王海飛

(沈陽工程學(xué)院 機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

基于Edgecam的銑切雕刻加工

王海飛

(沈陽工程學(xué)院 機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽 110136)

針對(duì)儀表盤的刻字問題，研究數(shù)控程序編制方法。首先，基于AutoCAD軟件建立雕刻的圖形，而后論述了工藝設(shè)計(jì)、Edgecam程序編制和加工仿真等關(guān)鍵技術(shù)，最后以某典型零件為加工實(shí)例，測(cè)試了該方法的有效性，實(shí)現(xiàn)了雕刻加工的智能化和快速化，為其他零件的雕刻編程和加工提供了借鑒作用。

雕刻；數(shù)控編程；Edgecam；加工仿真

雕刻是在數(shù)控加工領(lǐng)域廣泛使用的一種加工方法，利用雕刻刀具在各種可塑和硬性材料上加工出圖案和文字。機(jī)電產(chǎn)品的銘牌可以采用雕刻方式加工。雕刻時(shí)，在鋁合金、鈦合金或不銹鋼薄板上雕刻出刻度值和數(shù)字，刻出的圖案和文字清晰，時(shí)間耐久性好。

AutoCAD是機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中廣泛采用的軟件，用于二維繪圖設(shè)計(jì)，現(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)際上流行的繪圖工具，在土木建筑、裝飾裝潢、工業(yè)制圖、工程制圖、電力電子和服裝加工等諸多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

Edgecam是由Vero公司開發(fā)的智能數(shù)控車銑加工編程系統(tǒng)[1-2]，客戶使用量居于獨(dú)立CAM系統(tǒng)前列，可以讀入主流商務(wù)CAD軟件的所有數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行程序編制，編程方式智能化，界面友好，能夠定制復(fù)雜機(jī)床的后置處理系統(tǒng)，特別適合于復(fù)雜零件的數(shù)控程序編制。

基于AutoCAD和Edgecam軟件，在研究銑削雕刻的數(shù)控加工程序編制問題上，提出了元素建模、工藝設(shè)計(jì)和程序編制等關(guān)鍵性的技術(shù)解決方案。

1 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法

1.1 產(chǎn)品建模

在AutoCAD中建立雕刻儀表盤的線架模型，包括零件的外輪廓、定位孔輪廓、雕刻的刻度和顯示數(shù)字，輪廓和刻度建模時(shí)要求元素不能有縫隙和搭接，否則雕刻出來的文字和圖案的光度較差。

建模完成后刪除無用的圖形元素，僅保留加工使用的圖形元素，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為DXF文件以供Edgecam編程使用。

1.2 工藝設(shè)計(jì)

數(shù)控加工的簡(jiǎn)明工藝過程如表1所示。

1.3 程序編制

Edgecam可以讀入AutoCAD軟件存儲(chǔ)的DXF模型數(shù)據(jù)，編程流程如圖1所示[3-4]。

表1 數(shù)控加工簡(jiǎn)明工藝過程

圖1 編程流程

數(shù)控銑切編程使用的具體模塊如表2所示。

表2 編程模塊選用

對(duì)于儀表盤的刻度線，元素以直線段、圓弧和樣條曲線形式存在，可以利用“鍵槽銑”方法加工，刀具的刀位點(diǎn)在刻度線上滾動(dòng)，以等誤差方式插補(bǔ)逼近生成NC程序的刀位點(diǎn)。

對(duì)于文字，儀表盤上的刻度均為字母和數(shù)字(0～9)，讀入Edgecam 后均為單線條的文字，元素屬性為文本，可以直接利用“文字銑”的功能雕刻加工；如果對(duì)于文字的個(gè)別細(xì)節(jié)不滿意，可以將文字爆炸，生成單一的直線和圓弧，對(duì)構(gòu)成每個(gè)文字的直線和圓弧進(jìn)行修改，修改完成后利用“鍵槽銑”功能進(jìn)行加工。

在儀表盤的刻度線和文字的加工過程中，系統(tǒng)可以一次選擇多個(gè)元素，自動(dòng)識(shí)別元素的位置，從元素的一側(cè)依次向另一側(cè)加工，使加工的路徑最短。

