1 前言

　　到目前為止，計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）有狹義和廣義的兩個(gè)概念。CAM的狹義概念指的是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)，它包括CAPP、NC編程、工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂等。這是最初CAM系統(tǒng)的狹義概念。

　　到今天，CAM的狹義概念甚至更進(jìn)一步縮小為NC編程的同義詞。CAPP已被作為一個(gè)專門(mén)的子系統(tǒng)，而工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂則劃分給MRPⅡ/ERP系統(tǒng)來(lái)完成。

　　CAM的廣義概念包括的內(nèi)容則多得多，除了上述CAM狹義定義所包含的所有內(nèi)容外，它還包括制造活動(dòng)中與物流有關(guān)的所有過(guò)程（加工、裝配、檢驗(yàn)、存貯、輸送）的監(jiān)視、控制和管理。

　　而本文將對(duì)狹義的CAM中NC編程(CAM軟件)進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。

2 目前現(xiàn)狀

　　CAM(computer Aided Manufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造)的核心是計(jì)算機(jī)數(shù)值控制(簡(jiǎn)稱數(shù)控)，是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于制造生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程或系統(tǒng)。1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院首先研制成數(shù)控銑床。數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來(lái)控制機(jī)床。此后發(fā)展了一系列的數(shù)控機(jī)床，包括稱為“加工中心”的多功能機(jī)床，能從刀庫(kù)中自動(dòng)換刀和自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作位置，能連續(xù)完成銳、鉆、餃、攻絲等多道工序，這些都是通過(guò)程序指令控制運(yùn)作的，只要改變程序指令就可改變加工過(guò)程，數(shù)控的這種加工靈活性稱之為“柔性”。

　　前面說(shuō)了CAM技術(shù)是指產(chǎn)品從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)。

　　因此CAM并不能單獨(dú)存在，而是承接CAD技術(shù)依靠CAD技術(shù)以及CAPP來(lái)提供原始的數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)編程活動(dòng)。

　　2.1 數(shù)控編程原理

　　所謂數(shù)控編程是根據(jù)來(lái)自CAD的零件幾何信息和來(lái)自CAPP的零件工藝信息自動(dòng)或在人工干預(yù)下生成數(shù)控代碼的過(guò)程。

　　數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的控制部分，它根據(jù)輸入的零件圖紙信息、工藝過(guò)程和工藝參數(shù)，按照人機(jī)交互的方式生成數(shù)控加工程序，然后通過(guò)電脈沖數(shù)，再經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)機(jī)床部件作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

　　傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床（NC）上，零件的加工信息是存儲(chǔ)在數(shù)控紙帶上的，通過(guò)光電閱讀機(jī)讀取數(shù)控紙帶上的信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的加工控制。后來(lái)發(fā)展到計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC），功能得到很大的提高，可以將一次加工的所有信息一次性讀入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，從而避免了頻繁的啟動(dòng)閱讀機(jī)。更先進(jìn)的CNC機(jī)床甚至可以去掉光電閱讀機(jī)，直接在計(jì)算機(jī)上編程，或者直接接收來(lái)自CAPP的信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。后一種CNC機(jī)床是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)常具有以下功能：

　　(1)多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)控制；(2)刀具位置補(bǔ)償；(3)系統(tǒng)故障診斷；(4)在線編程；(5)加工、編程并行作業(yè)；(6)加工仿真；(7)刀具管理和監(jiān)控；(8)在線檢測(cè)。

　　然而大多數(shù)的編程軟件并不是單純的CAM軟件，而是集CAD，CAE，CAM與一體的高級(jí)設(shè)計(jì)軟件，亦或者時(shí)集CAD，CAM與一體。因而我們接觸到的就是CAD/CAM技術(shù)。

