浅谈CAD/CAM软件在数控激光切割机中的运用

2013-08-15田社斌

中国新技术新产品 2013年5期

关键词：代码刀具激光

田社斌

(深圳市大族激光科技股份有限公司，广东深圳 518000)

1 CAD/CAM的由来和概述

广义的CAM(Computer Aided Manufacturing)计算机辅助制造，其核心是利用计算机对制造生产过程或系统进行数值化的控制。它输入的信息是零件的工艺路线和工序的内容，输出的是刀具加工时的运动轨迹和数控程序。

狭义的CAM通常是NC程序编制，包括刀具路径的规划，刀位文件生成，刀具轨迹仿真及代码生成。

数控激光切割机的加工工艺正是利用CAM软件对零件的工艺路线进行控制，进而生成NC程序，包括"激光刀具"路径的规划，"激光刀具"起始点，停顿点的文件生成，"激光刀具"轨迹仿真和代码生成。

2 CAD/CAM软件在数控激光切割机中的应用原理

数控激光切割机中应用的数控系统和传统立式加工中心、车床、铣床等所应用的数控系统有差别。差异主要是传统机加工行业的加工主要靠旋转主轴带动刀具高速旋转进行钻、铣、切、磨。其加工的特点是靠机械接触进行加工，精度高、表面光洁度好，加工效率低。其数控系统接收的代码为国际上通用的G代码。众多厂家开发出的CAD/CAM都围绕着机加工工艺进行，目前这些已经比较成熟；激光加工主要靠激光的特性利用特有的激光光源，通过一系列的光学镜片的传输，将激光传输到钣金的表面。通过将金属瞬间升华等的形式将金属击穿，从而达到激光切割金属的目的。其加工的特点是无接触加工，相对机加工而言精度低、表面光洁度差、加工效率高。其激光数控系统接收的代码除国际上通用的G代码外还有为适应激光加工工艺需求而进行对国标G代码的再次定义和开发。为此每个开发CAD/CAM的开发人员要对激光的加工工艺非常熟悉。

因国内工业激光的发展相对欧美还是有些差距，近年来国内数控激光切割机的发展取得了些许成就，但从核心技术如针对激光行业专用的CAD/CAM软件的公司在国内非常少，能够开发的也只是出于摸索阶段。

3 国内外CAD/CAM软件在数控激光切割机中的应用

3.1 国外在激光加工行业常用的CAD/CAM软件

（1）FastCAM软件公司始创于1976年，总部设在美国工业重镇芝加哥、软件研发中心设在澳大利亚花园城市墨尔本。在国内使用较多的行业是火焰、等离子、激光和水射流数控切割机，其开发的剪板机套排软件，管子网架切割软件，型钢切割软件和数据库管理软件在市场上也有一定的客户群。在国内激光切割机行业使用的还不是很成熟，但因其易学、操作简单也受到了客户的喜爱，因其专著于火焰、等离子行业的应用，在激光加工方面与激光工艺的需求还存在些许差距。例如复杂图形的处理能力、曲线的啮合精度、激光工艺库的完善性等还不能够完全满足激光加工工艺的需求。

（2）cncKad是以色列Metalix公司为扳金制造行业提供的一款完整的CAD/CAM系统，cncKad从钣金的设计到生产的一体化扳金CAD/CAM自动编程软件。支持所有型号的 CNC转塔冲床、等离子切割机和火焰切割机等机床设备，因激光切割在钣金行业的迅猛发展，使其在钣金行业转塔冲床、折床、火焰切割方面的功能非常强大，后期利用其现有的平台去开发激光行业的CAD/CAM软件显得系统庞大而繁杂。后期强有力的技术支援和开发，使其在激光平面切割行业有所成效，也受到了客户的好评。但在前期的安装、调试、培训环节对电脑、人员素质等要求较高，客户在使用中出现问题排除故障的时间较长。比较适合大型的信息化钣金厂使用。

（3）NEWCAM是一款运用在激光切割行业相对较早的一款软件，此软件由台湾世新科技有限公司自行开发，拥有全部自主知识产权及全部核心技术。经过客户不断反馈提供改进建议，逐渐成为了最符合用户需要，与激光行业结合较为紧密的一款CAD/CAM软件。NEWCAM软件以中国人的文化背景与思考逻辑所开发的系统。但随着激光行业近几年的发展，发生了很大的变化。国外巨头激光公司纷纷推出了自己的CAD/CAM软件，以更加符合客户需求和激光加工工艺需求的方式推向了市场，受到了客户的认可。

（4）Alma（甲码）是一家法国公司，起始于纺织品切割行业，后并购Aleph技术公司后专业开发和经营CAD/CAM软件尤其是弧焊接和三维切割技术。甲码从此一跃成为唯一一家提供适用于用于金属板加工和机械焊接领域的集成软件供应商，其范围涵盖二维/三维切割到机器人焊接等诸多领域。

Act/cut是Alma的全自动套料软件产品，主要应用于平面材料的切割。Alma在此领域有30年的经验，是此行业的专家，如今已在欧洲的三个国家及中国建立了分支机构，并成为金属板件加工和机器人加工技术CAD-CAM软件领域的领军企业。

因国内三维激光切割市场同比欧美国家的发展相对滞后，又其价格较高使其在国内市场没能够大力推广。

3.2 国内激光加工行业常用的CAD/CAM软件

（1）激光模切板行业AutoCAD的二次开发：

AutoCAD 2000中已完整地集成了开发工具，它为开发者提供了崭新的、功能较强的集成开发环境，一改过去在Auto-CAD中内嵌AtuoLISP运行引擎的机制，这样开发人员可以直接使用AutoCAD中的对象和反应器，根据激光加工工艺的要求进行较为底层的开发。其特点为Auto-CAD 2000中默认的代码编辑工具；用它开发AutoLISP程序的时间被大大地缩短，原始代码能被保密，防盗版和防更改；能帮助使用者使用ActiveX对象及其事件，使大家很容易创建和分析LISP程序的运行情况。随着国内激光行业经过近十年的发展和模切板激光加工工艺的完善，软件开发人员利用AutoCAD 2000开发工具开发了一款适应模切板激光加工工艺的软件，嵌入了控制激光的G代码。如，过桥、打断、周长自动计算、圆的的内外引线等功能。

目前针对激光加工工艺进行研究而开发软件的公司也逐渐的在发展，尤其对于模切板激光加工行业的工艺CAD/CAM软件的发展较为成熟，已经完全能够满足模切板激光加工工艺的需求。

（2）平板激光切割金属行业的软件开发：

国内低功率（500瓦以下）激光行业近十年的发展，近五年才使CAM软件开发有了一些进展，在国内做的比较好的有北京金橙子、成都步进等，北京金橙子借助对低功率激光加工工艺的研究，开发了一款具备激光打标、切割的控制卡和CAM软件，最终因CAM软件的使用方便快捷取得了控制卡的市场；高功率激光行业的近十年的发展，国内还没有开发一款能够适用数控激光切割机发展的CAD/CAM软件。

国内数控激光切割机OEM厂家使用国外软件较多的是 Fastcam、newcam、cnckad。其中cnckad的功能基本能够满足数控激光切割机的要求。