基于GibbsCAM的數控銑床精確刻字技術研究

李志虎

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽 550009)

刻字主要用于零件產品型號、批次號、生產廠家和日期等標識。最早的刻字方式有雕刻、壓印，對要求不高的零件還有手工刻字等?，F在市面上也有精確刻字的專用設備——雕刻機，但是針對目前市場的小批量多品種，專用設備的成本太高，采用五軸機床基于UG等大型軟件的建模編程加工的方法等也只適合大型企業(yè)，一般企業(yè)也很少應用。

對于中小企業(yè)來說，三軸數控銑床運用Master-CAM、CAXA制造工程師等軟件編程相對都容易實現，在國內應用也較為廣泛。采用三軸數控銑床刻字的方法在國內也有研究并在實踐中得到應用。然而，隨著產品技術要求的不斷提高，刻字也由最初的單行文本變?yōu)槎嘈形谋尽Ｇ译S著產品零件的精密化發(fā)展，刻字字體大小和間距在一定程度上也受到了限制和約束，精確刻字技術也日漸被生產制造部門所需求。

1 問題描述

我公司早在3年前就已經通過自制刻字專用銑刀(直徑為0.1 mm)，實現并掌握了基于CAM軟件編程三軸數控銑床的刻字技術。但是主要是針對單行文本或是簡單的字符刻字，而且對刻字的字體要求不高。

近日某型號零件的多行文本刻字加工時發(fā)現，多行刻字獲取的字體大小與設計圖紙理論空間間距差異明顯。實際測量字高和行間距比理論的字高和行間距都大，例如:字高要求為8 mm，行間距為10 mm的多行文本，其實際測量的字高為10.79 mm，行間距為12.65 mm，偏差超過2.5 mm。為了加工出符合圖紙要求的文字，本文通過模型的建立結合實際加工驗證的方式，對問題產生的機理進行分析研究，尋求解決刻字高度與理論值不一致的方案。

經重新建模并反復比對，發(fā)現并非模型輸入設置錯誤。而是與編程軟件非國產有關，雖然現在很多軟件都支持漢字輸入和編程。但在有漢字輸入時，不同軟件有不同的表現形式，如MasterCAM軟件中，純字母輸入、純數字輸入、純漢字輸入等不同的文本輸入方式得到的最終文字高度差異明顯，且不能實現多行文本的同時輸入。采用GibbsCAM軟件實際輸出的字體高度與理論字體高度之間也存在著某種線性關系。

基于上述現象，本文通過模型的建立與標注和實際加工測量驗證相結合的方式，研究基于GibbsCAM軟件建模編程刻字加工對漢字精確標刻的影響規(guī)律。

2 GibbsCAM的文字建模

在GibbsCAM軟件中，文字建構模塊內容較為豐富，一次輸入文本可以得到多行文本，同時，還能通過改變文字對齊方式獲取水平文字、垂直文字以及文字在圓弧上等3種形態(tài)的樣式布局，如圖1所示。

采用GibbsCAM軟件構建的文字，其外形全部由線框輪廓組成，內部為空心腔，便于刻字的實體字形以及輪廓字形兩種選擇需求，非常適合實際編程加工的應用需求。

應用GibbsCAM構建文字操作也非常簡單，可以直觀地輸入文本的確切位置以及限定其在零件上的表現形式，操作如圖2所示;對于多個單詞，多行文本，還能進行行間距和字符間距的設置，如圖3所示。

基于GibbsCAM軟件建模的多行文本可以實現多行統(tǒng)一設置。但是有漢字輸入后，通過GibbsCAM軟件的尺寸測量，按照上述參數獲取的文本，其實際獲取模型的數值如圖4所示。字高為5 mm，實際得到的漢字高度值為6.74 mm;行間距理論值為2 mm，實際測量的結果約為4.4 mm;也即有漢字的文本輸出結果與理論值差別很大。只有摸清了其具體的變化規(guī)律，才能加工出符合實際設計需求的產品。為此筆者對基于GibbsCAM軟件文字建模進行了試驗數據驗證分析。

3 GibbsCAM軟件建模的數據分析

為了摸索出GibbsCAM軟件建模編程具體的尺寸變化規(guī)律，并應用于指導現場工件的加工。筆者通過改變文字理論高度、多行文本的字符間距，獲取了多組理論高度與實際測量高度的數據，并通過分析匯總，得出GibbsCAM軟件刻字時理論字高與實際高度的數據(表1)并通過分析得出關系圖(圖5)，以及行間距與字高和理論行間距的關系圖(圖6)。

圖5即為不同的字高對應理論高度與實際高度的關系，通過分析得出實際值與理論值呈線性比例關系。也即實際的文字高度比理論的文字高度要大，其變化規(guī)律遵循線性比例函數關系;圖6顯示為行間距對應的不同的字體高度之間的關系，其變化規(guī)律也遵循線性關系。

4 結語

鑒于上述研究分析規(guī)律，重新測算實際加工所需的數據，重新建模并通過軟件生成程序應用于實物加工進行復驗。得出的結論如下:

(1)GibbsCAM軟件可快速有效地處理各種形態(tài)的文字刻字編程工作，非常適合數控機床上加工有刻字需求的零件;對于精度要求高的刻字也非常適合。

(2)采用CAM軟件進行含有漢字的建模時，其字體的大小和行間距會隨著軟件內核運算方式的不同與實際需求產生差異;對于精確刻字的零件應驗算實際字體的大小。

(3)基于GibbsCAM軟件的多文本刻漢字時，字高和行間距遵循上文圖5、圖6研究所得的線性關系式(1)和(2)，應依據式(1)和設計文件的字高要求先計算出理論文字高度X，再依據式(2)和之前所求的X值計算出理論的行間距A。這樣加工出來的字體符合GB/T14691－93《技術制圖 字體》要求，可滿足和實現精確刻字技術要求。

［1］溫后珍，孟碧霞.基于三軸數控銑床的模具曲面刻字方法［J］.機床與液壓，2011.20(6).