CAM关键技术
发布时间：2024-03-10 点击：126
1.数控编程技术及其发展
数控编程是目前cad/capp/cam系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。
在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。
1.1 数控编程的基本概念
数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point简称cl点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2 数控编程技术的发展概况
为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，mit设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为apt（automatically programmed tool）。其后，apt几经发展，形成了诸如aptii、aptiii（立体切削用）、apt（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、apt-ac（advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和apt-/ss（sculptured surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
采用apt语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素apt仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和cad数据库和capp系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。
针对apt语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、nc加工一体化的系统，称为为catia。随后很快出现了象euclid，ugii，intergraph，pro/engineering，mastercam及npu/gncp等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了cad和cam向一体化方向发展。到了80年代，在cad/cam一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（cims）及并行工程（ce）的概念。目前，为了适应cims及ce发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。
在集成化方面，以开发符合step（standard for the exchange of product model data）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。
2.nc刀具轨迹生成方法研究发展现状
数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。
2.1 基于点、线、面和体的nc刀轨生成方法
cad技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为csg和b-rep混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。
实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（slice），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。
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在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。
1.1 数控编程的基本概念
数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point简称cl点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2 数控编程技术的发展概况
为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，mit设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为apt（automatically programmed tool）。其后，apt几经发展，形成了诸如aptii、aptiii（立体切削用）、apt（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、apt-ac（advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和apt-/ss（sculptured surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
采用apt语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素apt仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和cad数据库和capp系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。
针对apt语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、nc加工一体化的系统，称为为catia。随后很快出现了象euclid，ugii，intergraph，pro/engineering，mastercam及npu/gncp等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了cad和cam向一体化方向发展。到了80年代，在cad/cam一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（cims）及并行工程（ce）的概念。目前，为了适应cims及ce发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。
在集成化方面，以开发符合step（standard for the exchange of product model data）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。
2.nc刀具轨迹生成方法研究发展现状
数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。
2.1 基于点、线、面和体的nc刀轨生成方法
cad技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为csg和b-rep混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。
实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（slice），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。
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