国内外应用现状

CAM技术发展历程简介

CAM技术发展的两个主要阶段。第一代是APT阶段，20世纪60年代在专业系统上开发的编程机及部分编程软件如:FANOC、Semmes编程机,系统结构为专机形式,基本处理方式是人工或辅助式直接计算数控刀路。但其存在功能差、操作困难、专机专用等缺陷。第二代是曲面CAM系统阶段，其系统结构一般是CAD/CAM混合系统,较好的利用CAD模型,以几何信息作为最终的结果,自动生成加工刀路。自动化、智能化程度得到了大幅度提高,具有代表性的是CAMWorks、UG CAM、FeatureCAM等。基本特点是面向局部曲面的加工方式,表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关,而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。

国外CAM技术应用状况

二战后期，美国空军为了能高质量的加工复杂的飞机零件，和麻省理工学院(the Massachusetts Institute of Technology或MIT)合作研制成功了对机床加工过程的数字控制（Numerical Control或NC）。据美国 FTS公司调查 , CAD/CAM 技术在国外的应用已经非常成熟。其工业部门的应用 , 按其重要性依次排序为 : 航空航天 、电子技术 / 计算机 、汽车工业 、半导体 / 光电技术 、军事 / 国防工业 、 工程 /建筑 业 、金属加工 /成形 、化学/石油工业 、橡胶/塑料工业 、电气设备等领域 。在工业发达的 国家 , CAD/ CAM 技术的应用已迅速从军事工业向 民用 工业扩展 , 由大型企业 向中小企业推广 , 由高技术领域的应用向日用家电 、轻工产 品的设计和制造中普及 。

国内CAM技术应用状况

我国CAM技术的研究工作起步于60年代末,可以说与工业发达国家基本同步“六五”期间,个别大型企业和设计部门成套引进了CAM系统,并在此基础上开发和应用。但国内CAM技术的应用不是很普遍,原因是许多国有企业效益不佳,没有经济实力购买数控设备或软件,而大多数乡镇企业缺少像国企那样的技术队伍,使CAM技术得不到推广应用。当前,我国使用CAM技术最多的仍然是国家扶持的航空航天工业、造船业等。

 

CAM技术发展趋势

加工知识库标准化

CAM 系统可建立标准的加工知识库。标准加工知识库在 CAM设计中，可以随时调用，利用标准加工工艺方案对不同零部件相同特征采用最佳实践经验实现零部件加工路径设计及数控编程等工作。同时支持基于非标准加工知识库，利用系统自身的特征识别技术，可以方便地自定义加工工艺路线，从而实现加工路径模拟及自动化数控编程等。

集成化

正如电脑芯片的集成化趋势一样，集成化仍是当前CAM技术发展的一个重要方向。未来的CAM技术将是集CAM、CAD、CAE、CAPP、PDM等为一体，以CAD/CAM系统为平台，综合运用各种先进的设计制造技术，集百家之长，实现高柔性、高效率、高回报的三高目的。

智能化

CAM系统的智能化是充分运用高度智能化的计算机系统，引入知识工程产生智能CAM系统，这种智能性表现为：（1）智能的支持设计者，并且人机接口也是智能的；（2）具有推理能力，是不熟练的设计者也能做出好的设计。

CAMWorks是一款基于直观的实体模型的CAM软件，提供了真正的基于知识的加工能力。CAMWorks在自动可加工特征识别(AFR)以及交互特征识别 (IFR)方面处于国际领先地位。CAMWorks提供了真正跟随设计模型变化的加工自动关联，消除了设计更新后重新进行编程上的时间浪费。

CAMWorks是由Geometric Technologies,Inc几何公司研制开发的一款成熟的智能制造工具，在欧美各大制造企业中应用已近10几年。几何公司于1994年成立，总部位于印度孟买，并且在国家股票交易所上市。在美国、法国、罗马尼亚、印度、中国等10个国家拥有近4600名员工。几何公司被CMMI软件研究所评估为5星，并且通过了SO9001：2000体系认证，是SolidWorks公司的黄金认证产品合作伙伴。

几何公司的技术业务团队致力于开发提升设计与制造生产力的尖端技术方法，这个团队包括亚利桑那州斯科茨代尔的子公司和凤凰城的几何技术有限公司（前身为Teksoft公司）。其中几何技术有限公司的产品包括eDrawings®Publisher,DFMPro和GeomCaliper&reg等。其核心技术包括NestLib®, Feature Recognition (FR), GeomDiff和3DSearchIT&reg。几何公司授权这些技术给OEM合作伙伴并使用这些技术为制造业客户研发和实施定制化的解决方案。

CAMWorks主要功能模块

CAMWorks加工模块可以有多种组合：2.5轴、3轴、4和5轴预定位及同步加工；2和4轴车削；车铣混合加工；线切割；设备模拟；VoluMill等完整的加工方案。

图：CAMWorks 10大加工模块

CAMWorks主要特征

■   使用容易

采用用户熟悉的操作界面简单易用。

■   投入最小

CAMWorks是一个基于特征的CAM系统，可以提供自动识别多种加工特征的能力。自动特征识别 (AFR) 分析实体几何模型，并区分铣削特征，如孔、槽、凹腔以及凸台，车削特征如外圆、表面、槽以及割断，线切割特征如模腔等。无论采用哪种CAD系统创建的特征，AFR均可识别。对于不能自动找到的特征或需要特殊定义加工的特征，可以轻松通过交互特征识别(IFR) 向导来完成。可加工特征定义之后，用户可以利用CAMWorks中的加工自动化生成操作。

