ArtCAM PRO在木工家具行业的应用

作者：英国Delcam(中国)有限公司 王伟东

欢迎访问e展厅 展厅 2 木工机械/家具机械展厅 木工雕刻机, 木工铣床, 木工镂铣机, 旋切机, 木工钻床/排钻, ... 一、前言 我国的木工家具雕刻艺术历史悠久，以前雕刻成品都是由雕刻师手工完成，对雕刻师的要求非常高。随着人民生活水平的提高，对木工家具的产品的要求也在不断地提高，手工雕刻虽有很高的艺术价值，但由于其生产成本高、周期长等诸多因素，已不能适应现代化工业发展的要求。改良产品设计、提高效率、缩短供货周期，是企业发展的关键所在，所以企业对木工家具雕刻产品的设计及加工提出了更高的要求。ArtCAM PRO软件提供了功能强大的三维艺术浮雕设计和加工解决方案，ArtCAM PRO软件可较传统方法快的多的速度将二维构思转换为三维艺术浮雕，ArtCAM PRO软件使工作更快速、更轻松、更有成就，ArtCAM PRO包含了编辑浮雕和存储浮雕的功能，产生三维浮雕以后，可以生成刀具路径，不但能够轻松产生初加工、精加工和雕刻的多条刀具路径，还可以模拟刀具路径，这样在加工前就可以看到完成的产品。下面就是笔者针对ArtCAM PRO软件在木工家具行业的应用心得。 二、浮雕的设计 无论是从草图创建图形还是利用其他软件得来的数据，ArtCAM PRO先进的设计工具都能快速灵活的实现设计的思路，ArtCAM PRO读入图形或图片非常简单，它可以读入的数据包括ai，eps，dwg，dxf，bmp，jpg，tif，gif，wmf，pic等，所有格式都可以快速而简单地用于产生高质量的3D模型。 在数学上，矢量被定义为由一系列直线、弧、曲线和连接点构成的形状。在ArtCAM中，可以通过助手中的矢量工具或顶部的矢量工具栏直接产生矢量和编辑矢量，强大的矢量绘制工具可快速创建复杂的二维图形，可以在任意曲线上创建并排列文本，块的复制和粘贴功能可以将图形沿曲线、直线、或一定的弧度、角度复制多个，包络变形工具允许设计图形和文本被拉伸和处理，调整到任意设计布局当中，布局和对齐功能包括标尺、参考线、网格、矢量开锁和解锁。 浅浮雕的生成；ArtCAM PRO可以把照图文件直接转化为三维浮雕，读入的图片文件包括bmp，jpg，tif，gif文件格式，点击图标，选择图1的文件，ArtCAM PRO就通过内部计算自动产生图2的浅浮雕文件，图片的质量决定浮雕的质量。如果使用分辨率较高的图片，将产生高质量的浮雕，提高图片的分辨率，可以大大提高浮雕的质量。也可以使用从颜色产生矢量，然后输出矢量或将矢量输入到ArtCAM PRO，将产生高分辨率的新模型，可以改善浮雕质量。 木门边框的设计；利用挤出功能，使用2个或多个矢量可以产生挤出浮雕，沿着驱动曲线矢量横扫开始截面轮廓，可以产生浮雕。如果使用端部截面轮廓，浮雕将从一端到另一端改变形状。驱动曲线矢量决定了浮雕的位置，截面轮廓和端部截面轮廓，它们像穿过浮雕的截面，而且必须是单个矢量，中间不能有断点；如果不是单个矢量，中间有端点，可以使用端点连接及重合点连接功能，将矢量连接成一个单独的矢量。如图3所示设计两个矢量，通过挤出功能就可以产生如图4所示的木门的边框浮雕。 木刻雕花的设计；在木工家具行业中，雕花设计的应用非常广泛，ArtCAM PRO的很多浮雕设计功能都可以应用到木刻雕花的设计中，下面是介绍使用旋转向导功能来设计雕花，旋转向导功能是将一个单独的矢量绕着它的开始点(矢量的绿色方框部位)旋转，可以产生旋转浮雕。如图5所示可以通过另外的矢量线来控制模型在Z轴方向的变化，该例中，起始点在模型的中心，另外的矢量线与开始截面轮廓决定了模型的实际尺寸，而且应该结合起来使用，就可产生如图6所示的浮雕。 三维浮雕加载功能的应用；浮雕加载功能是一个非常有力的造型功能，通过使用它可以非常方便的使用现有的一些浮雕文件来产生一个新的复杂精致浮雕。在Art CAM PRO CD 上有clipart库，它包含各种不同的样品浮雕，我们可以利用这个素材库方便的产生一些新的三维浮雕。图7、图8是Art CAM PRO素材库中的浮雕文件，使用浮雕加载功能很容易的设计出如图9、图10所示的三维浮雕。Art CAM PRO也提供了强大的渲染功能，在生产前就可以让客户看到产品的虚拟效果，图11就是利用木材的渲染效果的实例。 优化嵌套矢量的应用；优化嵌套矢量是自动的过程，可将欲加工的零件优化嵌套在某一固定的材料板上，以最佳利用材料。对于昂贵的材料，该功能尤其有用，因为能够定义刀具半径的偏置和刀具路径间的偏置，所以有足够的空间加工矢量。优化嵌套矢量菜单如图12所示。 