程序編制時(shí)，需要進(jìn)行接近平面、基準(zhǔn)平面、切削深度和退刀平面等切削參數(shù)設(shè)置?！敖咏矫妗笔怯脕硐拗频毒呓咏慵钠矫?，設(shè)置在零件正上方；“基準(zhǔn)平面”是數(shù)控編程的基準(zhǔn)位置所在的平面，編程中所有的坐標(biāo)位置都以該平面作為計(jì)算基準(zhǔn)；“退刀平面”是刀具退回的平面，該平面與接近平面無太大差別，要求退刀至該平面時(shí)不會(huì)與零件發(fā)生干涉即可，刀具以G01退回退刀平面后，改用G00快速退回?fù)Q刀位置；“切削深度”相對(duì)于基準(zhǔn)平面的切削深度值，正值表示在基準(zhǔn)平面的上方，負(fù)值表示在基準(zhǔn)平面的下方[5]。

1.4 加工仿真

零件程序編制完成后，需要進(jìn)行加工仿真，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生的刀具與夾具、機(jī)床主軸與機(jī)床工作臺(tái)之間的碰撞，避免損傷機(jī)床和撞傷零件的情況發(fā)生，也可以檢測(cè)程序編制的正確性[6]。

為了真實(shí)再現(xiàn)銑削加工的運(yùn)動(dòng)情況，在Edgecam編程時(shí)需要建立機(jī)床和夾具的三維模型。對(duì)于刀具，需要定義好刀具和刀柄的幾何模型，Edgecam可以從SQL Server調(diào)用系統(tǒng)自帶的刀具模型，也可以自建刀具模型供調(diào)用。

仿真過程操作方便，可以動(dòng)態(tài)顯示加工過程、進(jìn)行快速演示、無誤差地旋轉(zhuǎn)和放大、定義仿真速度和存儲(chǔ)加工后的幾何模型。通過仿真，最大限度地消除程序錯(cuò)誤。

2 應(yīng)用實(shí)例

以某產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)線儀表盤零件為例，如圖3所示。零件材料為L(zhǎng)Y12鋁合金，零件最大的外廓尺寸為150×45 mm，厚度為2 mm，外形和孔已經(jīng)加工完畢，需要雕刻的刻度值和刻度線的深度為0.2 mm，零件采用真空夾具吸附定位，加工坐標(biāo)系原點(diǎn)位于外輪廓的左上方，X軸在最長(zhǎng)輪廓邊上，Y軸在最短輪廓邊上，Z=0平面在零件上表面，雕刻銑刀直徑為0.2，接近平面為“30”，基準(zhǔn)平面為“1”，退刀平面為“30”，切削深度為“-1.2”，主軸轉(zhuǎn)速為“5000”，下刀進(jìn)給量為“1000”，加工進(jìn)給量為“800”。

圖3 儀表盤零件

刻度線采用“鍵槽銑”功能加工，刻度值采用“文字銑”功能加工，加工后的走刀軌跡如圖4所示。

通過仿真得到的加工結(jié)果如圖5所示，仿真結(jié)果驗(yàn)證了程序編制的正確性。

對(duì)于實(shí)際切削加工得到的成品零件，經(jīng)過檢驗(yàn)，尺寸滿足要求，對(duì)比分析表面粗糙度達(dá)到圖紙要求，由此可以確定，加工的零件為合格產(chǎn)品。

圖4 刀具軌跡

圖5 實(shí)際切削零件

3 結(jié) 論

Edgecam能夠解決文字和圖片的數(shù)控銑雕刻加工程序的編制問題，具有刀具路徑的控制策略靈活、參數(shù)輸入方便、程序編輯方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)。

Edgecam具有強(qiáng)大的仿真加工功能，具有完備的仿真建模和分析方法，可以真實(shí)地模擬零件的加工過程，觀察到零件的欠切和過切，避免刀具同機(jī)床、夾具和零件的碰撞。

通過對(duì)某產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)線儀表盤零件進(jìn)行實(shí)際雕刻加工，得到了合格的零件，證明了基于Edgecam的銑切雕刻加工程序編制解決方案能夠滿足儀表盤刻字的制造需求，為其他的刻字加工提供了參考。

[1]李鐵鋼.基于Edgecam的車銑復(fù)合編程技術(shù)研究[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2015,11(4):374-377.

[2]李鐵鋼.基于Edgecam的禮品雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)開發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2015(2)：29-31.

[3]鄧文超.梯形螺紋各種車削方法之比較[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2015(4)：67-68.

[4]李鐵鋼.基于UG Postbuilder的五軸后置處理器設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,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]王海飛.基于Edgecam的葉輪五軸加工技術(shù)研究[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2016,12(3):284-288.

(責(zé)任編輯 張 凱 校對(duì) 佟金鍇)

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

王海飛(1979-)，男，遼寧錦州人，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。

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

TP391

A

1673-1603(2016)04-0381-04