黄韶炜

（江苏省张家港中等专业学校，张家港 215600）

随着制造技术快速发展，数控机床工业应用范围逐渐变广，普通机床已经无法满足现实工作的发展需求。由于数控机床操作具有一定困难性，再加上编程工作量相对较大，导致数控机床使用效率无法提升。为解决此种问题，需要将计算机辅助技术和制造一体化技术与数控机床加工技术进行融合，从而在节省设计时间的情况下，提升产品的设计精度。CAD/CAM技术是制造行业不可缺少的核心技术类型，同时也代表着制造业未来的发展方向。

1 CAD/CAM技术介绍

1.1 CAD技术

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）技术能够通过计算机对图形设备进行处理，为工作人员开展日常工作提供稳定基础。从工程设计角度来看，通过使用信息技术，可以减轻日常工作负担，还可以通过计算机技术完成数据比对分析。在这一过程中，无论是数据还是图片，都可以通过计算机进行储存与管理，且检索速度相对较快。设计人员在设计初始阶段，可以将烦琐的工作交给计算机完成，由计算机自动生成设计结果，并帮助工作人员判断设计的可行性。使用计算机可以完成图形编辑，减轻工作人员的日常工作负担。工作人员可以将大量精力放在设计本身，从而在保证设计质量的同时，提升设计效率。

1.2 CAM技术

计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）的核心技术为计算机数字控制。此种系统可以合理应用于制造生产领域和工程领域，通过软件分析的方法确定系统功能，保证系统处理能力。

2 数控技术和CAD/CAM

2.1 数控技术和数控机床

数控机床属于一种自动化机床类型，在数字机床控制系统中，可以根据逻辑原理编写控制编码，通过代码的方式保证信息载体的输入质量，最后通过合理的运算完成对各种信号的控制。从控制机床动作方面来看，数控机床可根据图纸要求或图形尺寸，自动实现零件加工。另外，数控机床可以解决零件精度和复杂性等方面的问题，具有零件处理高效性特点，同时代表着机床控制技术未来的发展方向。

数控技术属于特殊的机械加工技术，其中包含监控检测技术和微电子技术。自动控制技术有着技术集成的特点，属于新兴技术类型，目前广泛应用在工业领域。数控技术发展需要将自动化技术作为核心，目前市场中出现了多种高性能一体化产品，在增加工业产能的同时，提升了生产效率，同时保证了产品加工精度。现代数控系统主要使用伺服系统，在系统内部结构中需要明确电机位置和电流的流转速度，通过合理的控制手段，保证机床数控系统可以生产出合格的机械零件。另外，若要为软件编程提供良好的环境，数控系统仍然需要针对自身缺陷进行完善，以实现快速完成故障诊断的功能，从而增强数控机床的加工能力，缩短数控机床加工时间。

2.2 CAD/CAM一体化

在CAD/CAM一体化过程中，需要以精准锻件为基础构建3D模型，其中主要包含模具设计和有限元模型分析。通过精准软件测量方法，能够满足3D模型的传递需求，解决二维图纸信息传递不准确的问题，从而保证设计方案满足产品生产需求。

CAD/CAM技术在实施过程中需要得到数控加工设备和工作站的支持。在开展测量工作时需要配置CAD软件，目前使用的大部分CAD软件都可输出通用文件格式，从而保证CAM和CAD的统一性。CAD/CAM冠用材料参数如表1所示。

表1 CAD/CAM冠用材料参数

CAD/CAM技术主要具有以下优势：首先，在模型设计过程中，可以精准实现软件检测，保证模型的封闭性；其次，在3D模型设计中，可以为精准锻炼创造良好的空间，从而解决模具错误问题；最后，通过构建完善的3D模型可以解决信息传递方面存在的问题，合理消除信息传递错误，并确定模型往返次数，保证交货周期符合现实标准。

3 CAD/CAM数控加工的程序设计过程

在目前的CAD/CAM数控加工过程中，要完成加工操作，需要先使用计算机软件进行数控编程。目前可使用的软件相对较多，如UG、3DMAX和SolidWorks等。这些软件的功能较为强大，具有三维立体建模设计、机械制造加工仿真和直接生成数控程序等多项功能，并且在生成数控程序后即可进行数控加工的相关操作。具体来看，利用计算机软件进行数控编程的步骤主要分为以下几部分。

第一，对需要加工的零件进行建模。在建模环节中，通常采用实体建模这种方式。该步骤是进行整个零件设计的基础。

第二，在建模完成后对所加工的零件进行设计。设计时，设计人员可以利用计算机软件平台充分展现零件的实际效果，以获得满意的设计成果。同时，在设计的过程中，为确保设计的准确性以及科学合理性，需要在明确相关软件的使用方法的基础上，按照设计的基本要求，以“先整体后部分”的设计原则逐步进行设计，即先完成整体轮廓，再逐步填充细节。在这一过程中，通常涉及计算机软件中的多项功能，如直线、曲线、拉伸、切除等。在零件设计完成后，需要在软件中对各个零件进行模拟拼接，以验证整体的设计效果。

