应用Inventor与NX进行汉字刻字加工

　　1 引言

　　在产品零件上的刻字加工多是加工数字、英文宁母，或者两者的混合，通常在雕刻机或电火花成形机上完成。笔者公司此类加工不多，所以没有购置雕刻机和电火花机，而是利用三轴加工中心和万能分度头装夹工件来解决这种刻字加工。不久前笔者遇到了在产品的表面加工汉字的情况，由于没有汉字加工经验，也没有相关资料可供查阅，笔者自行摸索并很好地解决了这一问题。

　　2 汉字的建模

　　首先遇到的困难就是汉字如何建模，以往笔者的工作流程都是应用NX或者ProE进行产品零件的建模，然后在NX中进行程序的编制、后处理，最后传入数控机床进行加工。然而笔者应用的两个软件NX4.0和ProE野火4.0都不能很好地支持汉字字体，也就不能进行汉字的建模。后来笔者想起几年前曾用过Autodesk公司的一款三维软件Inventor作过一个产品的爆炸图演示，Inventor对汉字的支持比较好。于是安装了较新的版本Inventor2009。

　　2.1 示例

　　本文仅以一个象棋中的“相”字为例进行介绍，图1为Inventor2009的建模图。

　　2.2 字体的选择

　　Inventor2009的宁库是调用了系统windows下fonts中的字库，也就是说系统下安装了的字体lnventor都支持。这样我们就可以在fonts对话框中执行安装新字体命令，安装“方正小标宋”、“隶书”等一系列新字体，然后在Inventor的草图模式下执行”文字”命令，就可以使用新安装的字体。

　　我们最常用的几种字体是“宋体”、“楷体”、“仿宋”、“黑体”，这几种字体在建模时“黑体”经常出现无法执行“拉伸”、“旋转”等三维命令的情况，所以最先排除，“宋体”系列的字体棱角分明，字形细长，这就要求刀具非常细小，而再细小的刀具也有圆角，这样棱角处就不易加工，同时棱角处还存在进给速率的调整、刀具的进退刀等问题，所以“宋体”系列的字体也排除，最后只有“楷体”和新安装的字体“隶书”两种字体笔画圆润，适合加工，而“隶书”字体宽大，更加圆滑，所以最终选择了“隶书”作为建模字体。

　　2.3 Inventor2009中汉字建模过程

　　启动Inventor2009后选择Standardipt模块即零件建模模块，然后执行草图命令，就可以进行二维草图的绘制。

　　在Inventor2009的草图模式下有一个单独的文本命令，执行此命令后弹出一个文本对话框，在这个对话框中可以设置字体、字号、文字加粗及带下划线等格式，如果是多行文字也可设置对齐方式、行间距等参数，在文字输入框中输入要加工的文字，在右键菜单中选择结束草图。结束草图后就可以选择拉伸、扫掠、放样等命令来生成三维模型，本例中选择拉伸命令，然后选择“相”字作为截面轮廓，如果是阴文字就选择与圆柱实体的差集，阳文字就选择与圆柱体的并集。图1就足选择差集生成的一个阴文字“相”。

　　3 从Inventor到NX的格式转换

　　Inventor2009有三维建模、装配、制图等等模块，但没有加工模块，所以要把Inventor生成的.ipt文件转到NX中用来生成加工用的程序，经比较两款软件都支持的格式，发现两者都支持.igs格式文件。这就需要在Inventor中把生成的文件转存成.igs格式，然后在NX中打开Inventor保存的.igs文件。

　　具体步骤：在Inventor中单击“文件”菜单，选择“保存副本为”命令，在保存类型中选择IGES文件，在文件名中命名该文件，然后单击保存按钮。选择保存路径和命名该文件时应注意路径和文件名中都不能使用中文，虽然Inventor支持中文路径和文件名，但NX4不支持中文路径和文件名，在打开时会报错“无效的文件名”。

　　在NX中执行“打开”命令，在弹出的对话框“查找范围”选项中选择Inventor保存文件的路径，在“文件类型”中选择“IGES”文件，然后选择要打开的文件，单击“OK”按钮打开该文件。

　　4 在NX中的程序编制过程

　　4.1 刀具设置

　　选择刀具直径φ1.5mm的键槽铣刀。

　　4.2 几何设置

　　毛坯设置为圆棒料，坐标系设定为上表面的中心。

　　4.3 操作设置

　　在“操作”对话框中，选择固定轴曲面轮廓铣，刀具及几何设置选择已创建好的选项，方法选择精加工，单击“确定”后进入同定轴曲面轮廓铣对话框。

　　笔者查找资料时看到某些书中说在驱动方式选项中选择曲线/点选项用于刻字加工，但经尝试各种驱动方式，发现只有边界驱动方式能很好地进行汉字刻字加工，其它方式或者不能加工，或者加工质量不能保证，所以在固定轴曲面轮廓铣对话框驱动方式选项中应选择边界方式。

　　在边界驱动方式对话框中单击驱动几何体中的选择按钮，在弹出的边界几何体对话框模式选项中选择曲线/边选项，弹出创建边界对话框，这时就可以用鼠标在模型上选择汉字的边框作为边界。例如在图1中就可以选择“相”字的左边“木”字的边框作为第一个边界，右边的“目”字的外边框作为第二个边界，“目”字中间的三个孤岛分别作为第三到第五个边界。需要说明的是第一和第二边界的材料侧是外部，第三到第五边界的材料侧是内部，刀位全部选择相切于，类型都是封闭的。

　　问到边界驱动方式对话框，图样选项中选择平行线，切削类型选Zig-Zag，切削角选自动，步进选恒定的，距离设为0.05mm，切削方向选择顺铣切削。单击“确定”后返回到固定轴曲面轮廓铣界面，在进给率选项中设置主轴转数为3000r/min。其余选项可不做调整，取默认值即可。单击“确定”按扭完成全部的操作设置。

　　4.4 后处理

　　单击选中设置完成的固定轴曲而轮廓铣，再单击后处理命令弹出后处理对话框，在可用机床中选择机床系统比如FANUC Oi-M，在文件名下的文字栏内输入生成程序的路径和名字，最后单击“确定”即可生成加工中心所用的程序。

　　5 结语

　　经在笔者公司FANUC Oi-MC系统的三轴加工中心上实际验证，此方法可行，编制的程序可靠，加工的产品符合设计要求。

　　加工中心在加工完零件的曲面或平面后应用此方法可直接在曲面或平面上雕刻出汉字，不用周转到雕刻机或电火花机上加工，精简了工序，避免了二次装夹、二次定位等问题，提高了加工精度。同时因为3-5轴加工中心非常普及，所以本文所叙述的方法具有普遍意义。