　　2.2 具體事例

　　例如某進(jìn)口品牌3D激光切管機(jī)，其使用的編程軟件為自身設(shè)計(jì)（設(shè)備自帶），編程軟件本身具備：

　　①制品設(shè)計(jì)以及繪圖功能。　　通過(guò)上述功能，可以制作常見(jiàn)的管材截面尺寸。也就是說(shuō)軟件具備簡(jiǎn)單的CAD功能。

　?、诘毒呶恢醚a(bǔ)償。通過(guò)補(bǔ)償減少光束的影響。

　　以上說(shuō)明本CAM軟件已經(jīng)具備目前較先進(jìn)的CNC軟件的大部分功能。

　　另外一款針對(duì)某激光切割機(jī)開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)2D激光切割排版軟件同樣具備CAD功能，可以構(gòu)建二維圖形，并進(jìn)行編輯。同時(shí)具備以下功能：

　　(1)多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)控制；(2)刀具位置補(bǔ)償；(3)系統(tǒng)故障診斷；(4)加工、編程并行作業(yè)；(5)加工仿真。

　　結(jié)合以上兩款CAM編程軟件以及其他編程軟件可以分析得出大部分的CAM軟件集CAD與一體。

　　這也是目前CAM編程軟件的趨勢(shì)。因此CAM/CAD集成化、一體化、自動(dòng)化、智能化成為可能。

　　另外，上述兩款軟件除了上述功能外，還有其他功能。

　　從上圖中可以看出，CAM軟件編程中有“光束補(bǔ)償”功能，主要作用為減少激光切割時(shí)割炬對(duì)尺寸的影響。此外“自動(dòng)回避”功能，可以合理調(diào)整切割時(shí)的切割角度，在切割異型管時(shí)，可以有效避開(kāi)管壁避免干涉。CAM系統(tǒng)不僅可繼承并智能化判斷工藝特征，而且具有模型對(duì)比、殘余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優(yōu)化，效率更高。同時(shí)面向整體模型的形式也具有對(duì)工件包括夾具的防過(guò)切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工藝要求，并開(kāi)放工藝相關(guān)聯(lián)的工藝庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、材料庫(kù)和刀具庫(kù)，使工藝知識(shí)積累、學(xué)習(xí)、運(yùn)用成為可能。

　　但是我們通過(guò)上圖可以看出，CAM軟件目前向一體化發(fā)展，但是卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CAPP的蹤影。

　　我們?cè)谑褂肅AM軟件編程的時(shí)候，通過(guò)人機(jī)交互，最終編制出NC程序。但是卻沒(méi)有也不能同時(shí)做出工藝性文件。必須在后續(xù)使用純?nèi)斯し绞窖a(bǔ)充完成相應(yīng)NC程序的工藝文件，來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行完成的工作。

3 總結(jié)

　　經(jīng)過(guò)對(duì)部分CAM軟件進(jìn)行實(shí)際使用以及分析，我們可知CAD/CAPP/CAM需要在信息流上集成一體、無(wú)縫連接，但往往忽略了企業(yè)在生產(chǎn)組織與管理上要對(duì)CAD、CAPP、CAM在應(yīng)用場(chǎng)合、操作人員、系統(tǒng)功能上按照生產(chǎn)布局合理安排。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成功應(yīng)用已經(jīng)為此奠定了基礎(chǔ)。CAM系統(tǒng)及操作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，致使因不了解現(xiàn)場(chǎng)情況造成不應(yīng)有的反復(fù)，浪費(fèi)了時(shí)間，降低了效率，甚至造成廢品。

　　傳統(tǒng)的CAM系統(tǒng)不僅要求操作人員有深厚的工藝知識(shí)背景，還需要有很高的CAD應(yīng)用技巧。我們調(diào)查后發(fā)現(xiàn)單純的現(xiàn)場(chǎng)操作人員有對(duì)CAM編程軟件有比較強(qiáng)烈的操作需求，但是因?yàn)椴痪邆銫AD技能，不能較好的運(yùn)用。而編程人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作不了解，僅僅從理論層面上進(jìn)行設(shè)置知識(shí)庫(kù)，利用現(xiàn)有知識(shí)庫(kù)，使之與現(xiàn)場(chǎng)操作造成斷層。如要真正合理使用則需要1至3年的培訓(xùn)實(shí)踐才能成為稱職的工作人員。因此對(duì)CAM的應(yīng)用普及造成了極大的困難，故企業(yè)迫切需要新一代的易學(xué)易用、易于普及、高智能化、專業(yè)性強(qiáng)的CAM系統(tǒng)。

