CAD／CAM 技术在数控加工中的应用

摘要：计算机辅助设计技术（CAD技术）以及计算机辅助制造技术（CAM技术）均属于数控专业中的主要技术，它们在数控加工领域被广泛应用;对这两项技术进行合理使用，可以促使机床加工难度大幅降低，且显著提升零件精度，能够为机械行业整体发展提供重要基础。为了进一步优化CAD/CAM技术在数控加工过程中的应用效果，文章对其应用策略进行了分析，以供参考。

关键词：CAD技术;CAM技术;数控加工

中图法分类号：TG695文献标识码：A

Application of CAD/CAM technology in NC machining

LIANG Chaolin

（Guangxi Technician College Mechinery &.Electricity，Liuzhou，Guangxi，545005，China）

Abstract：Computer-aided design technology（CAD）and computer-aided manufacturing technology （CAM） are the main technologies in the CNC profession.They are widely used in the field of CNC machining. The rational use of the two technologies can greatly reduce the difficulty of machine tool processing， and the accuracy of parts is significantly improved， which can provide an important foundation for the overall development of the machinery industry. In order to further optimize the application effect of CAD/CAM technology in the CNC machining process， the article analyzes its application strategy for reference.

Key words： CAD technology，CAM technology，NC machining

当代制造行业高速发展，数控机床工业不断进步，但是数控机床的操作难度较大，相应的编程工作强度也较大，所以数控机床的实际应用效率难以得到显著提升。将 CAD/CAM 技术进行结合，能够在缩减设计时间的前提下，促使设计精度得到提升，并逐渐实现制造业发展速度的提升。

1  CAD/CAM 技术

（1）CAD 技术

CAD 技术即计算机辅助设计技术，其可以借助计算机开展图形处理工作，并为相关工作人员的常规工作提供便利。从工程设计工作的角度出发，应用信息技术有利于降低相关工作的强度，还可开展数据对比分析工作，不论是图片还是数据，均可由计算机统一存储和管理，并提升检索速度。而且在设计工作的初期阶段，各项复杂的工作均可由计算机开展，并自动生成结果，更有利于工作人员对设计可行性进行判断。应用计算机进行图形编辑，可以帮助工作人员节约精力，以提升设计工作的质量和效率。从整体上来看，CAD 技术可以对既符合设计要求又适合进行CAM 生产制造的零件模型进行设计，其属于一种应用效果良好的设计工具，可以根据参数开展设计工作，还可实现二维工程图形与三维实体模型之间的转换及关联。同时，其中含有图形文件接口，可针对多种类型的图形文件进行转换，既可以读取其他系统之中的图形文件，也可将自身图形文件传输至其他系统之中[1 ]。

（2）CAM 技术

CAM 技术即计算机辅助制造技术，其核心在于计算机数字控制，可将 CMM 技术应用于工程领域以及制造生产领域，借助软件分析的形式对系统功能进行确认，以提升系统整体处理能力。在对 CAM 技术进行应用的过程中，需要全面应用计算机，该技术主要为机械加工工艺服务，以数控加工为主，零件工艺路线以及相应的工具内容为输入信息，输出信息则为加工过程中刀具运动轨迹以及相关数控程序[2]。

如果 CAM 系统的规模较大，则能够以分级结构的形式出现，其包含两级计算机和三级计算机，另有一台中央计算机对整体进行控制，中央计算机之下为主计算机，各主计算机分管不同方面的工作，主计算机的下属计算机和微型计算机对指令进行发布或是开展监控工作。另外，计算机工作站和微型计算机负责落实控制工作和管理工作。并且，CAM 系统包含硬件及软件两个部分，硬件部分主要为数控机床、装卸装置、检测装置、输送装置以及计算机等;软件部分主要为数据库、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助工装设计、计算机辅助质量控制以及计算机辅助作业计划编制与调度等。如广西机电技师学院在开展数控加工教学中，通过对 CAM 技术的应用，实现了交互式编程教学。其中，主要包括刀具设定、加工规划以及工艺参数设置等内容，有效优化了教学效果。