第三，标记设计的零件参数，包括斜面角度和边长。在这一环节中，重点是确定这些参数是否对整体存在影响。若存在影响，则需要对相关参数进行修正，以确保所有零件的尺寸参数保持一致，从而为后续的数控加工环节提供重要的保障。另外，在一些特殊工作中，第二步和第三步的工作可以同时进行。

第四，使用计算机软件中的仿真加工技术对已设计好的模型进行仿真加工，以检验是否出现加工工艺方面的错误。由于仿真加工不需使用实体材料，因此使用软件仿真减少了原材料的浪费情况。

第五，利用相关的计算机软件直接生成数控加工程序。这一步骤是最为重要的步骤，上述步骤均为此步骤的准备工作。在仿真加工环节顺利完成后，可使用软件中的导出功能直接导出程序文件，不再需要重新编写程序。

除此之外，为实现高效利用程序文件，构建高效的信息通信机制也是不可或缺的一项内容。为实现这一目标，通常需要基于互联网技术构建三层级的信息通信机制，分别为应用层、服务层和数据库层。其中：应用层的主要作用是提供生产加工的控制信息，以实现信息交互，主要基于远程服务进行；服务层的主要作用是通过网络接收相关信息，以响应应用层的操作，同时可对接收到的相关信息进行查询和调用，主要基于公共对象请求代理体系结构（Common Object Request Broker Architecture，CORBA）分布式控制方式进行；数据库层主要进行数控程序文件、工艺信息以及机械制造资源的存储等工作，并通过Java数据库连接实现数据库的直接访问。

4 CAD/CAM数控加工过程

在数控加工过程中，若要合理使用CAD/CAM技术，需要先了解总体框图。同时，若想保证数控加工质量，需要借助CAD优势完成数据建模，并和制造技术进行有效结合。

4.1 CAD结合建模

在CAD/CAM技术中，建模技术可以完成现实物体的属性转化，并通过数据的方式注入计算机内部，从而实现计算机全方位分析。在产品定义过程中，需要在计算机内部构建完善的数值模型和数字信息，以合理寻找产品信息化源头，才能做好产品设计分析和图纸生成工作，保证数控加工仿真效果，预防受到外界因素干扰。在生产管理过程中，需要提供相关产品的真实信息，将信息技术作为制造业的前提条件，从而展现CAD/CAM技术的优势。另外，在了解零部件结构和尺寸信息的情况下，需要根据适当比例完成实体几何建模，然后将数据保存在磁盘上，将其作为数控加工的基础条件。

4.2 数控工艺生产

根据CAD系统中出现的相关数据，在模块完成零部件加工处理后，需要了解各项任务条件，如数据自动交换和机床的选择等，在方案选择过程中需要留有余量，根据设备加工尺寸自动完成求解。在使用CAM软件时，需要及时了解刀具轨迹，通过合理的连接命令将各种刀具轨道首尾相接，以保障机床作业效果。在获取刀位数据过程中，需要了解中心轨迹和刀具的姿态，在了解系统特征的情况下，使用计算方法保证获取数据的稳定性。

4.3 数控程序生成和加工方式

根据数控机床控制条件，需要合理应用刀位数据和辅助信息，以完成刀位数据的有效处理。根据数控系统的相关指令和程序特点，数控机床要能够保证零部件加工质量，并且能够将数据直接输送到数控系统中。通过系统生成NC代码时，需要及时完成三维图像仿真，并使用数控机床对数据进行验证，以预防出现加工误差。此外，还需使用NC程序查看系统运行是否可以满足加工标准，在出现加工问题时需要及时修正NC程序，以便于快速完成数控加工工作，保证结果符合要求。

5 CAD/CAM技术发展趋势

CAD/CAM技术发展具有集成化特点，在数控加工系统中能够将不同软件有效结合，并通过同一方法进行控制，从而及时完成数据提取和交换，最终实现数据共享，同时在保证系统数据稳定流通的情况下，提升各程序运行质量。通过了解国内外大量数据可以得出，CAD运行系统的效率需要通过其他程序进行体现。在CAM系统没有得到CAD系统支持的情况下需要耗损大量资金引进先进的设备。即便如此，设备的使用效果也无法得到保障。在系统应用过程中，需要得到完善的程序支持，将数据作为计划依据，并严格按照标准进行执行，才能达到理想的控制效果。在未来发展中，CAD和CAM系统能够实现完美结合，从而消除信息孤岛问题，取得良好的工作效果。

6 结语

在新时代背景下，产业对于数控加工技术有了全新要求，传统数控加工技术已经不能满足现代化产业的发展需求。随着信息技术的快速发展，CAD/CAM技术得到了广泛应用，并逐渐在数控加工领域占据重要地位。目前，CAD/CAM技术正朝着日益完善的方向发展。在数控零件加工过程中，若合理使用CAD/CAM技术，可以逐渐缩短生产周期，提高产品的生产加工效率。