CAD/CAM技術在數控激光切割機中的應用

周 丹，霍琦巖

沈陽機床(集團)有限責任公司鈑焊分公司技術部，遼寧 沈陽 110141

由于數控技術在現代工業領域的廣泛應用，有效提高了加工生產的質量和效率，同時也對鋼結構下料和切割工藝提出了更高的要求。在上世紀80年代，通常使用5-8單位的紙帶將NC指令輸入給機床以完成切割操作；在編制切割作業的程序時，首先要將NC代碼通過手工的方式輸入到穿孔機，穿孔機根據NC代碼生成紙帶。由于這種方法主要靠工作人員手工完成，因此在具體工作中很難避免產生差錯，而且提高了生產成本，為工作質量和生產效率帶來不利影響。而且，工作人員通過手工方式輸入NC程序的方法通常適用于套料切割，當應用不合適的套料時就更容易出現差錯，浪費生產材料。

當今，計算機技術的應用已經輻射到工業生產的各個領域，計算機輔助設計（CAD）以及計算機輔助制造（CAM）技術通過不斷的發展和完善，已經廣泛應用于加工生產中。工作人員在PC機中繪制出產品的設計圖并生成NC指令，再通過相關接口（DNC）或使用網絡線輸入到制造母機中，制造母機將根據工作人員的設計完成生產作業。特別是TOPS100系統的應用，有效的簡化了設計、編程和制造的過程。

1 產品圖形的構造

TOPS100系統為用戶提供了兩種繪制設計圖的方法，首先用戶可以使用TOPS100系統提供了DRAWING模塊完成繪制；另外，TOPS100系統還提供與其他CAD軟件進行數據交換的功能，并支持多種格式的數據。

1.1 基本圖形的繪制

工件的輪廓切割主要使用平面圖形，所以首先需要繪制鈑金工件平面設計圖。TOPS100在DRAWING模塊中為用戶提供了這方面的功能，用戶可以通過選擇CREATE功能菜單提供的點、線等基本繪制工具繪制產品設計圖，在CREATE2菜單下為用戶提供了更多高級繪圖工具選項，在MODIFY菜單下，為用戶提供了復制、鏡像、旋轉等圖形編輯工具，是工作人員在繪制圖形時有更多的方法，并且避免重復勞動，提高工作效率。

1.2 導入外部CAD圖樣

TOPS100系統支持DXF、MI、GRAH和IGES等文件格式，工作人員可以根據自己的工作習慣和具體條件，使用其他CAD軟件繪制產品的二維設計圖，然后導出為TOPS100所支持的文件格式，然后導入到TOPS100系統中進行處理。這樣使工作人員有更多的選擇，提高了工作人員的工作能力，同時也提高了工作效率。

2 切割工藝和NC程序的生成

2.1 切割工藝

TOPS100系統還為工作人員提供了強大的CAM功能模塊，TOPS100系統的核心功能設計使其非常適合應用在激光切割的工作中。激光切割的工作程序非常復雜，如果通過傳統的方法進行手工輸入將耗費工作人員大量的時間和精力。因此TOPS100系統提供了相關的功能模塊，并提供了大量的輔助工具，使工作人員可以更加方便、合理的定義相關參數。工作人員可以使用TOPS100系統提供的相關功能繪制或導入工件設計圖，并且保存為.GEO文件；如果進行套料制定后，保存類.TAF文件，然后根據需求在TOPS100系統中定義加工過程和相關參數，最后通過后處理模塊自動生成NC程序，工作人員可以根據需要對加工過程進行模擬操作。

2.2 NC程序的生成

工作人員首先繪制工件的設計圖，然后對制定相應的加工程序和參數，然后選擇菜單中的NC PROGRAM功能選項，TOPS100系統將根據工作人員的設置，按照DIN4o01為原則自動生成NC文件，并生成格式為.LST的文件，工作人員將.LST文件輸入到制造母機中，并根據工作人員的設置和相關參數完成工件加工工作。

NC程序有三個部分組成：NC程序的第一部分主要作用是用來規定單位信息，即定義加工工作的單位是制式；第二部分的主要作用是用來記錄制定工作表指針的相關信息。工作人員對加工工序的相關參數設定都保存在相應的工作表中，比如板材信息等。機器在執行加工程序時，會閱讀工作表中所保存的相關設置信息，并完成工作。第三部分的主要作用是用來記錄輪廓切割信息，主要包括工作人員制定的加工程序所對應的指令代碼。NC代碼由主程序代碼和子程序代碼組成，所有代碼與工作人員設計加工程序一一對應，并根據工作人員設定的順序依次執行。

3 結論

數控激光切割機使用CAD/CAM軟件后，在執行輪廓切割加工作業時，可以明顯提高工作質量和工作效率，工作人員可以通過可視化界面設計工件輪廓，并且根據具體需求設置相關參數，并且準確的對工作過程進行模擬，工作人員根據模擬功能對加工結果進行預覽，然后根據需求對相關參數和指令進行更改。有效的提高了工件的加工效率和加工質量。而且，很多CAD/CAM軟件還為工作人員提供了自動套料功能和混合套料功能，可以更加有效的利用材料，減少造成板材浪費。

目前我國應用CAD/CAM 軟件進行激光工藝加工還是以二維加工為主，還無法使用CAD/CAM 軟件完成對工件的立體加工。引起在加工工件時雖然提供了前期工作的加工效率和加工質量，但是對于復雜工件的加工和生產還沒有有效的辦法，從生產單位的總體生產進度的角度來衡量，收效并不明顯。當今，一些國外的一些技術領先的鈑金生產加工企業已經在生產中投入大型計算機和功能更加強大的軟件，在一個平臺完成加工設計、生產成本核算、生產工藝設計、制定生產計劃等多方面的工作，不但縮短了工作周期，還降低了生產成本，提高資源利用率和加工的精確度，因此發展大規模集成式數控加工系統，必將成為以后制造業的發展趨勢。

[1]梁桂芳.切剖技術手冊[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]王潤孝.機床數控原理與系統[M].西安：西北工業大學出版社，2003.