优化嵌套的矢量必须是闭合矢量，或矢量中还有矢量，例如星形中的圆，而且它们需要被分组，保证它们在一起。 旋转被嵌套零件可帮助优化嵌套处理，旋转角度值为零件旋转的角度增量。如果旋转角为10 度，Art CAM PRO将以10度的增量进行嵌套。角度越小，Art CAM PRO进行嵌套的时间越长，材料可以更加充分的被利用。 允许镜像零件和允许零件内嵌套为高级优化嵌套矢量选项，当其它工具不足以提供完全优化嵌套矢量的时候，它们可以使矢量更紧的嵌套。 三、三维浮雕的加工 ArtCAM PRO为浮雕的加工提供了粗加工和高精加工的多种快速有效的二维和三维加工策略，在个体刀具路径策略表格中有全局刀具数据库。用户可以根据需要添加自定义的刀具或修改现有的刀具。 为了执行加工一个ArtCAM PRO模型的操作，必须产生一个合适的刀具路径文件，并以正确的控制代码输出到NC控制器中。这个文件包含了一系列CNC机床指令以控制刀具运动，和已定义的加工原点相关的刀轴转速和进给速率。所有的加工命令都位于刀具路径页，通过点击刀具路径标签可以进入。 刀具路径产生后，显示在图形区域，文件名在刀具路径页顶部的区域注册。这些文件名可以供刀具路径仿真， 或是重新打开原始加工表格以编辑选择。如果NC机床有一个自动换刀系统，定义了不同刀具的刀具路径策略可以被输出到一个文件。如果没有自动换刀系统，将有必要针对每一把刀具产生一个单独的控制代码文件。 ArtCAM PRO的三维加工策略很多，在木工行业使用较多的有Z轴层粗加工、加工浮雕、三维残留加工。 Z 轴层粗加工；是将环绕浮雕去除多余材料到指定的材料余量和公差值。为了提高效率，使用一个相对大的刀具完成这个操作。Z 轴层粗加工将材料分成沿Z轴的多个切面，然后对每个层执行选中的清除策略 (平行加工或偏置加工)。ArtCAM PRO在三维查看产生红色直线表示刀具路径。深蓝色线是在安全Z轴快速移动轨迹，浅蓝色线为进给运动。 加工浮雕功能用于精加工；对精加工来说，通常使用一个小刀具，小行距，公差为0，这意味着在模型上不会留下任何多余的材料。加工浮雕菜单有多种加工方式供用户使用（见图13），根据模型的类型，选择相应的加工方式。快速精加工策略是用更小的球头刀具，更加有效的选取出更精细的细节，可以利用图14的选项，选择已选适量进行局部的精细加工。另外可以通过公差和行距设置来获得更精确的曲面精加工。 残留余量加工策略；缩短加工时间和手工修饰的时间，能自动检测和加工用较大刀具无法加工到的区域，三维残留加工可以产生矢量以辨认浮雕上没有加工的区域，残留加工使用一个较小的刀具在矢量内部局部选取残留特征。为了产生矢量定义初加工无法加工到的区域，将使用刀具路径仿真模型。按…识别已加工区域有三个选项，告诉程序如何识别已加工的区域。残留公差的值，代表着在进行三维残留加工区域识别时，将忽略高度低于此处输入值的全部剩余材料，同时产生定义残留加工边界的矢量。新的矢量被自动分配到一个新图层中，用户可以指定图层名称，缺省情况下为：残留加工。 四轴三联动加工；ArtCAM PRO除了具有丰富的三维加工策略，还支持四轴三联动的加工方式。编制四轴三联动刀具路径可以应用所有的三维浮雕加工策略，图15所示是设计的圆柱浮雕，图16就是利用三维加工策略的浮雕加工功能实现的加工路径。 在ArtCAM PRO中可以对任何刀具路径进行编辑：可以把使用相同刀具的刀具路径可以组合到一起，刀具路径可以被重命名；还可以把现有的加工路径保存刀具路径为模板，在做与此模型相似的其他模型的刀具路径，就可以同过加载刀具路径模板并重新生成刀具路径可以产生刀具路径，这样可以大大提高编制刀具路径的效率；刀具路径分块将切割ArtCAM PRO 刀具路径到毛坯平板中以适合机床；通过点击功能，就可以看到图17的菜单，这个菜单显示了毛坯的相关尺寸与坐标原点信息，以及加工这个模型的完整时间。 四、加工仿真功能 生成的刀具路径可以在三维查看中被仿真，该仿真可以更清楚的看到精确的刀具路径和浮雕加工后的加工效果，而不是通常显示刀具路径的红色线。通过加工仿真功能的使用，我们可以更好的编制加工工艺与设置相关加工参数，以保证浮雕的加工精度与效率。如图18就是设计的木门，图19就是加工仿真的过程。 五、总结 以上是我的一些体会，ArtCAM PRO具有创造性的设计工具、强大的三维造型功能、 快速精确的加工路径计算、专业的渲染功能，通过使用它能让我们更快的设计与加工出更好的产品，相信大家使用之后一定会有更多的收获。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/31/2012)