CAD/CAM軟件技術(shù)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造(CAD/CAM)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在數(shù)控加工領(lǐng)域, CAD/CAM軟件技術(shù)也在飛速發(fā)展,出現(xiàn)了很多的軟件產(chǎn)品,這些產(chǎn)品根據(jù)自身的開(kāi)發(fā)檔次及其適用度,被廣泛應(yīng)用在不同加工場(chǎng)合,大大節(jié)省了設(shè)計(jì)制造的時(shí)間周期,并在一定程度上提高了精度和速度。

　　1　數(shù)控機(jī)床與CAD/CAM

　　數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工技術(shù),微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多種學(xué)科的集成,是一門(mén)新興而又發(fā)展十分迅速的高新技術(shù),對(duì)機(jī)電工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的作用。同時(shí),數(shù)控技術(shù)也是發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)。以數(shù)控技術(shù)為核心的數(shù)控機(jī)床、加工中心是具有代表性的、高水平的機(jī)電一體化產(chǎn)品,代表了當(dāng)今世界自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿。

　　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng),采用了交流數(shù)字伺服系統(tǒng)。伺服電機(jī)的位置、速度和電流都實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,作為伺服控制方式也采用了超出以前的控制理論,實(shí)現(xiàn)了不受機(jī)械負(fù)荷變動(dòng)影響的高速響應(yīng)伺服系統(tǒng)。從世界伺服系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)看,已經(jīng)經(jīng)歷了步進(jìn)電機(jī)→直流伺服電機(jī)→電機(jī)→交流伺服電機(jī)階段。

　　目前,國(guó)內(nèi)大部分數(shù)控機(jī)床沒(méi)有配備專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)輔助制造軟件,所以此課題有很廣泛的發(fā)展空間。

　　CAD(ComputerAided Design),即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),在數(shù)控加工過(guò)程中是一種生產(chǎn)輔助工具,它將計(jì)算機(jī)高速而精確的運(yùn)算功能,大容量存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力,豐富而靈活的圖形、文字處理功能與設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維能力、綜合分析及邏輯判斷能力結(jié)合起來(lái),形成一個(gè)設(shè)計(jì)者思想與計(jì)算機(jī)處理能力緊密配合的系統(tǒng),大大加快了設(shè)計(jì)進(jìn)程。CAD技術(shù)包括下列功能:幾何建模、計(jì)算分析、仿真與實(shí)驗(yàn)、繪圖及技術(shù)文檔生存、工程數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和共享。

　　CAM(Computer Aided Manufacturing),即計(jì)算機(jī)輔助制造。CAM內(nèi)容廣泛,從狹義上講指的是數(shù)控程度的編制,包括刀具路徑的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC代碼的生成等。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造與數(shù)控機(jī)床加工結(jié)合,是現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床技術(shù)應(yīng)用的主流,能夠達(dá)到非常理想的加工效果。南京工業(yè)大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制研究所生產(chǎn)的NUT系列數(shù)控雕刻機(jī)床采用控制板卡與PC連接,Windows操作控制界面控制數(shù)控電機(jī);電氣部分采用松下交流伺服系統(tǒng);數(shù)控加工功能: X, Y, Z 三軸聯(lián)動(dòng), 最高轉(zhuǎn)速5000 r /min, 編碼器脈沖輸出16 384 p / r,主軸切割轉(zhuǎn)速可達(dá)15 000 r/min,無(wú)級(jí)調(diào)速;加工最大尺寸: 2 400 mm ×2 400 mm ×120 mm,脈沖當(dāng)量: 01001 mm。使用各種CAD /CAM軟件將加工思想經(jīng)過(guò)軟件的一系列操作生成G代碼,使用執(zhí)行操作軟件執(zhí)行代碼進(jìn)而加工成品。

　　南京工業(yè)大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制研究所自行研究設(shè)計(jì)的NUT系列數(shù)控機(jī)床,結(jié)合了雕刻機(jī)和各種設(shè)計(jì)加工軟件。從計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、制造到機(jī)床的加工大體上為圖1流程所示的幾個(gè)步驟和模塊。

　　在這整個(gè)的流程中對(duì)于軟件的要求很多,除了機(jī)床的電氣運(yùn)行以外,幾乎都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的軟件制作。對(duì)于軟件大致又可以分為以下幾個(gè)部分。