淺談CAM技術及其軟件發展現狀

婁婷

摘要：隨著市場經濟的高速發展，社會對制造業的各項指標要求越來越高，企業之間的競爭之戰也愈演愈烈。由于軟件科技的參與，制造業的效率與精度也日新月異，與以往不可同日而語。我國從一個制造業大國向一個制造業強國的發展，離不開CAM技術甚至柔性制造系統的合理運用。與此同時，更廣闊的市場也呼喚更多國產自主品牌CAD/CAM軟件的開發。文章對CAM技術及其軟件發展現狀進行了論述。

關鍵詞：CAM技術；制造業；加工軟件；NC編程

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）19-0007-03

1概述

CAM是計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing）的英文縮寫，是一項利用計算機軟、硬件協助人完成產品的設計與制造的技術。在如下方面有所應用：

汽車——CAM強大的銑削功能對于加工注塑模具、鑄造模具和沖壓模具以及精加工都極為合適。

航空航天——制造飛機機身和渦輪發動機的零部件都需要多軸加工的能力，CAM系統可以很好地滿足這些需求。

日用消費品/高科技產品——CAM系統可以直接滿足日用消費品和高科技產品制造商對注塑模具加工制造的需要，還支持對STL模型的直接加工，可以幫助用戶快速地將原型轉化為模具。

通用機械——CAM系統為通用機械工業提供了多種專業的解決方案，比如高效率的平面銑削、針對鑄造件及焊接件的精細加工以及大批量的零部件車加工和鉆孔加工，對于通用產品特征的加工可實現高效的自動化。

一個優秀CAM編程技術員的知識應該是多方面的，而且要具備獨立綜合運用各方面知識的能力。這些能力大體可以分為以下三個方面：

第一，學習CAD/CAM軟件，應重點掌握核心功能（一般占20%）的學習。

第二，培養標準化、規范化的工作習慣，對于常用的加工工藝過程應進行標準化的參數設置，并形成標準的參數模板，在各種產品的數控編程中盡可能直接使用這些標準的參數模板，以減少操作的復雜度，提高操作的可靠性。

第三，重視加工工藝的經驗積累，熟悉所使用的數控機床、刀具、加工材料的特性，以便使工藝參數設置更為合理。

NC程序的質量是衡量NC程序員水平的關鍵指標。其判定標準可歸納為：（1）完備性：即不存在加工殘留區域；（2）誤差控制：包括插補誤差控制、殘留高度（表面粗糙度）控制等；（3）加工效率：即在保證加工精度的前提下加工程序的執行時間是否較短；（4）安全性：指程序對可能出現的讓刀、漏刀、撞刀及過切等不良現象的防范措施和效果；（5）工藝性：包括進/退刀設置，刀具選擇、加工工藝規劃（如加工流程及余量分配等）、切削方式（刀軌形式選擇）、接刀痕跡控制以及其他工藝參數（如進給速度、主軸轉速、切削方向、切削深度）的設置等；（6）其他：如對機床及刀具的損耗程度、程序的規范化程度等。

無論使用哪種軟件進行加工，NC編程基本過程及內容都包括以下方面：

第一，獲得CAD模型。

第二，加工工藝分析和規劃。

第三，對CAD模型作適合CAM編制的處理：（1）坐標系的確定；（2）隱藏部分對加工不產生影響的曲面，按曲面的性質進行分色或分層；（3）修補部分曲面；（4）增加安全曲面，如對邊緣曲面進行適當的延長；（5）對輪廓曲線進行修整；（6）構建刀具路徑限制邊界。

第四，加工參數設置：包括切削方式、加工對象、刀具及機械參數、加工程序參數設置等。

第五，生成刀具路徑。

第六，刀具路徑檢驗。

第七，后處理。

隨著CAD/CAM數控加工及快速成型等先進制造技術的不斷發展以及這些技術在模具行業的普及應用，制造領域正發生一場深刻的技術革命，傳統的二維設計及模擬量加工方式正逐步被基于產品三維數字化定義的數字化制造方式所取代。在這場技術革命中，掌握三維CAD/CAM軟件的使用，并用于數字化的設計與制造是其中的關鍵。目前國內流行的CAD/CAM軟件主要包括以下幾種：UG、PRO/E、CATIA、Mastercam、CAXA和Cimatron等等。各軟件的重心各有側重，市場占有份額也各有不同，當然也有很多綜合使用的情況?，F將這幾種軟件進行簡要的介紹和比較：

UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個產品工程解決方案，它為用戶的產品設計及加工過程提供了數字化造型和驗證手段。UG針對用戶的虛擬產品設計和工藝設計的需求，提供了經過實踐驗證的解決方案。UG的一個最大特點就是混合建模，從產品設計到模具設計到，再到加工、分析、渲染，幾乎無所不包。UG 的優勢還可體現在以下諸多方面：能夠提供可靠、精確的刀具路徑；刀具的使用沒有限制；多種走刀方式；可以設置不同的切削深度和多種進退刀方法等等。

Pro/Engineer操作軟件是美國參數技術公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數化著稱，是參數化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業界的認可和推廣，是現今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內產品設計領域占據重要位置。據筆者觀察，PRO/Engineer軟件進駐中國市場較早，市場占有份額也確實較大。

CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品，并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。CATIA 提供了較完備的設計能力，作為一個完全集成化的軟件系統，CATIA將機械設計、工程分析及仿真、數控加工和CATweb網絡應用解決方案有機地結合在一起，為用戶提供嚴密的無紙工作環境，特別是CATIA中的針對汽車、摩托車業的專用模塊，使CATIA擁有了較寬廣的專業覆蓋面，從而幫助客戶達到縮短設計生產周期、提高產品質量及降低費用的目的。所以，目前在汽車等行業的設計裝配企業，CATIA的優勢地位還是比較明顯的。

Mastercam是美國CNC Software Inc公司開發的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設計、體素拼合、數控編程、刀具路徑模擬及真實感模擬等功能于一身。Mastercam提供了設計零件外形所需的理想環境，其強大穩定的造型功能可設計出復雜的曲線、曲面零件。Mastercam9.0以上版本還支持中文環境，且價位適中，對廣大的中小企業來說是理想的選擇，是經濟有效地全方位的軟件系統，是工業界及學校廣泛采用的CAD/CAM系統。Mastercam數控編程具有以下特點：（1）加工方式多樣化；

（2）加工智能化；（3）具有10多種編程功能，支持高速加工。

CAXA制造工程師是北航海爾軟件有限公司研制開發的全中文、面向數控銑床和加工中心的三維CAD/CAM軟件。CAXA制造工程師采用原創Windows菜單和交互方式，全中文界面，便于輕松學習和操作，并且價格較低。CAXA制造工程師可以生成3～5軸的加工代碼，可用于加工具有復雜三維曲面的

零件。

Cimatron是著名軟件公司以色列Cimatron公司旗下的產品。多年來，在世界范圍內，從小的模具制造工廠到大公司的制造部門，Cimatron的CAD/CAM解決方案已成功被應用到企業加工和教學當中。Cimatron E8中文版數控加工過程分為：

（1）加載數模；（2）編排工藝，選擇合適的加工方法；（3）針對加工方法，定義加工參數，再進行綜合加工訓練。

如果可以精通幾種CAD/CAM軟件，綜合予以應用，往往能夠起到事半功倍的效果。

2結語

我國的制造業發展前景非常廣闊，國內外加工設備廠商已經普遍看好中國市場，隨著對產品設計質量與制造要求的不斷提高，掌握CAD/CAM技術的技術人才成為企業最為寶貴的財富，他們也是企業走向世界、提高產品競爭力的最根本基礎。目前我國這方面的專業人才卻非常缺乏。據了解，在目前就業形勢相當嚴峻的環境中，我國制造業CAD/CAM方面的技術人才卻供不應求。所以，在CAM軟件方面有較高造詣的技術人才，必將成為各制造行業的翹楚。

參考文獻

[1]衛兵工作室．CAM數控編程訓練集[M]．北京：清華大學出版社，2006．

[2]楊勝群，李海泳，等．UG NX4數控加工實用教程[M]．北京：清華大學出版社，2006.

[3]譚雪松，張鐵堅，鐘廷志．舉一反三——Mastercam X數控加工實戰訓練[M]．北京：人民郵電出版社，2008.

[4]于作功，張建柱．機械工程師——Cimatron E8中文版數控加工[M]．北京：人民郵電出版社，2009.

（責任編輯：王書柏）