計(jì)算機(jī)輔助制造CAM軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助制造CAM軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件在數(shù)控加工中得到越來越廣泛的應(yīng)用。數(shù)控加工中，CAM軟件的性能將直接影響零件的加工作業(yè)、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此CAM軟件的選擇是數(shù)控加工中的一項(xiàng)非常重要的工作，要慎重進(jìn)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(yīng)當(dāng)是根據(jù)需求選用適宜軟件。一般情況下，首先結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品及產(chǎn)品的發(fā)展方向，明確數(shù)控加工現(xiàn)階段要解決什么問題，結(jié)合未來的發(fā)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(diǎn)，看其如何解決以上問題，能否滿足生產(chǎn)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(duì)后置處理生成的數(shù)控加工代碼的要求等等的基礎(chǔ)上，對(duì)比現(xiàn)有不同軟件的性能特點(diǎn)，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(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入接口

        在對(duì)一個(gè)零件進(jìn)行數(shù)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(tǒng)，可直接進(jìn)行零件造型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后再進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，直至數(shù)控編程。但在大部分情況下，造型設(shè)計(jì)工程師和加工設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)結(jié)果，這就要求CAM軟件的數(shù)據(jù)輸入接口應(yīng)該能夠正確讀取多種常用CAM軟件的輸出數(shù)據(jù)。

        大多數(shù)CAM軟件能提供多種格式的數(shù)據(jù)輸入接口，比如IGES,DXF,STL,SAT等通用接口，有的還具有針對(duì)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(zhǎng)“的數(shù)據(jù)格式不同，支持的程度也有所差異，因此最好選用幾個(gè)有代表性的零件，對(duì)CAM軟件支持的數(shù)據(jù)格式做實(shí)驗(yàn)，檢查其是否能正確讀取數(shù)據(jù)信息。

        二、加工支持的走刀方式及其他工藝適應(yīng)性

        加工質(zhì)量與CAM軟件對(duì)加工工藝的支持密切相關(guān)，比如走刀方式跟加工表面質(zhì)量就有很大的關(guān)系。銑削加工中，單純的直線往復(fù)走刀行切，在加工平面輪廓時(shí)表面質(zhì)量還可以，但是加工曲面齒廓、則需要沿輪廓線進(jìn)行環(huán)形走刀行切才可以達(dá)到較高的表面質(zhì)量。因此對(duì)于不同零件或同一個(gè)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(hù)，刀桿的干涉檢查，甚至是加工過程的模擬仿真表現(xiàn)形式等輔助功能。

        后置處理

        后置處理是數(shù)控加工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是把CAM軟件前置處理生成的刀軌和工參信息文件，轉(zhuǎn)換成特定機(jī)床控制器可接受的特定格式的數(shù)控代碼文件——NC程序。
刀軌文件不能直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床，因?yàn)椴煌瑱C(jī)床控制對(duì)程序格式和指令都有不同要求。不同機(jī)床，即使加工相同，代碼及格式也不盡相同。只有結(jié)合特定機(jī)床要求的格式，生成該機(jī)床能夠識(shí)別的NC程序，才能驅(qū)動(dòng)機(jī)床，這就要求CAM軟件能夠提供多種不同機(jī)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(shù)控代碼傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床引導(dǎo)機(jī)床進(jìn)行加工，過去常采用RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，需要專門的軟件支持，現(xiàn)在許多CAM軟件本身就具有該數(shù)據(jù)傳輸功能。

        三、應(yīng)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(diǎn)，我們應(yīng)廣泛了解和對(duì)比，以滿足需要為前提進(jìn)行選擇。
選擇時(shí)，除價(jià)格因素外，還應(yīng)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(jiǎn)潔實(shí)用的操作方法，對(duì)于使用者來說是無形的幫助。Windows系統(tǒng)操作風(fēng)格的軟件，不用培訓(xùn)就可以摸索著進(jìn)行操作，要比Unix系統(tǒng)上的軟件容易學(xué)習(xí)和使用。為此首先應(yīng)注意軟件的安裝對(duì)操作系統(tǒng)及硬件的要求，其次，軟件功能及操作的簡(jiǎn)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(gè)功能模塊組成，如三維繪畫、圖形編輯、曲面造型、數(shù)控加工、有限元分析、仿真模擬、動(dòng)態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)該以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，進(jìn)行統(tǒng)一管理，這樣既保持了底層數(shù)據(jù)的完整性和一致性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，又節(jié)約了系統(tǒng)資源和運(yùn)行時(shí)間。

