机械加工电脑辅助设计运用探究

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本文作者：朱庆太1李伟1李志红2作者单位：1九江职业技术学院2南京科远自动化集团股份有限公司

CAM软件

随着机械生产技术的不断发展，CAM软件在数控加工中得到越来越广泛的应用。数控加工中CAM软件的性能，往往直接影响到零件的加工品质和生产效率。对于产品生产而言，选择适用的CAM软件是非常重要的。对于CAM软件大致按照生产流程中位置的不同可以分为以下几类：

（1）设计类软件

CAM设计软件的主要任务，是绘制产品（零件）的图形，例如：平面绘图类软件AutoCAD、CAXA等和三维绘图类软件UG、PRO/E等，以及零件形状艺术性的设计类软件3DMax、Photoshop。这些软件并不单单是绘图类软件，实际上设计软件也包括能用来实现加工的各种其它软件。设计软件种类较多，而且各有其不同的应用范围，因此，要保证各种软件之间的文件交互通用。例如：将CAD软件中设计的模具零件图形输入到CAM软件中，再根据要求设置刀具参数和刀具路径，利用CAM软件自动生成NC代码；其他非CAD的设计软件的三维模型如何让CAM软件识别等。

（2）制造类软件

一般意义上的CAM软件，制造软件基本上都具备绘图建模功能，能够生成数控机床加工代码，如MasterCAM，ArtCAM，Cimatron等。制造软件可以生成标准的G代码，然后将设计出的模型在机床上加工成形，即将NC代码送入数控机床，按照电脑命令加工，其中包含设置加工环境，设置加工工序，生成轨迹文件，及后置处理等。

（3）执行类软件

执行软件是指机床上执行NC代码加工的软件，其利用LPT实现数据并行通讯或者通过COM接口串行通讯，保证了数控机床与计算机之间的联系。但在实际中，人们往往利用的是控制板卡（即所谓的机床控制器），这些板卡通过数据线与数控机床进行联系，而与人之间的交互则是由这些板卡提供的软件程序完成，现在大部分的软件程序都是Windows界面的，简单易操作，本文中，把这些软件叫做执行软件，就是根据代码指令指挥机床完成零件加工的软件。如德国的Editasc，美国的PMAC控制卡及其软件产品，安装这些软件的同时，就在系统中加载了运动卡的驱动程序，还可利用这些驱动程序进行二次开发。

前置处理与后置处理

前置处理又称数学处理，即进行刀具选择、走刀路线确定、工艺参数选择及刀具运动轨迹的计算，生成一系列的刀具位置数据(包括每一次走刀运动的坐标数据和工艺参数)。我们需要先获得零件的模型信息，才能对其进行数控编程。许多CAM软件自身具备造型系统，可直接进行零件造型设计，设计加工工艺，最后进行数控编程。在实际生产过程中，造型设计和加工设计采用的可能是不同的CAM软件，这就要求CAM数据输入接口应该能够正确读取多种常用CAM软件的输出数据。一般是选用具有代表性的零件，进行CAM软件的数据格式实验，验证其是否能准确读入数据信息。CAM软件对加工工艺的应用影响加工品质，例如，加工表面品质与走刀方式有很大的关联。对于不同零件或同一个零件的不同部位，不同轮廓形状处，需要不同的走刀方式。除了走刀方式之外，还要注意到软件是否提供过切保护，刀杆的干涉检查，甚至是加工过程的模拟仿真表现形式等辅助功能。后置处理是数控加工中的一个重要环节，其主要任务是把CAM软件前置处理生成的刀轨和工参信息文件，转换成特定机床控制器可接受的特定格式的数控代码（NC程序）。因为不同机床控制对程序格式和指令都有不同要求，刀轨文件不能直接驱动机床。后置处理程序于具体的数控机床和数控系统有关，数控系统不同，代码也不同。需要配合特定机床要求的数据格式，生成该机床能够识别的NC程序，才能驱动机床。现在CAM软件基本上都提供了多种不同机床的后置处理，和用户化后置处理功能（使用者能直接编辑、修改已有的后处理文件）。后置处理后，需要将得到的数控代码传输到数控机床引导机床进行加工。

CAM技术与CAD技术

伴随着机械加工技术和计算机技术的快速发展，也是为了适应现代化机械设计与制造自动化的生产要求，人们开始将CAD与CAM组合在一起（两者集成），出现了计算机集成制造系统（CIMS）。计算机集成制造系统将产品设计、工艺规程设计和产品加工制造集成于一个系统中，提高了生产效率，使在CAD中设计生成的零件信息自动转换成CAM所需要的输入信息，防止了信息数据的丢失。由此，为了节省数控加工中复杂的数据装换过程，我们开发出数控加工CAD/CAM集成系统。实际上，应用中的设计软件种类很多，数据信息的互换和共享是CAD/CAM集成技术的关键，在集成软件内部是以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型。目前许多三维CAD/CAM软件提供实体设计模块和软件包。我们利用软件的实体建模功能，创建零件的几何形状，尺寸和技术要求等信息；然后利用三维软件的CAM软件包，建立起刀具库，完成对产品的工艺参数；最后通过软件包的翻译文件将刀具轨迹文件翻译成G代码，进入执行软件进行机床加工过程。

结束语

CAM技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展，在数控机床上的运用越来越广泛，以PC技术为基础的DNC开放式系统成为软件的发展方向，而且借助于现代电脑网络技术，CAM的技术形成了新的发展，实现了网络化通讯功能，可以更好的地提高机械生产的效率。实际上，在一般的实验室，我们可以利用网络技术，将有限的实验设备通过网络共享，从而可以建立CAM设计—代码传输—机床执行—网络监控，能够实现多人共用一台数控机床，充分利用资源的目的，提高了使用设备的使用效率。