浮雕模具的逆向设计及加工

1、| 维普资讯 h ttp:/蒋雕樓其的逼向筱针$畑工昊世雄，樊晶明（广东工业大学机电工程学院广东广州510005）摘要：针时以浮雕为主体的揆具，提岀基于“激光抽描-建模加工”的運向设计技术"谶光扫描数据 生威三角面片撲理，时其进行丸颇并生成罔肪董STL0 STL卑入Ancam软件生成3D 型，利用其决矍 设计功能対模型进行设计修旣*基于设计的3D模型*提出浮雕樓具的加工刀具路径设计君去亠谏方法 可以设计优异的浮離模具且啟率很高。关键词：激光扫描；連向工程；浮雕摸具中图分类号：TM 274 文献标志码：A| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/逆向工程的概念类似于人的逆

2、向盥堆对一些 摩托车、汽车、手机、玩具等产品进行“扫描建立三 维模最编刀路数控加工"的逆向应用曲町迅速加 快新产品开发进程提高企业产能。精细浮離模具的产品开发可以采川CAD建模 软件，专业软件工程帅在软件中建立浮噩模型，然后 牛成刀貝路径并进行数控雖刻加T,但足正向设计 方法效率较低且很难做岀精品原因在于J）丄艺 大师手T雕刻的淨雕很逼真但他们操作CAD软 件不太熟练总）熟练的电脑操作工程师对矣工不专 业，很难在电脑上做出逼更的浮雕模型曲）畢于现 有CAD软件通过敲标操作建也复杂淨雕模型难度 比较大耗费时间多*图1浮廓模具逆向设计流程如采用逆向工程的方式进行浮雕模具幵览则 可以很好地

3、解决上述问题*该过程包桔儿亍步骤（参 见图DH） 11艺大师手工酣刻浮雕石育模型吃）激 光扌I描石膏模蹙皿）扫描数据输人CAP系统建立 三维模型并进行设计修改;4）生成刀具路径罪刻模 具.本文将对精细浮雕模具的逆向设讣技术进行 研究*1浮雕摸具逆向设计与加工L I激光扫描数据处理及建立三堆模型k 1+ i Imageware处理扫描数据精细浮雕的细节非常丰富，打描的分辨率需设 置的比较高，扔描点云文件般是海彊数据的 ASC文件”釆用专业逆向工程软ft Imageware 理 数据。因为激光扫描的光学特点，可能在浮雕的边 界等处出现少応杂点.庄Imageware中先勾勒出杂 点区域并加以删除.在

4、 Imageware 中便用 polygonize cloud 命令. 点云自动生成二角面片模型*即点云屮毎相鈿3个 点连接成三角形并加以面片渲染得到三维实体模 型"为使摸型具有较高的表面光洁度便用光鯉命 （smooth polygons）光顺处理®通过该三角面片 模型可直接牛成右丁L文件"下文将结合一个实际的案例进行浮雕模具的逆 向设计和加工分析°对手工工艺师父雕刻的一块浮 雕石膏模型进行扫描'图2a足激光打描点云进行吿 杂点处理，然涪生成如圈2b所示的光顺STL二角 面片模型.该模型将用来制作一个纪念币模具。勾勧榮点区域然片剧臨图2 Imag

5、e wart1处理數据L L2 Art田m建立模型矗设计修收基于Lmageware i&的STL建立三维模型*建 模过程将非常方便所采用的建模软件足Artcam. 心gm由英国也m公对出甜.能产牛和编辑三 维浮曉图案，11能够基于三维浮雕牛成刀具路径，在 此界范围内有众名的使用者。将lmageware中光顺的STL文件存盘后导人 Aricam.建立图能所示的初始三维浮雕模型。 Arteam可以将3D模刑主成灰度图（图3b）,在肽度 图匕结合欠址绘图可以设计修改原3D模型*主要 进行3方血设什修改；1）原石荐模有2处的花形破 损*扫描后需翌修W；2纪念币是圆於的要把闖形 边抠做好沱）沿着

6、边框加人均布的小球，使纪念币 更美观。| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/ 35 聲新技术新工艺数字技术与机械抑工工艺装备 20阳年 第右期nttp:/www.cqvipoml根据修改要求，先绘制好矢駅图（图3hA然后 使用形狀编辑器功能（双击矢就几 形状编辑器有半 圆、角锥、平面3类方法生成浮醮，与原有浮雕的结 合方式有相加、相减、最高拼合、最低拼合、直零等 （图北）。修饰破损花形的矢显箜求线条光滑.用半 圆法生成浮雕，且设程圆转角度（4°几这样生成的浮 雕比较美观（图北人 纪念币外形为圆形，其外框生 成需要考虑拔模角度。图3d是最终设计好的浮雕 模基于该模型就

7、可以进行刀貝路径设计和模具雌 刻加工。作杲一种咼速加工方式，主轴转速可达到18 000 24 000 r ' min-1 ,进给速度可达 612 m min, 经理论推导利I实验研究，下表公式适用于高速雕刻 的主轴转速和进给速度计算。屋立初始三雉樓型处式单位转連tr_VrX LQ0Or * rriiin 1切削1連度1000m * min-3进给率V/ = N X /j X #|tmm min-1號注说明胃主轴转速/r< mm-'Uc切削逢度/tn* min '进给率/Inin * tnin 'J人揶齿进表I加工参戡计算粗加工以快速高效切除表面材料为目的,

