計算機輔助制造CAM軟件在數控加工中的應用

??????? 隨著科學技術的不斷進步，計算機輔助制造(CAM)軟件在數控加工中得到越來越廣泛的應用。數控加工中，CAM軟件的性能將直接影響零件的加工作業、加工質量和生產效率，因此CAM軟件的選擇是數控加工中的一項非常重要的工作，要慎重進行。

??????? 常見的CAM軟件較多，如Pro/ENGINEER(Pro/E), Uni-graphics(UG), MasterCAM等等。選用這些軟件要遵循的基本原則應當是根據需求選用適宜軟件。一般情況下，首先結合企業現有產品及產品的發展方向，明確數控加工現階段要解決什么問題，結合未來的發展將要遇到并需解決什么問題，然后分析所選CAM軟件功能特點，看其如何解決以上問題，能否滿足生產需求。具體來說，要在深入分析零件的特征、加工的工藝決策、生成的刀具軌跡信息文件，以及對后置處理生成的數控加工代碼的要求等等的基礎上，對比現有不同軟件的性能特點，選擇最合適的CAM軟件。

??????? 一、CAM軟件基本功能分析

??????? CAM軟件最基本的功能是前置處理和后置處理功能。

??????? 前置處理

??????? 系統的數據輸入接口

??????? 在對一個零件進行數控編程前，必須首先獲得零件的模型信息。許多CAM軟件自身具備CAM造型系統，可直接進行零件造型設計，設計完成后再進行工藝設計，直至數控編程。但在大部分情況下，造型設計工程師和加工設計工程師采用的可能是不同的CAM軟件，需要CAM軟件可以讀取其他CAM軟件完成的設計結果，這就要求CAM軟件的數據輸入接口應該能夠正確讀取多種常用CAM軟件的輸出數據。

??????? 大多數CAM軟件能提供多種格式的數據輸入接口，比如IGES,DXF,STL,SAT等通用接口，有的還具有針對一些著名的CAM軟件如Pro/E,UG,CAYIA的專門接口。但不同的CAM軟件所“專長“的數據格式不同，支持的程度也有所差異，因此最好選用幾個有代表性的零件，對CAM軟件支持的數據格式做實驗，檢查其是否能正確讀取數據信息。

??????? 二、加工支持的走刀方式及其他工藝適應性

??????? 加工質量與CAM軟件對加工工藝的支持密切相關，比如走刀方式跟加工表面質量就有很大的關系。銑削加工中，單純的直線往復走刀行切，在加工平面輪廓時表面質量還可以，但是加工曲面齒廓、則需要沿輪廓線進行環形走刀行切才可以達到較高的表面質量。因此對于不同零件或同一個零件的不同部位，不同輪廓形狀處，需要不同的走刀方式。除了走刀方式之外，還要注意到軟件是否提供過切保護，刀桿的干涉檢查，甚至是加工過程的模擬仿真表現形式等輔助功能。

??????? 后置處理

??????? 后置處理是數控加工中的一個重要環節，主要任務是把CAM軟件前置處理生成的刀軌和工參信息文件，轉換成特定機床控制器可接受的特定格式的數控代碼文件——NC程序。
刀軌文件不能直接驅動機床，因為不同機床控制對程序格式和指令都有不同要求。不同機床，即使加工相同，代碼及格式也不盡相同。只有結合特定機床要求的格式，生成該機床能夠識別的NC程序，才能驅動機床，這就要求CAM軟件能夠提供多種不同機床的后置處理，要有用戶化后置處理功能，以便用戶能直接編輯、修改已有的后處理文件。

??????? 后置處理后，需要將得到的數控代碼傳輸到數控機床引導機床進行加工，過去常采用RS232接口進行數據傳輸，需要專門的軟件支持，現在許多CAM軟件本身就具有該數據傳輸功能。

??????? 三、應用CAM軟件的原則和方法

??????? 只有最適用的才是最好的。滿足前置處理和后置處理等基本功能的CAM軟件有多種，每一種都有自己的不同特點，我們應廣泛了解和對比，以滿足需要為前提進行選擇。
選擇時，除價格因素外，還應考慮以下幾方面:

