浅谈CAD/CAM技术在数控加工中的应用

数控加工设备采用交流数字伺服系统，伺服电机的位置、速度和电流都实现数字化，使其具有高效率、高精度、加工周期短、易于实现自动化等诸多优点，但数控加工设备需要通过专用的计算机语言对其进行指挥操作。此时，CAD/CAM技术就担当起了人机对话翻译官的重任。

数控技术是机械加工技术，微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成，是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术，对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。同时，数控技术也是发展自动化技术的基础。以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平的机电一体化产品，代表了当今世界自动化技术发展的前沿。数控加工是最早也是最广泛应用CAD/CAM技术的领域，

CAD/CAM技术应用领域广泛，设计制造的时间周期减短，并在一定程度上提高了精度和速度。随着CAD/CAM技术和计算机技术的发展，人们不再满足于这两者的独立发展，从而出现了CAM和CAD的组合，即将两者集成（一体化） 。通常一个完善的CAD/CAM系统应具备：快速数字计算及图形处理功能、几何建模功能、处理数控加工信息的功能、大量数据和知识的存储及快速检索与操作功能、人机交互通信的功能、输入和输出信息及图形功能、工程分析功能等。CAD/CAM系统应由人、硬件、软件三大部分组成，其中硬件包括计算机及其外部设备，广义上讲硬件还包括用于数控加工的机械设备和机床等。

首先，我谈一下CAD/CAM的分工情况：CAD一般是指工程技术人员在计算机组成的系统中以计算机为辅助工具，完成产品的设计、工程分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低生产成本的目的。广义的CAM是指工程技术人员在计算机组成的系统中以计算机为辅助工具，完成从准备到产品制造整个过程的活动，包括工艺过程设计、工装设计、NC自动编程、生产作业计划、生产控制、质量控制等。狭义的CAM一般仅指NC程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成等。

目前，CAD/CAM/主要用于产品设计过程，它的应用能够大大提高设计效率，优化设计方案、减轻设计人员工作强度，缩短设计周期，加强设计标准化。因此在机械设计部门被广泛应用。

在普通的机械加工过程中，一些结构复杂、形状特别的零件由于工艺性较差，加工难度大，经常容易出现如变形、干涉等问题。因此如何有效地预见、预测加工过程中可能出现的问题，并提前采取有效的工艺措施进行预防和避免显得很重要。而利用CAD进行必要的绘图分析和计算，可以使前期的技术准备工作变得非常简单方便。尤其是CAD技术从二维绘图向三维仿真模型的发展，以及在此基础上逐步发展成熟的零件结构设计和分析、有限元分析、装配设计及仿真、数控加工与仿真等许多计算机辅助功能，使CAD/CAE/CAM/PDM等逐步集成为综合的计算机辅助设计、制造和管理系统。因此，在机械设计与加工行业当中，研究CAD/CAM技术的应用也是必不可少的。

在零件的建模设计过程中，考虑如何采用合适的特征，通过正确的组合方法形成零件模型的过程。零件与特征之间的关系主要呈现层次关系，这需要设计者除了具有清晰的空间思维能力外，还要掌握和积累一些必要的零件建模技巧，使建模的灵活性得到增强，从而提高零件建模的效率。另一方面，在零件建模过程中还应充分考虑零件模型的可调整性。当代产品市场竞争十分激烈，用户的品位和要求千变万化，因此厂商必须不断改进或者调整产品设计以适应市场需求。为此，在零件设计过程当中必须兼顾今后调整的需求，在零件设计中添加适当的控制因素，提高零件设计的可调整性。

在装配建模设计过程中，需要将零件装配成部件，再将部件装配成机器。一个复杂机器可以看成是由多个部件所组成，复杂部件可以看成是由多个组件所组成，组件则由多个零件组成。这是对机器的一种层次描述，采用这种描述可以为机器的设计、制造和装配带来很大方便。同样，机器的计算机装配模型也可以表示成这种层次关。在计算机上将装配体的层次各种零、部件组合在一起形成一个完整装配体的过程即装配建模或称装配设计，回转、直线运动机构（装配体）是由两个子装配（驱动部分和传动部分）以及一个零件（活塞缸）组成。一个装配体系记录了零部件之间的全部结构关系，以及零部件之间的装配约束关系。

我国CAD/CAM技术的研究水平和应用范围与工业发达国家相比都还有较大的差距，特别是CAD/CAM应用的集成化程度较低，缺乏具有自主版权的、完善的高档CAD/CAM软件系统。此外CAD/CAM专业技术人才的匮乏也限制了企业对CAD/CAM技术的推广应用。但是在微机平台上开发CAD/CAM软件是一个全新的领域，我国与国外起点差不多，都是使用VisualC++，OpenGL等工具进行软件开发，在这基础上开发出先进的，符合本国用户习惯的CAD/CAM软件还是有可能的。

计算机的发展及数字化的发展，推动着计算机辅助设计软件的不断改进。CAD/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，而且在这个网络无所不渗透的时代，CAD/CAM的技术也在网络化发展，借助PC技术可以方便的实现网络化通讯，可以高效地满足生产的需求。比如在高校的实验室，实验设备的网络共享是极为迫切的，利用网络技术与CAD/CAM 技术的结合， 建立CAD/CAM 设计―代码传输―机床执行―网络监控整条流程的共享，可实现全部师生共用几台甚至一台数控机床，充分利用设备，大大节省了资金和时间。

总之，我们还有很长的路要走，但是要时刻记住，开发CAD/CAM软件的最终目的是应用CAD/CAM技术，提高企业的设计和制造水平，所以，CAD/CAM软件不仅要水平高，有自己的特色，更要能够市场化，从市场中收回投入，从而能够根据用户的需求不断地更新发展数字化软件。