8、一般较 少选择平底刀分层切削，而是选择直径2-6 mm的 球头刀分层切削，毎层切深可设盖到0. 75-1. 5 mm.tilb）在庆度图上绘制矢量開所有舅母矢it T 法相加，高度0瑞定圮金币外槪. 这2牛矢量间豹区城就零携作受搅花形的修正， k半岡法M髙拼合 採作，他度犷精加工以获取较佳的表面质量为目的，刀具一 般采用雕刻尖刀*刀貝选用需综合2方面因素考 虑浮雕细宵必）加工效率"如选用的刀尖直径 越小则加工出来的细百就会越清晰细致，但效率会 降低。表2 加工工艺匸艺參散粗加工精加匚刀具类世直栓2点nun球头刀刀尖直径0J-0.B的河尖刀加工行距；'ntmTJAttfi 15

9、ji-30K刀具直轻15X加工余址O.J0进给連度， mm nun 14 (HM-fi 0G4 000-S OCW主轴转連min-'24 00024 000C）基于矢備用怡状輻辑隹紜图对前面建模的纪念币模具进行啡刻刀具路栓计 算。粗加工采用宜径3 mm球头刀，行距0.5 mm, 加工余绘0. 1 mnu精加工选用刀尖建径0.4 mm的 尖刀+行趾0, 04 mm,刀路计算如图4肛图4b所 示.计算完之后进行仿理，图4s图4d表明最终浮 雕的曲面细节丰富，立体感强，达到了浮雕模具的 要求。d） 终三錐震囉E）刀踣计算过程®刀融轻左焜血"右:橄II翩刀踣吵分层粗加工的一

10、层加工效舉d)MAlTft 果图3 Artcam环境逆向建模及设计L2 數控加工刀具路径设计一般采用雕刻机进行浮雕摸貝加工+它可以看图4刀具路径计算和仿JI* 36 *«新技术新工艺釵字技术与机械加工工艺装备2008年 第6期维普http:/www.cqvip.CQm基孑PLC的叙控车彖防雄刀系统该针丘志敏【翎关学茫 悟息工程学底广床 韶戋512005)摘要：和用接近幵关对车刀与工件的位置进行判别，同时利用PLC对车刀速度和方向琏行捡测，当 捡测认为车味切削熬统处于撞刀聲戒状态时由PLC输出控制信号切斷脉冲输入，并实现电机緘相制动“ 本文给出了接近开芜电路原理團及巩丄的穆制程序，并对

11、挂近幵关的整戒距离进行了余析。关键词：數握丰氏*PLC；接近幵关*撞刀中图分类号：TP 206. 1文献标志码：A$新技术新工艺$ 数字按术与机械加工工艺装备 筒伺年 第6期I 37 维普http:/www.cqvip.CQm$新技术新工艺$ 数字按术与机械加工工艺装备 筒伺年 第6期I 37 维普http:/www.cqvip.CQm何导休屮，都会产生电涡流。据此原理町自制金属传 感器电路.在 图1屮，电路 由振荡电路、图1接近幵关电路原理區数腔加工过程穽易出现撞刀事故*特别是在数 挖技能人才的焙训过程中学员缺乏数控操作的实 际经验与系统的理论知駅，更容易导致撥刀希瓶发 牛“擁刀事枚不便町能

12、对昂贵的数控机床设备造淡 危害，严重的话.町能造成数控机床的报废更可怕 的是可能造成人身伤害"因此怎样防止撞刀事故 的发生.一直都是从爭数控机床技术人员蒐点考虑 的问题之一.1撞刀信号的检测所谓数控机床撞刀，措购是由于餐种错课而导 致刀具以非伍常切削速度(一般是G0D指令快速移 动件或机床託他部件发生的碰怖.要防止撞 刀事故的发牛，町以考瑕使用接近开关对刀具与工 件的何置关系逬行判断，井检测此时车刀的移动速 度和方向，以此通过判别n当刑别到刀具与王件距 离在警戚范围内，且刀具快建移动朝向工件时*就认 为要发生挾旳事故"此时.控制系统发生动作，并实 现电机制动信号检测方法如卩

13、。L1用接近开关对刀具与工件的位置关系进行判断由电磁场理论可知在覺到时应磁场作用的任2结语將细浮雕摸具的细节质览要求很扁，电脑工程 师采用一般CAD软件进行正向设计的难度比较 大.本文通过具体案例分析，提出浮雕棋具的逆向 设计灿工技术.该方法的设计难度大大降低方便快 捷且殍雕模具的细节质罐得到可靠保证。参考文献】李志国.祁丈军"孙文黠.逆向工程与快連成型一体北农 现代产品设计中的应用J1 机床与液压、2007,35(12), 52-54.比较电路和整 形电路三部分组睨.将车刀套人传感器线圈中椅 测电路接通电游后，线圈扼荡产生一亍交变磁场，金 届工件在此磁场中移动时产生涡流而吸取了戦荡

14、器 的能虽，使振荡器输出幅度线性哀减”衰械曲的蛮化iK比于金図工件和车刀的距离°振荡电路的输出幅 值经过比较器进行比较.比较后的输出信号经过整 形电路整形，可直接输人控制电路进行检测状态的 判别。电涡流式传感器的灵敏度和线性范围石线圈 产陀的磁场强度和分布状况有关接近开关的警 戒距离町以通过调整传感器线圈的尺寸、形狀及图 1屮局的电駅来实现凋节。用PIJC对车刀运动方向倍号及速度佶号进行检测 检测车刀运动方向信号貝要检测步进电机方向 信号的高低电罕即可.L2 +lffi*Ar(CAM PRO 木T”家具行业的应叩口儿林业 机械ATift备沱00氣 34(10? <40-42.3夏黄姐.3DSMA