CAD,CAM軟件技術(shù)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

系CA民D/摔CA遼M謹(jǐn)軟件吹技術(shù)熄及其促在數(shù)索控機(jī)訴床中房的應(yīng)休用介紹了CAD/CAM及其軟件產(chǎn)品,并結(jié)合數(shù)控機(jī)床,詳細(xì)敘述了在加工過(guò)程中使用CAD/CAM軟件的流程步驟,適用范圍和各模塊在加工過(guò)程中的重要作用,提出了數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換中的問(wèn)題和解決方法以及數(shù)控加工CAD/CAM集成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),概述了網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造(CAD/CAM)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在數(shù)控加工領(lǐng)域,CAD/CAM軟件技術(shù)也在飛速發(fā)展,出現(xiàn)了很多的軟件產(chǎn)品,這些產(chǎn)品根據(jù)自身的開(kāi)發(fā)檔次及其適用度,被廣泛應(yīng)用在不同加工場(chǎng)合,大大節(jié)省了設(shè)計(jì)制造的時(shí)間周期,并在一定程度上提高了精度和速度。1數(shù)控機(jī)床與CAD/CAM數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工技術(shù),微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多種學(xué)科的集成,是一門新興而又發(fā)展十分迅速的高新技術(shù),對(duì)機(jī)電工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的作用。同時(shí),數(shù)控技術(shù)也是發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)。以數(shù)控技術(shù)為核心的數(shù)控機(jī)床、加工中心是具有代表性的、高水平的機(jī)電一體化產(chǎn)品,代表了當(dāng)今世界自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng),采用了交流數(shù)字伺服系統(tǒng)。伺服電機(jī)的位置、速度和電流都實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,作為伺服控制方式也采用了超出以前的控制理論,實(shí)現(xiàn)了不受機(jī)械負(fù)荷變動(dòng)影響的高速響應(yīng)伺服系統(tǒng)。從世界伺服系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)看,已經(jīng)經(jīng)歷了步進(jìn)電機(jī)→直流伺服電機(jī)→電機(jī)→交流伺服電機(jī)階段。目前,國(guó)內(nèi)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床沒(méi)有配備專門的計(jì)算機(jī)輔助制造軟件,所以此課題有很廣泛的發(fā)展空間。

CAD(ComputerAidedDesign),即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),在數(shù)控加工過(guò)程中是一種生產(chǎn)輔助工具,它將計(jì)算機(jī)高速而精確的運(yùn)算功能,大容量存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力,豐富而靈活的圖形、文字處理功能與設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維能力、綜合分析及邏輯判斷能力結(jié)合起來(lái),形成一個(gè)設(shè)計(jì)者思想與計(jì)算機(jī)處理能力緊密配合的系統(tǒng),大大加快了設(shè)計(jì)進(jìn)程。CAD技術(shù)包括下列功能:幾何建模、計(jì)算分析、仿真與實(shí)驗(yàn)、繪圖及技術(shù)文檔生存、工程數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和共享。

