CAD/CAM技术在数控激光切割机中的应用

周 丹，霍琦岩

沈阳机床(集团)有限责任公司钣焊分公司技术部，辽宁 沈阳 110141

由于数控技术在现代工业领域的广泛应用，有效提高了加工生产的质量和效率，同时也对钢结构下料和切割工艺提出了更高的要求。在上世纪80年代，通常使用5-8单位的纸带将NC指令输入给机床以完成切割操作；在编制切割作业的程序时，首先要将NC代码通过手工的方式输入到穿孔机，穿孔机根据NC代码生成纸带。由于这种方法主要靠工作人员手工完成，因此在具体工作中很难避免产生差错，而且提高了生产成本，为工作质量和生产效率带来不利影响。而且，工作人员通过手工方式输入NC程序的方法通常适用于套料切割，当应用不合适的套料时就更容易出现差错，浪费生产材料。

当今，计算机技术的应用已经辐射到工业生产的各个领域，计算机辅助设计（CAD）以及计算机辅助制造（CAM）技术通过不断的发展和完善，已经广泛应用于加工生产中。工作人员在PC机中绘制出产品的设计图并生成NC指令，再通过相关接口（DNC）或使用网络线输入到制造母机中，制造母机将根据工作人员的设计完成生产作业。特别是TOPS100系统的应用，有效的简化了设计、编程和制造的过程。

1 产品图形的构造

TOPS100系统为用户提供了两种绘制设计图的方法，首先用户可以使用TOPS100系统提供了DRAWING模块完成绘制；另外，TOPS100系统还提供与其他CAD软件进行数据交换的功能，并支持多种格式的数据。

1.1 基本图形的绘制

工件的轮廓切割主要使用平面图形，所以首先需要绘制钣金工件平面设计图。TOPS100在DRAWING模块中为用户提供了这方面的功能，用户可以通过选择CREATE功能菜单提供的点、线等基本绘制工具绘制产品设计图，在CREATE2菜单下为用户提供了更多高级绘图工具选项，在MODIFY菜单下，为用户提供了复制、镜像、旋转等图形编辑工具，是工作人员在绘制图形时有更多的方法，并且避免重复劳动，提高工作效率。

1.2 导入外部CAD图样

TOPS100系统支持DXF、MI、GRAH和IGES等文件格式，工作人员可以根据自己的工作习惯和具体条件，使用其他CAD软件绘制产品的二维设计图，然后导出为TOPS100所支持的文件格式，然后导入到TOPS100系统中进行处理。这样使工作人员有更多的选择，提高了工作人员的工作能力，同时也提高了工作效率。

2 切割工艺和NC程序的生成

2.1 切割工艺

TOPS100系统还为工作人员提供了强大的CAM功能模块，TOPS100系统的核心功能设计使其非常适合应用在激光切割的工作中。激光切割的工作程序非常复杂，如果通过传统的方法进行手工输入将耗费工作人员大量的时间和精力。因此TOPS100系统提供了相关的功能模块，并提供了大量的辅助工具，使工作人员可以更加方便、合理的定义相关参数。工作人员可以使用TOPS100系统提供的相关功能绘制或导入工件设计图，并且保存为.GEO文件；如果进行套料制定后，保存类.TAF文件，然后根据需求在TOPS100系统中定义加工过程和相关参数，最后通过后处理模块自动生成NC程序，工作人员可以根据需要对加工过程进行模拟操作。

2.2 NC程序的生成

工作人员首先绘制工件的设计图，然后对制定相应的加工程序和参数，然后选择菜单中的NC PROGRAM功能选项，TOPS100系统将根据工作人员的设置，按照DIN4o01为原则自动生成NC文件，并生成格式为.LST的文件，工作人员将.LST文件输入到制造母机中，并根据工作人员的设置和相关参数完成工件加工工作。

NC程序有三个部分组成：NC程序的第一部分主要作用是用来规定单位信息，即定义加工工作的单位是制式；第二部分的主要作用是用来记录制定工作表指针的相关信息。工作人员对加工工序的相关参数设定都保存在相应的工作表中，比如板材信息等。机器在执行加工程序时，会阅读工作表中所保存的相关设置信息，并完成工作。第三部分的主要作用是用来记录轮廓切割信息，主要包括工作人员制定的加工程序所对应的指令代码。NC代码由主程序代码和子程序代码组成，所有代码与工作人员设计加工程序一一对应，并根据工作人员设定的顺序依次执行。

3 结论

数控激光切割机使用CAD/CAM软件后，在执行轮廓切割加工作业时，可以明显提高工作质量和工作效率，工作人员可以通过可视化界面设计工件轮廓，并且根据具体需求设置相关参数，并且准确的对工作过程进行模拟，工作人员根据模拟功能对加工结果进行预览，然后根据需求对相关参数和指令进行更改。有效的提高了工件的加工效率和加工质量。而且，很多CAD/CAM软件还为工作人员提供了自动套料功能和混合套料功能，可以更加有效的利用材料，减少造成板材浪费。

目前我国应用CAD/CAM 软件进行激光工艺加工还是以二维加工为主，还无法使用CAD/CAM 软件完成对工件的立体加工。引起在加工工件时虽然提供了前期工作的加工效率和加工质量，但是对于复杂工件的加工和生产还没有有效的办法，从生产单位的总体生产进度的角度来衡量，收效并不明显。当今，一些国外的一些技术领先的钣金生产加工企业已经在生产中投入大型计算机和功能更加强大的软件，在一个平台完成加工设计、生产成本核算、生产工艺设计、制定生产计划等多方面的工作，不但缩短了工作周期，还降低了生产成本，提高资源利用率和加工的精确度，因此发展大规模集成式数控加工系统，必将成为以后制造业的发展趋势。

[1]梁桂芳.切剖技术手册[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]王润孝.机床数控原理与系统[M].西安：西北工业大学出版社，2003.