浅谈CAM技术及其软件发展现状

娄婷

摘要：随着市场经济的高速发展，社会对制造业的各项指标要求越来越高，企业之间的竞争之战也愈演愈烈。由于软件科技的参与，制造业的效率与精度也日新月异，与以往不可同日而语。我国从一个制造业大国向一个制造业强国的发展，离不开CAM技术甚至柔性制造系统的合理运用。与此同时，更广阔的市场也呼唤更多国产自主品牌CAD/CAM软件的开发。文章对CAM技术及其软件发展现状进行了论述。

关键词：CAM技术；制造业；加工软件；NC编程

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）19-0007-03

1概述

CAM是计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）的英文缩写，是一项利用计算机软、硬件协助人完成产品的设计与制造的技术。在如下方面有所应用：

汽车——CAM强大的铣削功能对于加工注塑模具、铸造模具和冲压模具以及精加工都极为合适。

航空航天——制造飞机机身和涡轮发动机的零部件都需要多轴加工的能力，CAM系统可以很好地满足这些需求。

日用消费品/高科技产品——CAM系统可以直接满足日用消费品和高科技产品制造商对注塑模具加工制造的需要，还支持对STL模型的直接加工，可以帮助用户快速地将原型转化为模具。

通用机械——CAM系统为通用机械工业提供了多种专业的解决方案，比如高效率的平面铣削、针对铸造件及焊接件的精细加工以及大批量的零部件车加工和钻孔加工，对于通用产品特征的加工可实现高效的自动化。

一个优秀CAM编程技术员的知识应该是多方面的，而且要具备独立综合运用各方面知识的能力。这些能力大体可以分为以下三个方面：

第一，学习CAD/CAM软件，应重点掌握核心功能（一般占20%）的学习。

第二，培养标准化、规范化的工作习惯，对于常用的加工工艺过程应进行标准化的参数设置，并形成标准的参数模板，在各种产品的数控编程中尽可能直接使用这些标准的参数模板，以减少操作的复杂度，提高操作的可靠性。

第三，重视加工工艺的经验积累，熟悉所使用的数控机床、刀具、加工材料的特性，以便使工艺参数设置更为合理。

NC程序的质量是衡量NC程序员水平的关键指标。其判定标准可归纳为：（1）完备性：即不存在加工残留区域；（2）误差控制：包括插补误差控制、残留高度（表面粗糙度）控制等；（3）加工效率：即在保证加工精度的前提下加工程序的执行时间是否较短；（4）安全性：指程序对可能出现的让刀、漏刀、撞刀及过切等不良现象的防范措施和效果；（5）工艺性：包括进/退刀设置，刀具选择、加工工艺规划（如加工流程及余量分配等）、切削方式（刀轨形式选择）、接刀痕迹控制以及其他工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削方向、切削深度）的设置等；（6）其他：如对机床及刀具的损耗程度、程序的规范化程度等。

无论使用哪种软件进行加工，NC编程基本过程及内容都包括以下方面：

第一，获得CAD模型。

第二，加工工艺分析和规划。

第三，对CAD模型作适合CAM编制的处理：（1）坐标系的确定；（2）隐藏部分对加工不产生影响的曲面，按曲面的性质进行分色或分层；（3）修补部分曲面；（4）增加安全曲面，如对边缘曲面进行适当的延长；（5）对轮廓曲线进行修整；（6）构建刀具路径限制边界。

第四，加工参数设置：包括切削方式、加工对象、刀具及机械参数、加工程序参数设置等。

第五，生成刀具路径。

第六，刀具路径检验。

第七，后处理。

随着CAD/CAM数控加工及快速成型等先进制造技术的不断发展以及这些技术在模具行业的普及应用，制造领域正发生一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，掌握三维CAD/CAM软件的使用，并用于数字化的设计与制造是其中的关键。目前国内流行的CAD/CAM软件主要包括以下几种：UG、PRO/E、CATIA、Mastercam、CAXA和Cimatron等等。各软件的重心各有侧重，市场占有份额也各有不同，当然也有很多综合使用的情况。现将这几种软件进行简要的介绍和比较：

UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG的一个最大特点就是混合建模，从产品设计到模具设计到，再到加工、分析、渲染，几乎无所不包。UG 的优势还可体现在以下诸多方面：能够提供可靠、精确的刀具路径；刀具的使用没有限制；多种走刀方式；可以设置不同的切削深度和多种进退刀方法等等。

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。据笔者观察，PRO/Engineer软件进驻中国市场较早，市场占有份额也确实较大。

CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。CATIA 提供了较完备的设计能力，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计、工程分析及仿真、数控加工和CATweb网络应用解决方案有机地结合在一起，为用户提供严密的无纸工作环境，特别是CATIA中的针对汽车、摩托车业的专用模块，使CATIA拥有了较宽广的专业覆盖面，从而帮助客户达到缩短设计生产周期、提高产品质量及降低费用的目的。所以，目前在汽车等行业的设计装配企业，CATIA的优势地位还是比较明显的。

Mastercam是美国CNC Software Inc公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一身。Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。Mastercam9.0以上版本还支持中文环境，且价位适中，对广大的中小企业来说是理想的选择，是经济有效地全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。Mastercam数控编程具有以下特点：（1）加工方式多样化；

（2）加工智能化；（3）具有10多种编程功能，支持高速加工。

CAXA制造工程师是北航海尔软件有限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。CAXA制造工程师采用原创Windows菜单和交互方式，全中文界面，便于轻松学习和操作，并且价格较低。CAXA制造工程师可以生成3～5轴的加工代码，可用于加工具有复杂三维曲面的

零件。

Cimatron是著名软件公司以色列Cimatron公司旗下的产品。多年来，在世界范围内，从小的模具制造工厂到大公司的制造部门，Cimatron的CAD/CAM解决方案已成功被应用到企业加工和教学当中。Cimatron E8中文版数控加工过程分为：

（1）加载数模；（2）编排工艺，选择合适的加工方法；（3）针对加工方法，定义加工参数，再进行综合加工训练。

如果可以精通几种CAD/CAM软件，综合予以应用，往往能够起到事半功倍的效果。

2结语

我国的制造业发展前景非常广阔，国内外加工设备厂商已经普遍看好中国市场，随着对产品设计质量与制造要求的不断提高，掌握CAD/CAM技术的技术人才成为企业最为宝贵的财富，他们也是企业走向世界、提高产品竞争力的最根本基础。目前我国这方面的专业人才却非常缺乏。据了解，在目前就业形势相当严峻的环境中，我国制造业CAD/CAM方面的技术人才却供不应求。所以，在CAM软件方面有较高造诣的技术人才，必将成为各制造行业的翘楚。

参考文献

[1]卫兵工作室．CAM数控编程训练集[M]．北京：清华大学出版社，2006．

[2]杨胜群，李海泳，等．UG NX4数控加工实用教程[M]．北京：清华大学出版社，2006.

[3]谭雪松，张铁坚，钟廷志．举一反三——Mastercam X数控加工实战训练[M]．北京：人民邮电出版社，2008.

[4]于作功，张建柱．机械工程师——Cimatron E8中文版数控加工[M]．北京：人民邮电出版社，2009.

（责任编辑：王书柏）