CAM(ComputerAidedManufacturing),即計(jì)算機(jī)輔助制造。CAM內(nèi)容廣泛,從狹義上講指的是數(shù)控程度的編制,包括刀具路徑的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC代碼的生成等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造與數(shù)控機(jī)床加工結(jié)合,是現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床技術(shù)應(yīng)用的主流,能夠達(dá)到非常理想的加工效果。南京工業(yè)大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制研究所生產(chǎn)的NUT系列數(shù)控雕刻機(jī)床采用控制板卡與PC連接,Windows操作控制界面控制數(shù)控電機(jī);電氣部分采用松下交流伺服系統(tǒng);數(shù)控加工功能:X,Y,Z三軸聯(lián)動(dòng),最高轉(zhuǎn)速5000r/min,編碼器脈沖輸出16384p/r,主軸切割轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r/min,無(wú)級(jí)調(diào)速;加工最大尺寸:2400mm×2400mm×120mm,脈沖當(dāng)量:01001mm。使用各種CAD/CAM軟件將加工思想經(jīng)過(guò)軟件的一系列操作生成G代碼,使用執(zhí)行操作軟件執(zhí)行代碼進(jìn)而加工成品。南京工業(yè)大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制研究所自行研究設(shè)計(jì)的NUT系列數(shù)控機(jī)床,結(jié)合了雕刻機(jī)和各種設(shè)計(jì)加工軟件。從計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、制造到機(jī)床的加工大體上為圖1流程所示的幾個(gè)步驟和模塊。在這整個(gè)的流程中對(duì)于軟件的要求很多,除了機(jī)床的電氣運(yùn)行以外,幾乎都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的軟件制作。對(duì)于軟件大致又可以分為以下幾個(gè)部分。

(1)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行零件的繪制,如很流行的繪圖軟件AutoCAD以及UC,PRO/E,三維在藝術(shù)上的設(shè)計(jì)軟件如3DMax,Photoshop。這里不僅僅局限于CAD軟件,也包括能用來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的各種其它軟件。

(2)制造軟件通常指CAM軟件,最終生成加工代碼。大部分的制造軟件也具有建模繪圖功能。根據(jù)制作應(yīng)用的場(chǎng)合不同分為二維,二維半和三維CAM軟件。如:北航海爾的CAXA,CAXA制造工程師以及MasterCAM,ArtCAM,Cimatron等。制造軟件生成標(biāo)準(zhǔn)的G代碼,然后將設(shè)計(jì)出的思想在機(jī)床上加工成型,也就是將NC代碼送入機(jī)床,機(jī)床按照指令加工出來(lái),主要包括設(shè)置加工環(huán)境,設(shè)置加工工序,生成軌跡文件,及后置處理等。

(3)執(zhí)行軟件機(jī)床執(zhí)行NC代碼加工,其主要工作是計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床的通訊,可以通過(guò)COM接口完成數(shù)據(jù)串行通訊,或者通過(guò)LPT實(shí)現(xiàn)并行通訊。這就需要了解不同廠家對(duì)其通訊接口應(yīng)用不同連線和接口協(xié)議。但在實(shí)際中,人們往往利用的是控制板卡即所謂的機(jī)床控制器。這些板卡通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行聯(lián)系,而與人之間的交互則是由這些板卡提供的軟件程序完成,現(xiàn)在大部分的軟件程序都是Windows界面的,簡(jiǎn)單易操作,本文把這些軟件叫做執(zhí)行軟件,就是根據(jù)代碼指令指揮機(jī)床完成零件加工的軟件。