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技术的精雕雕刻机加工的应用

作者: 发布时间:2020-03-05 13:59:01点击:3735

为了实现利用ArtCAM软件进行精雕雕刻机加工,结合ArtCAM软件和精雕雕刻机进行位图与矢量图之间的格式转换,分析并合理确定其加工工艺参数。结果表明,ArtCAM软件可以方便有效地实现三维模型的雕刻加工,能够充分地利用精雕雕刻机的加工功能。


随着人们生活水平的不断提高,人们对浮雕产品的需求在逐年增大。浮雕是雕刻技术与绘画技术相结合的产物,传统的浮雕一般采用手工加工,加工周期长,难度大,成本高,已经很难满足市场的需求。随着CAD/CAM技术的不断发展和完善,精雕雕刻机已逐渐成为浮雕加工的设备。精雕雕刻机是兼容传统雕刻机和数控铣床功能的数控机床。传统雕刻机是使用小刀具、大功率的高速主轴电机的数控机床。如果加工材料硬度比较大,加工余量很大的时候也会显得力不从心。

精雕雕刻机可以通过更换不同直径的刀具对复杂的三维模型进行粗加工和精雕加工。在加工余量较大的时候,可以换上大直径的刀具,进行粗铣加工,发挥了数控铣床的功能。精细雕刻时可换上小直径的平底尖刀进行加工,发挥了雕刻机的功能。

为了充分发挥精雕雕刻机的加工优势,本文结合ArtCAM软件编程技术,对零件进行雕铣加工。ArtCAM软件不仅能生成复杂的二维加工路径,也可以建立更加复杂的三维立体模型,并生成复杂的三维浮雕加工路径。

模型的建立及加工路径生成

ArtCAM具有强大的设计功能,是复杂的立体三维浮雕设计和加工的软件。软件可对矢量进行快速设计、编辑,用户能根据个人的需要进行修改数据。对于二维表面加工,加工零件一般不需要建立三维模型。只要绘制出二维的矢量图形,在相应的软件中自动生成加工指令就可以加工。三维立体表面加工,则需要建立三维模型。ArtCAM不仅可以采用矢量图建立三维立体模型,还可以把原有的位图,通过参数设置,转化为复杂的三维数字模型。ArtCAM软件能使雕铣加工更快捷和方便。

根据建模的需要,要先对位图进行处理,可以利用Photoshop或ArtCAM软件自带的位图编辑功能,把图形转变为灰度图。利用ArtCAM软件“通过图像产生模型”功能打开图形,如果原图很大,可以调整参数设置图形大小。具体步骤是双击“ArtCAM软件图标”,点击“通过图像产生模型”,弹出对话框后在文件夹里调取图像。然后根据ArtCAM软件的指令,对图像进行处理。全部处理结束,需要生成刀具路径,刀具路径是以G代码的形式生成。把生成G代码导入雕铣机的控制软件,就可以完成加工。


打开文件,工程学院校标为实例,结合Art-AM软件进行加工演示。加工机器采用自行设计和制造的小型精雕雕刻机。双击ArtCAM快捷方式图标打开软件。点击通过图像产生模型,选取校徽分辨率300dpi这个文件打开。原图很大,可以根据自己的需要调整尺寸,在示例中将尺寸调整为100mm×100mm,浮雕高度定位1.6mm。因为是圆形,把图像的圆心作为工件坐标系X,Y方向的原点。设置完成后点击“接受”进入下一个界面模型参数设置及生成刀路文件校标灰度图在窗口中以2D模式显示,点击3D模式查看,并可对图形进行编辑,利用光顺的功能对图形进行光顺,通过光顺功能可以使雕刻表面更光洁,但光顺次数不要太多,以免失去细节。点击“刀具路径”进入刀具路径设置页面,浮雕是三维的,要用到三维刀具路径设置。

在刀具路径设置里,对加工方式进行选择,因为示例是圆形,选择螺旋加工模式比较合适。然后要对材料和刀具进行设置,材料厚度设置为5mm,材料上表面定位工件坐标系Z轴方向零点。刀具参数的设置非常重要,它决定产品最后的加工质量。本示例中选择直径为3.175mm,半角为15°,平底半径为0.1mm的平底刻刀。因为刀具平底直径为0.2mm,为了提高表面加工质量,加工的行距设置为0.07mm,主轴转速设置为24000r/min,进给速度设置为1500mm/min。全部设置完,生成刀具路径。

样品加工,产品加工精度不仅和模型设计的质量有关,同时和机床参数设置也有很大关系。


所使用精雕雕刻机的控制软件采用的是Mach3控制软件,Mach3控制软件是由ArtSoft公司开发的以Windows为平台的开放式数控系统。控制系统使用电脑的LPT或USB端口为CNC设备输入、输出脉冲与方向信号,控制步进电机或伺服电机驱动器。Mach3控制系统能实现5轴联动,完成复杂零件高精度加工,更高控制精度可达到0.0001mm