2  数控技术与 CAD/CAM 技术一体化

（1）數控技术和数控机床

数控机床是自动化机床的一部分，一般需要以逻辑原理为基础，对控制编码进行编写，以实现数控机床的控制，同时需借助代码为信息载体输入质量提供保障，再采用合理的运算方式实现各个信号的控制。对于机床动作控制工作来说，可以根据图纸内容或实际图形尺寸，由数控机床自动进行零件加工，且可对零件的复杂性以及精度进行优化，使零件加工工作的质量和效率均得到提升，从而更有利于推动机床控制技术的良好发展。

数控技术是一种特殊的机械加工技术，由监控检测技术以及微电子技术构成，能够呈现出技术集成特点，当前已经在工业领域被广泛应用。为推动数控技术的应用和发展，需以自动化技术为基础。在高性能一体化产品的研发中，需要提升工业产能，并保障加工精度，从而为产品质量提供保障[3]。在现代化的数控系统之中，需要充分应用伺服系统，且需要明确系统之中电机的位置以及电流的速度，并采用相应控制手段来保障机床数控系统的生产效果。另外，若要为软件编程人员提供优质的工作环境，需要弥补数控系统的缺陷，以提升故障诊断速度，最终提升数控机床的加工能力，并缩短加工时间。

（2）CAD/CAM 技术一体化

在实现 CAD/CAM 技术一体化的过程中，需要通过精准锻件构建起相应的3D 模型，其中包含“模具设计”以及“有限元模型分析”两个部分，并可借助精准软件测量实现3D 模型的实时传递，从而避免由二维图纸传递所导致的信息准确度不高的情况出现，进而更加有利于产品生产效果与设计方案相匹配[4]。

在对 CAD/CAM 技术进行应用时，需要同时获得数控加工设备以及相应工作站的支持，开展测量工作以 CAD 软件为主。当前，多数 CAD 软件具有输出通用文件格式的功能，有利于保障 CAD/CAM 技术的一致性。其中，具体冠用材料参数如表1 所列。

从整体上来看，CAD/CAM 技术包含以下优势：开展模型设计工作时，可提升软件检测的精准度以及提升模型的封闭性;开展3D 模型设计工作时，能够为精准锻炼提供适宜的空间，并有效解决模型错误问题;对健全的3D 模型进行构建时，可以对信息传递过程中存在的缺陷进行有效弥补，消除信息传递错误，同时可明确模型往返次数，并保障交货周期与限制标准相匹配。

3  CAD/CAM 技术的数控加工程序设计

在应用 CAD/CAM 技术进行数控加工时，需要应用计算机软件落实数控编程工作，如3D Max 和 UG 等，这些软件均具有强大的功能，可以实现三维立体建模的设计、机械制造加工的仿真处理，还可直接生成数控程序，之后，即可进入数控加工操作阶段[5]。

从整体上来看，利用计算机软件进行数控编程，主要包含以下步骤：（1）为零件建模，在建模过程中，需要采用实体建模的模式，为零件设计工作打下坚实的基础;（2）完成建模后，应进行零件设计，设计人员可以使用计算机软件对零件设计效果进行优化，且为了保障设计的合理性以及准确性，还需要对相关软件进行充分应用，遵循“先整体后部分”的设计原则。首先完成零件轮廓的设计，再逐渐填充各个细节，且在此过程中，需要应用计算机软件中的曲线、直线、切除、拉伸等功能。完成零件设计后，还应通过软件模拟拼接各个零件，以展现整体设计效果;（3）对零件的参数进行标记，应明确各项参数对于整体设计有无不良影响，若有不良影响，应及时根据实际情况修正参数，从而保障后续的加工效果;（4）借助计算机软件进行仿真加工，即针对完成设计的模型进行仿真加工，以明确工艺应用效果，因为在仿真加工过程中不需应用实体材料，所以可以避免出现原料浪费的情况;（5） 借助计算机软件生成数控加工程序，在完成仿真加工之后，应用计算机软件将程序文件直接导出即可，无须编写新程序。