如德國(guó)的Editasc,美國(guó)的PMAC控制卡及其軟件產(chǎn)品,安裝這些軟件的同時(shí)就在系統(tǒng)中加載了運(yùn)動(dòng)卡的驅(qū)動(dòng)程序,還可利用這些驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。樸2騾不拆同軟舉件數(shù)底據(jù)間路的文搬件轉(zhuǎn)旱換學(xué)喪墓設(shè)計(jì)迅制造遠(yuǎn)軟件費(fèi)較多涂,堵而應(yīng)遲用范鵲圍各穿有不清同制,再所以麥不同拉軟件造間的撞交互拾也是模設(shè)計(jì)禍者必寧須考法慮到梨的問(wèn)候題。酸如原,慣如何功將今CA鮮D掏軟件京中設(shè)顛計(jì)的揭模具腰零件嬌圖形機(jī)輸入尋到底CA燥M樸軟件胞中茫,羊再根雅據(jù)要開(kāi)求設(shè)庸置刀嚴(yán)具參漂數(shù)和銹刀具劈路徑靈,館利用象CA燈M勞軟件憐自動(dòng)拘生成炊NC撞代碼閱;智其它智非紛CA領(lǐng)D洗的設(shè)服計(jì)軟感件的珍三維位模型視如何遭讓淋CA兼M咳軟件快識(shí)別高等。考竿侄各公銀司制糕作設(shè)稱計(jì)制混造軟備件時(shí)立已經(jīng)爬考慮咬到了已這個(gè)遵問(wèn)題嘗,掏每個(gè)帆軟件欺幾乎浸都有脂與其預(yù)它軟篇件的緊數(shù)據(jù)蓮轉(zhuǎn)換勁接口煤,稍這些布接口捏就體皂現(xiàn)在螺可以貓進(jìn)行南文件編格式嫁轉(zhuǎn)換尊。這耽些軟露件都勒支持巧多種攜文件孤格式患,仆這樣犯就可脹以在漁一種丙軟件師中將酒文件賊保存?；蛘叩魧?dǎo)出勞成其度它相呀關(guān)軟醋件支平持的版文件炊格式乏,點(diǎn)然后傘再在蘭相關(guān)劣軟件貴中打督開(kāi)或續(xù)者導(dǎo)仁入這秩個(gè)文松件中謎。槍明閃然而丹,多這種報(bào)轉(zhuǎn)換甜過(guò)程咱也同瀉樣分膚情況體的不丙同要道作適花當(dāng)?shù)难空{(diào)整拜。比匪如襪:材很多踢CA沒(méi)M幣軟件暫都接野受侍dx粘f執(zhí)文件摩,紹但是曲CA案D組實(shí)體鈴文件帳以覽dx塔f暈格式賭轉(zhuǎn)化溫到放CA維M蚊則都閣必須跑用鹽CA肥D壤實(shí)體羞圖形悔進(jìn)行蒸分解炕;殺3D啄Ma炊x峰文件銹以圾st晨l鼓格式川轉(zhuǎn)化徐到趴Ma只st腐er關(guān)CA普M欄中同蠻樣也睛需要簽做一肯些修薯正溫,演因?yàn)橹以谵D(zhuǎn)痰化過(guò)騙程中聚可能瀉會(huì)有卻數(shù)據(jù)情的丟婆失。挺這樣跡就需目要在絮兩個(gè)伶不同去的軟目件中棗尋找酒一種醋最好斯的轉(zhuǎn)課換格述式。萄妹每3很后系置處暑理文虜件扣篇查后置撇處理威文件灰是石CA典M剪軟件使特有行的一鎮(zhèn)種在烘NC守代碼厭生成棚之前令的設(shè)菌置文甜件。拉因?yàn)閯?shì)沒(méi)有惹針對(duì)史某種賀數(shù)控稀機(jī)床蜜的特微定的蠢CA隙M住軟件暫,肉而每喝個(gè)數(shù)壓控機(jī)呼床對(duì)辭G葉代碼令即哥NC殖代碼瘦的格摸式要慎求不萬(wàn)同特,笑對(duì)生積成劍NC壘代碼慨起決奮定作椒用的銹是溜CA蔥M罵軟件隔的后恒置文萬(wàn)件氏,舞所以山要對(duì)壇其進(jìn)羞行適質(zhì)當(dāng)?shù)纳⒄{(diào)整撿,傭以使梅進(jìn)入蘿機(jī)床徐NC垮代碼星能夠親被識(shí)花別。汁后置估處理鮮實(shí)際令上是堡一個(gè)臂文本答編輯小處理丑過(guò)程嫁,合其作貌用就依是將飽計(jì)算訂出的哲刀軌瞇(活刀位幻運(yùn)動(dòng)駁軌跡任)影以規(guī)價(jià)定的精標(biāo)準(zhǔn)瞇格式駐轉(zhuǎn)化喚為拍NC泰代碼慈并輸崗出橡,盜此代況碼再旬通過(guò)洲軟件錄傳輸助到數(shù)恨控機(jī)出床的豆控制合器上全,鎖由控玩制器罵按程川序語(yǔ)酬句驅(qū)子動(dòng)機(jī)禿床加帝工。賞夕票例如引,聲NU難T浪系列寺數(shù)控冬機(jī)床溪用于品電氣寄試驗(yàn)舞時(shí)鉤,姿執(zhí)行襯軟件藏識(shí)別窩的咬G創(chuàng)代碼慣為補(bǔ)G0三0,數(shù)G東01鉛,煉所以耳CA嗽XA方設(shè)計(jì)賠中在展生成借G結(jié)代碼覆之前田要進(jìn)翻行如潤(rùn)下的饑設(shè)置兼:收女貪(1攝)豎“喂應(yīng)用題”—灘“講后置樓處理戀”—俊“絡(luò)后置逝設(shè)置談”何里的自“蔬后置壇處理仰設(shè)置撇”珠中有允個(gè)面“普后置筆文件巷擴(kuò)展奴名喬:籃改為捏1n捉c;肥膝獄(2懸)靜“歉后置糠處理暮設(shè)置萄”要中將悔G0群0,毅G鄙01掠,劍之外曬的語(yǔ)齊句去泉掉繁;僅甲邀(3吐)燒將生休成文崗件的惑頭語(yǔ)距句和漫結(jié)尾快語(yǔ)句薦去掉執(zhí);搏具路而在飯用功Ar說(shuō)tC煩AM徑生成掩G緒代碼揀時(shí)要移在終Ar偷tC腹AM堅(jiān)的后技置文恢件平Ax脂yz視1c臥on斑中將觸所有刃不需境要的飲機(jī)床雜執(zhí)行負(fù)軟件謠不是浪不識(shí)鉆別語(yǔ)喇句前捐全部悟用肯“;互”宵屏蔽嗽即可垂。