???????? 1.操作使用的方便性
??????? 一致友好的操作界面及簡潔實用的操作方法，對于使用者來說是無形的幫助。Windows系統操作風格的軟件，不用培訓就可以摸索著進行操作，要比Unix系統上的軟件容易學習和使用。為此首先應注意軟件的安裝對操作系統及硬件的要求，其次，軟件功能及操作的簡潔一致非常重要。

??????? 2.集成化程度
??????? 不少CAM軟件是CAD/CAM的集成，通常由多個功能模塊組成，如三維繪畫、圖形編輯、曲面造型、數控加工、有限元分析、仿真模擬、動態顯示等。這些模塊應該以工程數據庫為基礎，進行統一管理，這樣既保持了底層數據的完整性和一致性，實現了數據共享，又節約了系統資源和運行時間。

??????? 3.CAD功能

??????? 性能完善的CAM軟件的CAD模塊是一個高效的造型設計工具，應具有參數化設計功能、三維實體模型與二維工程圖形相互轉化并關聯的功能。當然，還要考慮與其他CAD/CAM軟件的兼容性，注意軟件所帶的圖形文件接口，能支持哪幾種圖形文件轉換，能否從其他系統順利讀取圖形文件，或將本系統的圖形文件傳送到其他系統。

??????? 4.CAM功能及檢測
??????? CAM軟件的CAM功能應能提供一種交互編程并產生加工軌跡的方法，它包括刀具路徑、刀具參數、切削參數設置等內容。CAM功能檢測應注意以下幾方面:(1)建立二維和三維刀具路徑的難易程度;(2)加工方法的多樣性;(3)刀具路徑是否易于編輯和修改;(4)是否具有刀具和材料數據庫，能否自動生成進給速度和主軸轉速等切削參數;(5)有無內置的防碰撞和防過切功能;(6)能否手動調節機加工參數及缺省值;(7)能否對加工過程進行模擬和估算加工時間。

??????? 5.后處理程序及數控加工代碼的輸出
??????? 一般的CAM軟件利用后處理程序提供用戶化的數控加工代碼的輸出，使用戶能夠靈活地將NC程序用于不同的數控系統。選擇軟件時，應了解以下幾方面:(1)提供哪些后處理和數據加工程序，是否包括線切割、電火花、車削或多軸數控加工編程的后處理程序;(2)后處理輸出的加工程序能否細調，以使數控加工代碼的輸出符合用戶的要求;(3)能否將NC程序反向處理，顯示刀具路徑。

??????? 四、可發展性、升級方法和技術支援

??????? 科技發展日新月異，過去只有在工作站及Unix系統上才能運行的CAM軟件，隨著個人計算機性能的提高及Windows操作系統的發展，已大部分移植到個人計算機上來，提供了Windows版本;過去只支持三軸聯動的，現在已支持四軸聯動、五軸聯動;過去在單機下運行，現在能支持網絡數據共享或傳遞，開放型的結構不僅便于用戶進行二次開發，同時也使軟件系統本身能夠不斷地擴充與完善，因此選擇CAM軟件時，還要考慮是否具備技術的前瞻性，系統的可擴充和長遠發展。

??????? 五、結論

??????? 綜上所述，選擇合適的CAM軟件，將會在數控加工中事半功倍，更加充分發揮數控加工的優越性，提高產品質量和效率，實現設計制造一體化和生產系統的集成，提高整體生產水平。

??????? 所有的這一切都為本行業今后的工業企業戰略東移、建設中國一流的精密機床及輔機的研究與開發中心和生產基地奠定了堅實的基礎。為能夠使本行業已有的這些計算機輔助制造軟件和現有的CNC金屬切削機床更好地結合起來發揮最大的作用，建議有關部門的領導層，就計算機輔助制造軟件在數控加工中的應用這一課題，專門成立一個工作小組。小組的成員店由技術中心的資深工程技術人員和機加工車間中有經驗的CNC機床的操作人員組成。這個工作小組應由一名主管技術的廠級領導來直接負責，在此基礎上，使企業在打造一流機床研發中心和生產基地的進程中邁出堅實的步伐。

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