馬字，完成平移，退出草圖。單擊造型特征生成拉伸除料最終效果圖如圖4象棋“馬”.

　　

　　

　　

　　3.2CAM編程

　　

　�。�1）設置毛坯，參照模型確定。（2）選擇刀具，確定加工工藝參數。選擇直徑φ2mm平底銑削刀具，轉速3500r/min,進刀速度120mm/min,提刀速度200mm/min.（3）選擇加工方式，平面區域粗加工，拾取加工輪廓線，合理的選擇各個加工參數，生成如圖5所示刀具軌跡。（4）后置處理，生成代碼。部分代碼如下。用記事本打開程序，另存程序名為ma.txt.

　　

　　N10 G55

　　N14 S3500 M03

　　N16 G90 G0 Z50.

　　N18 G0 X1.15 Y0.229

　　N20 M08

　　N22 G0 G90 X1.15 Y0.229

　　……

　　N286 G1 X-7.736 Y-8.764

　　N288 G1 X-7.736 Y-8.764 Z9.F300

　　N290 G0 G90 X-7.736 Y-8.764 Z50.

　　N292 M09

　　N294 M05

　　N296 M30

　　

　　

　　

　　3.3虛擬仿真加工

　　

　　利用虛擬仿真加工軟件，檢驗是否能夠實現加工。本項目實驗課題使用的宇龍數控仿真。打開該軟件后，選擇數控系統“FANUC”,“Fanuco”,“銑床”,標準的機床，確定好后，在G55坐標系中設定，“X:-500,Y:-415,Z:-278”（此處，Z的取值與刀具長度有關），把ma.TXT程序導入機床，模擬結果如圖6所示。驗證加工無誤后，我們傳輸到實際機床上便可完成加工了。

　　

　　

　　

　　4結束語

　　

　　使用數控銑床加工漢字，運行安全、可靠、效果良好，而且加工漢字速度快，字體漂亮。在提高產品的外觀質量的同時也可大幅提升企業形象。企業可根據自身需求使用不同的CAD/CAM軟件來實現加工產品標識的加工，降低企業的生產成本，減輕職工勞動強度。

　　

　　參考文獻

　　

　　[1]馬聰玲。應用Marking Mate與Master CAM進行個人印章的加工[J].機械工程師，2014,（1）：54-55.

　　[2]王紅賓。CAM編程中刻單線中文字體的幾種方法[J].cad/cam與制造業信息化，2013,（12）：83-85.

　　[3]馬聰玲。CAXA制造工程師環境下奔馳車標的CADCAM[J].新技術新工藝，2013,（8）：41-44.

　　[4]馬聰玲。數控銑削實例編程分析與加工[J].機械工程師，2013,（6）：89-90.

　　[5]徐曉風。加工中心操作工（數控銑工）[C].浙江省職業技能鑒定中心，2007.

　　[6]劉偉洪，劉海波。Mastercam導入其他cAD模型數控加工的策咯和應用[J].制造業自動化，2011,（12）。

　　[7]錢春華，錢楊林。CNC數控編程技術在雕刻加工中的巧妙應用[J].制造業自動化，2010.

　　[8]詹友剛。Pro/ENGINEER5.0數控加工教程[M].北京：機械工業出版社，2010.

　　[9]顧麗敏�；�于Mastercam的文字雕刻技術在數控加工中心的實現[J].CAD/CAM與制造業信息化，2010,（6）。

　　[10]劉逢時，劉戰強，王福友。小字號漢字的數控加工技術[J].機械制造，2008,（2）。