        3.CAD功能

        性能完善的CAM軟件的CAD模塊是一個(gè)高效的造型設(shè)計(jì)工具，應(yīng)具有參數(shù)化設(shè)計(jì)功能、三維實(shí)體模型與二維工程圖形相互轉(zhuǎn)化并關(guān)聯(lián)的功能。當(dāng)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(zhuǎn)換，能否從其他系統(tǒng)順利讀取圖形文件，或?qū)⒈鞠到y(tǒng)的圖形文件傳送到其他系統(tǒng)。

        4.CAM功能及檢測(cè)
        CAM軟件的CAM功能應(yīng)能提供一種交互編程并產(chǎn)生加工軌跡的方法，它包括刀具路徑、刀具參數(shù)、切削參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容。CAM功能檢測(cè)應(yīng)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(shù)據(jù)庫，能否自動(dòng)生成進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù);(5)有無內(nèi)置的防碰撞和防過切功能;(6)能否手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)加工參數(shù)及缺省值;(7)能否對(duì)加工過程進(jìn)行模擬和估算加工時(shí)間。

        5.后處理程序及數(shù)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(shù)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(shù)控系統(tǒng)。選擇軟件時(shí)，應(yīng)了解以下幾方面:(1)提供哪些后處理和數(shù)據(jù)加工程序，是否包括線切割、電火花、車削或多軸數(shù)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(xì)調(diào)，以使數(shù)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(fā)展性、升級(jí)方法和技術(shù)支援

        科技發(fā)展日新月異，過去只有在工作站及Unix系統(tǒng)上才能運(yùn)行的CAM軟件，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)性能的提高及Windows操作系統(tǒng)的發(fā)展，已大部分移植到個(gè)人計(jì)算機(jī)上來，提供了Windows版本;過去只支持三軸聯(lián)動(dòng)的，現(xiàn)在已支持四軸聯(lián)動(dòng)、五軸聯(lián)動(dòng);過去在單機(jī)下運(yùn)行，現(xiàn)在能支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享或傳遞，開放型的結(jié)構(gòu)不僅便于用戶進(jìn)行二次開發(fā)，同時(shí)也使軟件系統(tǒng)本身能夠不斷地?cái)U(kuò)充與完善，因此選擇CAM軟件時(shí)，還要考慮是否具備技術(shù)的前瞻性，系統(tǒng)的可擴(kuò)充和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

        五、結(jié)論

        綜上所述，選擇合適的CAM軟件，將會(huì)在數(shù)控加工中事半功倍，更加充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)越性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化和生產(chǎn)系統(tǒng)的集成，提高整體生產(chǎn)水平。

        所有的這一切都為本行業(yè)今后的工業(yè)企業(yè)戰(zhàn)略東移、建設(shè)中國(guó)一流的精密機(jī)床及輔機(jī)的研究與開發(fā)中心和生產(chǎn)基地奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為能夠使本行業(yè)已有的這些計(jì)算機(jī)輔助制造軟件和現(xiàn)有的CNC金屬切削機(jī)床更好地結(jié)合起來發(fā)揮最大的作用，建議有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)層，就計(jì)算機(jī)輔助制造軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用這一課題，專門成立一個(gè)工作小組。小組的成員店由技術(shù)中心的資深工程技術(shù)人員和機(jī)加工車間中有經(jīng)驗(yàn)的CNC機(jī)床的操作人員組成。這個(gè)工作小組應(yīng)由一名主管技術(shù)的廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)來直接負(fù)責(zé)，在此基礎(chǔ)上，使企業(yè)在打造一流機(jī)床研發(fā)中心和生產(chǎn)基地的進(jìn)程中邁出堅(jiān)實(shí)的步伐。