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【摘 要】Type3软件是一种功能强大的CAD/CAM软件,可以驱动大多数的数控雕刻机,在数控雕刻领域有着广泛的应用.本文结合在圆柱形工艺品表面的装饰雕刻的设计与制作实例,探讨了Type3软件的应用.

【关 键 词 】Type3软件、圆管数控雕刻机、装饰雕刻

Type3是法国Vision Numeric公司耗费多年精力研制的一款运用于广告、模具、首饰等行业的专业三维立体浮雕CAD/CAM软件.它与PC机组成图文雕刻系统,本文主要介绍Type3软件在自主设计的一款多头圆管数控雕刻机上的应用,能快速、方便地在圆柱体表面雕刻出各种精美的图案及中西文字,采用特别定制的刀具,在有色金属表面形成高光的雕刻痕迹,雕刻效果犹如镶嵌的钻石,广泛应用于以有色金属材质表面的加工,如广告铭牌、风铃管、笔套管、各种圆柱状的把手以及各种化妆品的外包装等.

一、Type3软件应用与数控雕刻机的流程

Type3软件是一个完全集成的CAD/CAM软件,能利用其自身的造型功能,计算出所使用刀具的刀具路径.通过后置处理程序驱动雕刻机进行雕刻,能辅助工程师从概念设计到功能分析再到制造的整个产品开发过程【1】.根据需求进行建模后,创建刀具路径,通过后置处理生成NC程序,应用于数控雕刻机.

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1.Type3软件的CAD功能

Type3软件中的CAD模块与其他的CAD软件如AutoCAD、SolidWorks等相比【2】,除了具备绘制几何形状,对所创建的物体进行定位、删除、复制、移动等编辑,建立文本以及文本编辑等这些基本功能外,还有其独特的功能.正是这些独特的CAD功能使Type3软件在广告、模具等数控雕刻领域得到了广泛的应用.

2.Type3软件的CAM功能

Type3软件中的CAM模块包括优化刀具路径计算、创建刀具路径、刀具路径管理、显示刀具路径信息、刀具路径模拟以及实体模拟等功能.在这一模块下,可以创建绘图、雕刻、钻孔、切割、铣削、凹雕、扫描、兜边、精雕、浮雕等十几种刀具路径,满足不同用户的需求.


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Type3提供多种刀具库,支持自定义形状的刀具和钻头,并能精确地计算出二维至三维的刀具路径.优化刀具加工轨迹,最终产生所需要

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340;数控机床的机器代码.该软件可与机床直接通信,将程序传送到数控雕刻机的控制部分,减少了程序的输入工作量.同时Type3软件适用的机床范围很广,配有多种数控雕刻机的后置处理程序.

二、Type3软件应用的注意事项

经过设计加工产品的生产实践,总结得出应用Type3软件和操作数控雕刻机时,要注意以下几点:

1、在CAD模块下建模完成后,显示的可雕刻页面的左下角,为生成后置处理程序的原点.建模前要先考虑雕刻工件时建立工件坐标系的坐标原点位置,此位置应绘在可雕刻页面的左下角【4】.

2、在使用机床工作功能生成NC程序前,要先选择与机床对应的机器名称,否则将无法完成实际的零件雕刻.

三、应用举例

1.建模

进入Type3软件的CAD模块,使用绘图工具进行基本建模,如图3所示.考虑到一般圆管类的工件的长度不会超过300mm,圆管的周长也不会超过300mm,把初始界面设置成300mmΧ300mm的界面.

加工对象是直径为23.14mm的香水管,首先将这样一个圆管展开到一个平面内,按周长展开,如周长等于πD等于3.1416Χ23.14mm等于72.6966mm,设置图案高度为22mm,如图2所示,绘制一个矩形框,点击矩形框的同时,按键盘按钮F2,跳出对话框设置矩形框长度为72.6966mm,高度为22mm.

在这个矩形框中进行图形编辑,然后包裹到圆柱体表面.由于采用的是特别定制的雕刻刀具,根据客户的不同需求,刀具的雕刻直径范围0.6mm―2.6mm,一般常用的是1.4mm、1.6mm的两种,现采用雕刻直径为1.4mm的刀具为例.首先绘制一个直径为1.4mm的圆,设置刀具半径为0.7mm,再用圆组成所需要的各种图案.然后采用工具栏中的矢量化点阵图命令对位图文件进行矢量化,也就是将图形矢量成直线和弧线,且在屏幕上作精确的节点修改,并相应地调整图形的位置与大小,直到满意为止.

2.设置加工路径

这些点是单独的、分散的个体,在加工之前要进行加工路径设置,就是按照一定的线路将这些个体的小圆选取,选取的规律就是加工过程中刀具的行走路线,然后集合为一个整体.

然后将这颗钻石包络到圆柱体表面,需要按一定的比例进行缩放,加工对象是直径为23.14mm的香水管,按周长展开,比例的缩放与X轴方向的驱动的参数设置有关,注意Y轴方向、Z轴方向不需要进行缩放.缩放之后,将整体移动到边界0点处.

3.设置刀具路径

选中在CAD模式下创建的物体,点击图标进入CAM模块,选用钻孔模式,创建刀具路径.设置刀具参数,选用定制的金刚石高光雕刻刀,雕刻直径为1.4mm,设置钻孔深度为0.15mm,精度为0.010mm.

4.生成NC程序

刀具路径创建好后,判断正确无误,鼠标右键打开下拉菜单,选择机器工作命令生成NC程序,将程序保存到指定文件目录下.

5.机器加工

在机器加工过程中,载入所需要的加工程序,需要首先建立工件坐标系,才可进行雕刻的的实体加工.根据工件的大小不同进行手动设置,通常是将刀具的刀尖接触工件表面时设置X等于0,Y等于0,Z等于0.由于设计的图案复杂程度不同,加工的时间也不相同.但是装饰品一般不会过大,总体来说加工时间都不长,一般几秒钟到数十秒,适合批量生产.

四、结语

通过一个实例介绍了Type3软件在圆管类工件表面进行雕刻加工的过程中的一些功能,其中主要用到的是刀具路径中的钻孔功能,Type3软件还提供多种刀具加工路径,满足不同加工要求.Type3软件强大的CAD/CAM功能为设计者提供了展示灵感的翅膀,这正是Type3软件的魅力所在.


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参考文献

[1]洪超,,陈宏凯,胡刚. Mastercam在数控实习中的应用[A].华东高校工程训练教学学会第七届学术年会论文集[C].合肥:合肥工业大学出版社, 2005.

[2]孙江宏,陈秀梅. Pro/ENGINEER 2001数控加工教程[M].北京:清华大学出版社,2003.

[3]蔡汉明,宋晓梅.数控编程―――MasterCAM 8.0实用教程[M].北京:人民邮电出版社,2001.

[4]信丽华,朱建军《Type3软件在数控雕刻机中的应用》上海工程技术大学学报第20卷第1期 2006,3.

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