我求袋使用介Ma所st駱er逝CA瓜M違則要味在其昨“款后處漸理程絨序?！睆d窗體鈔中改瀉變后弓綴名添為屬1P脫ST閣的文賞件華,意并對(duì)沉該文電件也畢要做漫相應(yīng)欄修改輩,甚刪除乳不識(shí)窮別的憐語(yǔ)句窄說(shuō)明準(zhǔn),徑這樣敢在生劃成的或NC獅代碼濟(jì)文件替中就掙不會(huì)掌出現(xiàn)彎此類礎(chǔ)語(yǔ)句狗。間滿劫4勉CA吧D/暮CA韻M叫的集饞成系掀統(tǒng)先坑升隨著遞CA寫D/利CA魚M冷技術(shù)居和計(jì)旺算機(jī)選技術(shù)筋的發(fā)攜展求,戒人們敵不再磁滿足境于這星兩者迷的獨(dú)濫立發(fā)蹲展右,銀從而英出現(xiàn)呼了陶CA草M宣和嚴(yán)CA誤D僵的組福合友,泛即將鏡兩者抽集成飯(龍一體?；?兔,銹這樣洞以適庸應(yīng)設(shè)興計(jì)與辰制造旬自動(dòng)介化的閣要求的,歐特別麻是近胳年來(lái)狠出現(xiàn)撓的計(jì)收算機(jī)忠集成穩(wěn)制造產(chǎn)系統(tǒng)外(C敬IM懇S)蘇的要鼠求?；ㄟ@種寸一體斥化結(jié)油合可財(cái)使在夸CA訴D何中設(shè)進(jìn)計(jì)生乒成的澤零件奏信息腸自動(dòng)厲轉(zhuǎn)換兵成宣CA搜M克所需壞要的柿輸入紹信息安,纏防止老了信梢息數(shù)勞據(jù)的標(biāo)丟失捏。產(chǎn)直品設(shè)丹計(jì)、祖工藝帽規(guī)程助設(shè)計(jì)賭和產(chǎn)鋒品加掙工制葡造集縮成于迎一個(gè)鹿系統(tǒng)滋中落,蠅提高恢了生槳產(chǎn)效灰率。妹因此答,順我們饒?jiān)跀?shù)嗎控加垃工應(yīng)啞用中啞開(kāi)發(fā)萌出數(shù)岡控加革工睛CA虜D/總CA鑒M有集成氣系統(tǒng)西,檢集成分系統(tǒng)捏就省票去了催中間謎繁瑣憶的數(shù)需據(jù)轉(zhuǎn)姻換過(guò)掠程。腐CA地D/報(bào)CA昂M攀集成乏的關(guān)隆鍵是招信息眼的交供換和閉共享盯,編如筋UG泉II梅、戲Eu濕cl賴id普、肅Pr喜o/福E吸等塑,翁在集并成軟州件內(nèi)貞部是歡以內(nèi)簡(jiǎn)部統(tǒng)茂一的素?cái)?shù)據(jù)拘格式沉直接農(nóng)從貓CA浙D眼系統(tǒng)折獲取典產(chǎn)品窮幾何灘模型凳。目應(yīng)前許套多三娘維謎CA辭D/尤CA蝴M賽軟件吧提供扣實(shí)體個(gè)設(shè)計(jì)殼模塊抹和軟瞎件包個(gè)。我爽們利佛用的矛是俱UG鈴和現(xiàn)Pr研o/溫E姜的實(shí)起體建膚模功鴿能延,握包括臺(tái)零件櫻的幾練何形鐮狀抖,匯尺寸辟和技披術(shù)要某求忌;續(xù)然后程利用戲Pr賞o/閘E登特有蓬的挨CA南M程軟件螞包莖,綱建立船起刀糧具庫(kù)后,乳完成侮對(duì)產(chǎn)才品的纖工藝污參數(shù)暫;揭最后塵通過(guò)反軟件音包的勤翻譯田文件意將刀泥具軌御跡文齊件翻緊譯成降G礦代碼律,咱進(jìn)入粥執(zhí)行直軟件逆進(jìn)行斯機(jī)床捏加工餅過(guò)程膀。利榜用高傷級(jí)語(yǔ)眨言沈VC軋完成母將軟餃件包脖及相逃關(guān)驅(qū)乏動(dòng)集猜成的頭過(guò)程現(xiàn)。集推成疲CA麻D/依CA衰M帆系統(tǒng)慰的模斷塊仍府然為重圖森1么所示薯。因跑揭5悉結(jié)響束語(yǔ)鄰絲嚴(yán)計(jì)算葉機(jī)的賀發(fā)展昂及軟薪件業(yè)逝的發(fā)謊展?fàn)t,業(yè)推動(dòng)矛著計(jì)耀算機(jī)毛輔助包設(shè)計(jì)申軟件潤(rùn)的不間斷改奸進(jìn)。永CA容D/嚼CA踏M外技術(shù)儀正向通著開(kāi)泥放、忌集成示、智寄能和綁標(biāo)準(zhǔn)及化的罪方向壟發(fā)展裕,諸在數(shù)可控機(jī)雜床上丟的運(yùn)恨用越我來(lái)越醬廣泛篇,村以違PC丈技術(shù)廈為基責(zé)礎(chǔ)的險(xiǎn)DN于C吧開(kāi)放曲式系驅(qū)統(tǒng)成訴為軟待件的遼發(fā)展椅方向尾,別而且崖在這煤個(gè)網(wǎng)芽絡(luò)無(wú)背所不做滲透脊的時(shí)汽代考,棍CA旺D/浩CA電M嫌的技駕術(shù)也膽