CAD_CAM软件术及其在数控机床中的应用.docVIP

CAD/CAM软件技术及其在数控机床中的应用 计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术已经越来越多地应用在数控加工领域， CAD/CAM软件技术也在飞速发展，出现了很多的软件产品，这些产品根据自身的开发档次及其适用度，被广泛应用在不同加工场合，大大节省了设计制造的时间周期，并在一定程度上提高了精度和速度。 ??? 一、数控机床与CAD/CAM ??? 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。 ??? 现代数控系统，采用了交流数字伺服系统。伺服电机的位置、速度和电流都实现数字化，作为伺服控制方式也采用了超出以前的控制理论，实现了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服系统。从世界伺服系统的发展来看，已经经历了步进电机→直流伺服电机→电机→交流伺服电机阶段。 ??? 目前，国内大部分数控机床没有配备专门的计算机辅助制造软件，所以此课题有很广泛的发展空间。 ??? CAD（Computer Aided Design），即计算机辅助设计，在数控加工过程中是一种生产辅助工具，它将计算机高速而精确的运算功能，大容量存储和处理数据的能力，丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来，形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统，大大加快了设计进程。CAD技术包括下列功能：几何建模、计算分析、仿真与实验、绘图及技术文档生存、工程数据库的管理和共享。 ?? ?CAM（Computer Aided Manufacturing），即计算机辅助制造。CAM内容广泛，从狭义上讲指的是数控程度的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。 ??? 计算机辅助设计及制造与数控机床加工结合，是现在数控机床技术应用的主流，能够达到非常理想的加工效果。南京工业大学运动控制研究所生产的NUT系列数控雕刻机床采用控制板卡与PC连接，Windows操作控制界面控制数控电机；电气部分采用松下交流伺服系统；数控加工功能： X， Y， Z 三轴联动， 最高转速5000 r /min， 编码器脉冲输出16 384 p / r，主轴切割转速可达15 000 r/min，无级调速；加工最大尺寸： 2 400 mm ×2 400 mm ×120 mm，脉冲当量： 01001 mm。使用各种CAD /CAM软件将加工思想经过软件的一系列操作生成G代码，使用执行操作软件执行代码进而加工成品。 ??? 南京工业大学运动控制研究所自行研究设计的NUT系列数控机床，结合了雕刻机和各种设计加工软件。从计算机设计、制造到机床的加工大体上为图1流程所示的几个步骤和模块。 ??? ??? 在这整个的流程中对于软件的要求很多，除了机床的电气运行以外，几乎都离不开计算机的软件制作。对于软件大致又可以分为以下几个部分。 ??? （1）设计软件 ??? 进行零件的绘制，如很流行的绘图软件AutoCAD以及UC，PRO/E，三维在艺术上的设计软件如3DMax， Photoshop。这里不仅仅局限于CAD软件，也包括能用来实现加工的各种其它软件。 ??? （2） 制造软件 ??? 通常指CAM软件，最终生成加工代码。大部分的制造软件也具有建模绘图功能。根据制作应用的场合不同分为二维，二维半和三维CAM软件。如：北航海尔的CAXA， CAXA制造工程师以及MasterCAM，ArtCAM， Cimatron等。制造软件生成标准的G代码，然后将设计出的思想在机床上加工成型，也就是将NC代码送入机床，机床按照指令加工出来，主要包括设置加工环境，设置加工工序，生成轨迹文件，及后置处理等。 ??? （3） 执行软件 ??? 机床执行NC代码加工，其主要工作是计算机与数控机床的通讯，可以通过COM接口完成数据串行通讯，或者通过LPT实现并行通讯。这就需要了解不同厂家对其通讯接口应用不同连线和接口协议。但在实际中，人们往往利用的是控制板卡即所谓的机床控制器。这些板卡通过数据线与数控机床进行联系，而与人之间的交互则是由这些板卡提供的软件程序完成，现在大部分的软件程序都是Windows界面的，简单易操作，本文把这些软件叫做执行软件，就是根据代码指令指挥机床完成零件加工的软件。如德国的Editasc，美国的PMAC控制卡及其软件产品，安装这些软件的同时就在系统中加载了运动卡的驱动程序，还可利用这些驱动程序进行二次开发。 ??? 二、不同软件数据间的文件转换 ???