■   控制智能

几何技术公司创新的TechDB™ (工艺数据库) 可以显著降低生成加工策略和加工过程的时间。采用基于知识的加工技术，数据库与加工关联，操作策略和加工参数与特征关联。当生成操作的时候，CAMWorks会自动应用这些设置。在TechTB中基于知识的规则可以完全支持您企业实际的情况下客户化设置，由此进一步提升了自动化加工的能力。

CAMWorks在自动化方面促进了时间的节省，但您在任何时刻都可以采用手动交互方式进行加工操作。

■   加工仿真

CAMWorks提供了完整机床的真实仿真，使得检查刀具与零部件之间的碰撞成为可能。仿真可以在实际三维模型下显示刀具的轨迹。可以创建完整的机床包括达到5轴的刀具配置、加工限制等。图像可以在仿真过程中进行操作，由此可以从不同角度提供近距离的表示和视图。

■   自动特征识别AFR与交互识特征识别IFR技术

CAMWorks独创的自动特征识别AFR(Automatic Feature Recognition)与交互识特征识别IFR（Interactive Feature Recognition）技术，代表着当前CAM技术发展的主流。它能自动提取CAD模型的加工工艺参数，通过内置的功能完善的知识库（TechDB－Technology Database）支持，自动形成加工工序结构树。设计师可以直接从知识库中提取所需要的加工工艺信息，也可对数据库进行修改和管理。

■   基于特征的实体加工技术：

在三维实体模型的环境里完成3D CAD的造型（或其它CAD模型数据导入），直接对设计的实体模型进行切削和加工模拟，实体模型仍然是完全可编辑的，刀具轨迹直接显示在实体上，G代码的生成也不脱离设计环境。

■   基于技术数据库的加工技术：

CAMWorks运用了基于知识经验的加工技术KBM，明显地减少了编制加工流程所需要的人员经验和时间，CAMWorks的技术数据库TechDB，提供各种机床类型、预先设定的工序序列、主轴转速、进给速度、加工材料等多数参数组合，均可以修改，以反映用户的特定工序，特定的加工参数也可以由用户定义，对于每项特征，数据库会分配加工作业、工具和加工参数，包括主轴转速和进给值。

■   联合加工技术：

CAMWorks采用了特征历史树和联合加工技术，将不同的加工工序组成逻辑组，排列成树状结构，图形化界面供检查和编辑，简化了复杂刀具路径的变化，明显缩短了特征改变以后对刀具路径重新编排的时间。

■   完整的专业数控加工：

CAMWorks支持多轴的数控铣削、车削、线切割等加工方式，并可直接在实体模型上进行数控加工模拟。还支持主要的CAD/CAM/NC标准数据格式，具有上百种机床的后置处理。应用于三维的机械设计、模具设计、样机设计、图案设计及逆向工程。支持高效加工路径(HSM & VoluMill )

■   支持CAMWorks API’s (支持自动化及定制化)

CAMWorks支持基于识别MBD三维公差按照不同粗糙度等要求自动建立精加工或粗加工等。

图：基于三维公差建立加工工艺

CAMWorks主要功能简介

CAMWorks应用流程如下图：

图 ： CAMWorks应用流程

1.  自动提取可加工的特征

CAMWorks它能够完全继承CAD产生零件的特征，自动识别可加工特征，充分挖掘到了零件模型的信息资源。

图 ：可提取特征示图

2.  自动生成工艺操作计划

CAMWorks会根据识别的特征，利用Tech-DB数据库生成加工特征操作计划。用户也可以根据加工实际情况对相关参数进行修改，生成最优的加工操作。

3.  生成刀具轨迹

CAMWorks可以根据识别的特征形状、尺寸大小及操作参数，自动生成加工特征的刀具路径。

图 ： 自动生成刀具路径

4.  模拟刀具轨迹

为了验证刀具路径是否正确，还必须对生成的刀具路径进行模拟。CAMWorks支持在虚拟环境下进行刀具及设备实际加工情况模拟，直至满足用户需求为止。

图 ： 模拟刀具轨迹

5.  程序后置处理

已编制好的加工路径，利用CAMWorks可自动生成G代码程序。同时CAMWorks支持对于不同的数控系统，定制不同的后置处理程序。CAMWorks特有功能可通过程序后置处理实现G代码与设备直接关联。

图 ： 自动生成G代码

6.    生产报告自动生成

报告中包含每步工序产品加工程度、设备型号、使用刀具信息及加工时间等相关信息，更能够提供方便操作工人查看的三维模型图，该功能查看不需安装CAMWorks软件应用IE即可进行查看，并可随意旋转查看不同角度，以确认实际加工情况。是CAMWorks的独有功能。

图 ： CAMWorks生产报告

CAMWorks应用主要价值

■   可实现降低90%的CNC编程时间；

■   应用CAMWorks后可提高近80%的产品加工质量；

■   降低20%的产品报废成本；

■   降低90%的工具成本；

■   大幅提高生产加工效率及产能。☀

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