CNC 编程技术介绍

一．CAD/CAM技术

CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）与PDM（产品数据管理）是一个现代化制造型企业计算机应用的主干，它们代表着一个企业的设计、制造水平，并与产品的质量、成本及生产周期息息相关。人工设计、单件生产这种传统的设计与制造方式已不能适应工业发展的要求。

CAD/CAM技术已成为整个制造行业当前和将来技术发展的重点。CAD技术的首要任务是为产品设计和生产对象提供方便、高效的数字化表示和表现（Digital Representation and Presentation）的工具。数字化表示是指用数字形式为计算机所

创建的设计对象生成内部描述，象二维图、三维线框、曲面、实体和特征模型；而数字化表现是指在计算机屏幕上生成真实感图形、创建虚拟现实环境进行漫游、多通道人机交互、多媒体技术等。

二维CAD技术的应用，使工程技术人员甩掉了图板设计，实现了“无纸化”设计的进步；而 三维CAD技术的出现，使得CAD/CAM“一体化”成为可能，从而奠定了“无纸化”制造的技术基础。

用CAD进行产品开发设计，可从一定程度上帮助广大工程技术人员从繁杂的查手册、计算中解脱出来。极大地提高设计效率和准确性，从而缩短产品开发周期、提高产品质量、降低生产成本，增强企业的竞争能力。

CAM与CAD密不可分，甚至比CAD显得更为重要。几乎每一个现代制造企业都离不开大量的数控设备。随着对产品质量要求的不断提高，要高效地制造高精度的产品，CAM技术不可或缺。

CAD 只有配合数控加工才能充分显示其巨大的优越性。另一方面，数控技术只有依靠CAD系统产生的模型才能充分地发挥其效率。所以，在实际应用中，二者很自然地紧密结合在一起，形成CAD/CAM系统，在这个系统中设计和制造的各个阶段可利用公共数据库中的数据，即通过公共数据库将设计和制造过程紧密地联系为一个整体。数控自动编程系统利用设计的结果和产生的模型，形成数控加工机床所需的信息。CAD/CAM大大缩短了产品的制造周期，显著地提高产品质量，产生了巨大的经济效益。

1．CAD/CAM软件的技术特点

针对企业从设计到制造整个过程的CAD/CAM 软件解决方案，一般都具备以下技术特点：

1）产品制造一揽子解决　一个完全集成的计算机辅助制造系统，包含着从设计到成品全过程的一揽子解决方案，即CAD/CAE/CAM软件的高度集成。它能辅助工程师从概念设计到功能工程分析到制造产品的整个开发过程。

3）并行协作  通过使用主模型，产品数据管理 PDM ，产品可视化（PV）以及杠杆运用Internet技术，支持扩展企业范围的并行协作。

2．CAD/CAM软件分类

CAD/CAM技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CAD/CAM软件。现在，工作站和微机平台的CAD/CAM软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。

按照三维CAD/CAM软件的集成度、功能，可将目前流行的CAD/CAM软件划分为三类：

1）高档CAD/CAM软件　提供机械制造全过程的一揽子解决方案，具有高度集成的CAD/CAE/CAM和部分PDM功能集成。高档CAM软件的代表有Unigraphics、Pro/Engineer、CATIA、I-DEAS等。这类软件的特点是：具有优越的参数化设计、变量化设计及特征造型技术与传统的实体和曲面造型功能结合在一起；加工方式完备，计算准确，实用性强，可以从简单的2轴加工到以5轴联动方式来加工极为复杂的工件表面；并可以对数控加工过程进行自动控制和优化；同时提供了二次开发工具允许用户扩展其功能。它们是大、中型企业的 首选CAD/CAM软件。

2）中档CAD/CAM软件　提供CAD/CAE/CAM和PDM的部分功能。CIMATRON是中档CAD/CAM软件的代表，其它还有Mastercam、Surfcam、Solidwork、SolidEdge、CAXA实体等。这类软件实用性强，提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。主要应用在中小企业的模具行业。

3）低档CAD软件  这类软件仅有二维工程图设计能力，无法提供与数控加工机床的一体化应用。这类软件主要有AUTOCAD、CAXA等。

3．CAD/CAM技术的发展趋势

1) 集成化　集成化是CAD/CAM技术发展的一个最为显著的趋势。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生产计划与控制）等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。国内外大量的经验表明，CAD系统的效益往往不是从其本身，而是通过CAM和PPC系统体现出来；反过来，CAM系统如果没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效地利用；PPC系统如果没有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，人们着手将CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系统有机地、统一地集成在一起，从而消除"自动化孤岛"，以期取得最佳的效益。
        2) 网络化　 21世纪是网络化的世纪，网络正在走向全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化。CAD/CAM系统的网络化，需要能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的虚拟制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持敏捷制造的制造计划和控制应用系统；对生产过程中物流，能进行管理的物料管理应用系统等。

3) 智能化   人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家系统。专家系统具有逻辑推理和决策判断能力。它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些实例和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。