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技术:CAD/CAM技术在数控加工中的应用(1)

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2015-05-11 17:14【

CAD/CAM 技术的发展与应用以及其强大的功能,CAD/CAM软件技术广泛应用于机械产品、模具制 造等企业的数控编程及加工,目前基本取代了传统的手工编程方式,更重要的是将CAD/CAM软件当作工具, 进行合理的数控工艺规划与数控编程,以实现高质量和高效率的数控加工。从多方面介绍在现代化工业生产中 CAD/CAM 的重要性。

1 引言

在现代激烈的市场竞争下,高质量、高效益、多 品种小批量的柔性生产方式已成为企业的主要生产模 式,传统的加工设备和制造方法已难于适应市场竞争 的要求。因此,从20世纪70年代开始,以电子信息技 术为基础的数控技术得以迅速发展和广泛应用,数控 机床有效地解决了复杂、多品种、小批量的产品加工问题,适应了各种机械产品更新换代快的需要,取得了明显的效益。

2 数控加工特点和原理

2.1 数控加工的特点

随着数控技术的发展,数控加工以经应用到各个领域之中,在数控加工过程中,加工程序的编制也越 来越得到重视。因此CAD/CAM技术对数控加工领域来 说显得越来越重要了。一个完整的CAD/CAM软件系统 是由多个功能模块组成的,如三维绘图、图形编辑、曲面造型、数控加工、有限元分析、仿真模拟、动态显示等。这些模块应该以工程数据库为基础,进行统 一管理。这样既保持了底层数据的完整性和一致性, 实现了数据共享,又节约了系统资源和运动时间。

数控加工主要有以下特点:增强了加工能力;提高了生产效率;提高了产品加工精度;降低了加工成本(如图1)。


技术:CAD/CAM技术在数控加工中的应用

2.2 数控加工的原理

机床控制技术就是以数字化的信息实现机床控制 的一门技术,采用数字信息控制的机床称为数字控制机床,简称数控机床。具体地说,凡是用代码化的数 字信息将刀具移动轨迹的信息记录在程序介质上,然 后输入数控系统经过译码、运算,控制机床的刀具与工件的相对运动,加工出所需工件的机床即为数控机床。

最初的数字控制系统是由数字逻辑电路构成的, 因而称之为硬件数控系统。随着计算机技术的发展,硬件数控系统已逐渐被淘汰,取而代之的是计算机数控系统CNC(Computer Numerial Contro1)。CNC的控制精度在很大程度上取决于硬件,而CNC的功能则主要取决于软件。CNC的逻辑控制、几何数据处理以及执行零件切削等均由 CPU统一控制。CNC的控制软件主要完成如下基本任务:系统管理; 操作指令的 处理;零件程序的输入与编辑;零件程序的解释与执行;系统状态显示;手动数据输入MDI; 故障报警和诊断。

随着科学技术的进步,数控技术不仅应用于机床 的控制,还用于控制其它的设备,产生了诸如数控线切割机、数控绘图机、数控测量机、数控冲剪机等数控设备。

3 CAD/CAM概述

计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)能设计制作出既满足设计使用要求又适合CAM加工的零 件模型。CAD系统是一个高效的设计工具,具有参数化设计功能,三维实体模型与二维工程图形应能相互转化并关联,CAD可分为自动设计和交互设计两类。 实际上,几乎没有纯粹的自动设计或纯粹的交互设计软件,好的软件能根据产品对象恰当地处理自动设计和交互设计的配合。另外,开放型的结构不仅便于用户进行二次开发,同时也使软件系统本身能够不断地扩充与完善。一个好的CAD/CAM软件与其它CAD/CAM 软件的兼容性是非常重要的,软件所带的图形文件接口,要能支持多种图形文件转换,能从其它系统读取图形文件,或将本系统的图形文件传送到其它系统。

计算机辅助制造CAM (Computer Aided Manufacturing)是指应用计算机来进行产品制 造的统称,即利用计算机辅助完成从原料到产品的全部制造过程,在制造过程中的某些环节应用计算机, 包括直接制造过程和间接制造过程,主要包括计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助加工两部分。

当前,计算机辅助加工大多是指机械加工,而且是数控加工(Numerical ControlMachining),它的输 入信息是零件的工艺路线和工序内容,输出的是加工刀具的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。软件方面有 数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计 划编制与调度、计算机辅助质量控制等。

CAM能提供一种交互式编程并产生加工轨迹的方法,它包括加工规划、刀具设定、工艺参数设置等内 容。CAM软件应有以下几 方面功能:

① 能建立二维和三维 刀具路径的;

② 加工方法的多样 性;

③刀具路径易于编辑 和修改;

④ 有刀具和材料数据库,使系统能自动生成进给速度和主轴转速;

⑤ 有内置的防碰撞和防过切功能;

⑥ 能手动超调任何机加工缺省值(如进给速度,主 轴转速等);

⑦ 能对加工过程进行模拟和估算加工时间。