　　我認(rèn)為目前的CAM軟件中集成CAD功能在目前來(lái)說(shuō)就是種雞肋?，F(xiàn)實(shí)使用中，很少能用到CAM中集成的CAD來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本上是使用其它的軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就其本身繪圖設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)不如二維的AUTOCAD等/三維的CROE等軟件的效率高。但是如果完全摒棄的話可能又會(huì)缺乏CAD的支持。

缺點(diǎn)：

　　1)不能有效地利用CAD模型的幾何信息，無(wú)法自動(dòng)提取模型的工藝特征，只能夠人工提取，甚至靠重新模擬計(jì)算來(lái)取得必要的控制信息，無(wú)疑增大了操作的煩瑣性，影響了編程質(zhì)量與效率。致使系統(tǒng)的自動(dòng)化程度與智能化程度很低。

　　2)局部加工計(jì)算方式靠人工或半自動(dòng)進(jìn)行仿過(guò)切處理，因不是面向整體模型為編程對(duì)象，系統(tǒng)沒(méi)有從根本上杜絕過(guò)切現(xiàn)象產(chǎn)生的可能，因而不適合高速加工等新工藝在高速條件下對(duì)安全的要求。

　　新一代的CAM系統(tǒng)將CAM的智能化、自動(dòng)化、專業(yè)化推到一個(gè)新的高度，更快地滿足現(xiàn)有生產(chǎn)與管理的特定要求，同時(shí)新手段的引入也會(huì)使管理方式發(fā)生相應(yīng)的變化，使生產(chǎn)過(guò)程更規(guī)范、更合理。新一代的CAM系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)下與CAD系統(tǒng)集成，充分利用了CAD幾何信息，又能按專業(yè)化分工，合理地安排系統(tǒng)在空間的分布。降低人員的綜合性要求，提高了專業(yè)化要求，會(huì)使操作人員的構(gòu)成發(fā)生相應(yīng)的變化；同時(shí)，由于CAM系統(tǒng)專業(yè)化、智能化、自動(dòng)化水平的提高，將導(dǎo)致機(jī)側(cè)編程(Shop Programming)方式的興起，改變CAM編程與加工人員及現(xiàn)場(chǎng)分離的現(xiàn)象。此外今后的CAM系統(tǒng)將會(huì)將CAPP作為集成領(lǐng)域，將其集成發(fā)展。在編制生產(chǎn)程序的同時(shí)，逐步使工藝庫(kù)、知識(shí)庫(kù)的完善，將來(lái)CAPP就會(huì)有相應(yīng)的發(fā)展。逐步以實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM按科學(xué)意義上的一體化集成。

　　經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，CAM在市場(chǎng)需求、理論基礎(chǔ)及外圍技術(shù)等方面的準(zhǔn)備已經(jīng)成熟，我們有理由相信今后的幾年將是CAM技術(shù)創(chuàng)新的火熱年代。作為應(yīng)用性終端技術(shù)，CAM市場(chǎng)將是群雄并起，多種系統(tǒng)并存的局面，CAM市場(chǎng)永遠(yuǎn)不會(huì)有霸主。今后CAM的發(fā)展與走勢(shì)，只能是由市場(chǎng)需求決定?？梢钥隙ǖ氖?，CAM的發(fā)展一定是朝著網(wǎng)絡(luò)化、專業(yè)集成化的方向發(fā)展，一定是朝著方便、快捷、智能、自動(dòng)化的方向發(fā)展。