为了提升程序文件的利用效率，需要以互联网技术为基础，构建一套具有三个层级的信息通信机制，即应用层、服务层和数据库层。应用层主要负责提供与生产加工相关的控制信息，以落实信息交互工作，在此过程中，需要将远程服务作为基础;服务层能够借助网络对相关信息进行接收，并对应用层下达的操作指令及时做出响应，同时可以查询和合理调用已经接收的信息，对其进行应用时，需要以公共对象请求代理体系结构为基础;利用数据库层能够开展数据控制文件、工艺信息、机械制造资源存储等各项工作，且可借助Java 数据库的支持，直接对数据库内容进行访问。

4  CAD/CAM 技术的数控加工过程

在开展数控加工工作的过程中，若要对 CAD/ CAM 技术进行充分应用，则须充分了解总体框图。同时，为了提升数控加工效率，需要利用 CAD 构建数据模型，并将其与 CAM 技术充分结合。

（1）CAD 结合建模

通过应用 CAD/CAM 技术，可以对现实物体进行属性转化，并将相关数据输入计算机，以落实计算机的全方位分析工作。在进行产品定义时，需要利用计算机构建完善的数字信息及模型，并以此为基础，对产品信息源头进行确认，方能落实产品设计工作。同时，生成相应的图纸，以提升数控加工的仿真效果，从而减少外界因素的干扰。在开展生产管理工作的过程中，需要获取产品的各项参数，应用信息参数方能推动制造业发展，并可以充分发挥 CAD/CAM 技术的各项优势。另外，在掌握零件结构和尺寸的基础上，还需选用适宜的比例构建起实体几何模型，并使用磁盘保存相关数据，从而为数控加工工作提供参考。

（2）数控工艺生产

以 CAD 系统的相关数据为基础，完成零件加工后，还需对各项任务的基本情况进行充分了解，并保障选择方案余量的预留完全合理，之后根据设备尺寸进行自动求解。对 CAM 软件进行应用时，应该及时掌握刀具轨迹，并下达正确的连接命令，有效实现刀具轨迹的首尾连接，从而提升机床作业效果。对刀位数据进行获取时，需要掌握刀位的中心轨迹和刀具的具体姿态，并根据系统特征开展计算工作，从而保障数据获取过程的稳定。

（3）数控程序生成及加工方式

为了合理处理刀位数据，需要将数控机床的具体控制条件作为依据，对刀位数据以及相应的辅助信息进行合理调用。在利用数控机床加工零部件的過程中，需要以系统中的各项指令及程序特点为依据，提升加工质量，并将数据直接输送至数控系统，在系统生成 NC 代码后，还需及时进行三维图像仿真，并借助数控机床验证数据来降低加工误差率。另外，还应该通过 NC 程序对系统运行状态进行查看，如果加工过程中存在异常情况，应及时对 NC 程序进行调整，以提升数控加工质量和效率。

5  未来发展趋势

CAD/CAM 技术在发展过程中呈现出了集成化的特点。由此，系统数据可以实现稳定传输，各程序的运行稳定性也得到显著提升。若将 CAD 技术与 CAM 技术进行充分融合，则有利于打破“信息孤岛”，从而提升整体工作效率。

6  结语

随着现代经济快速发展，相关行业对数控加工提出了更高的要求。与此同时，CAD/CAM 技术的应用越来越广泛，所以需要明确其发展趋势，以提升 CAD/CAM 技术的应用效果。

参考文献：

[1 ] 黄韶炜.CAD/CAM 技术在数控加工中的运用研究[ J].现代制造技术与装备，2021，57（12）：37?39.

[2] 蒋建卫.CAD/CAM 技术在数控加工中的应用探讨[ J].科学中国人，2015（ 26）：26.

[3 ] 王承刚.机械制造及自动化的认识和体会[J].中国设备工程，2019（2）：198?199.

[4] 谭洪.CAD/CAM 技术在数控加工中的应用[ J].科技创新导报，2011 （30）：20+22.

[5 ] 张旻.自动化技术在机械设计制造中的应用探析[J].中国设备工程，2021（ 24）：226?227.

作者简介：

梁超林（1978—） ，本科，一级实习指导教师，研究方向：数控加工技术。