引言
現(xiàn)今的數(shù)控加工，需要NC編程人員根據(jù)CAD圖形進(jìn)行繁瑣的人機交互操作，選擇零件的加工方法、加工對象及刀具參數(shù)等，至系統(tǒng)形成刀位文件轉(zhuǎn)換成NC程序后才能加工。先不談?wù)揅AD以及CAD與CAM匹配的問題，單是轉(zhuǎn)換的NC程序，就還需要根據(jù)具體工況作進(jìn)一步的修調(diào)，直至試車完成。
1、CAPP下CAD/CAM集成的問題
一般來說，目前的CAD是以特征為建模的工具，如拉伸、旋轉(zhuǎn)及掃描等，而CAM則是以各種型腔或型面的加工來劃分，如銑槽、銑外形及打孔等。從CAD與CAM所關(guān)注的對象、目標(biāo)及具體的模塊而言，兩者之間有著巨大的差異，但從企業(yè)的角度看，這個產(chǎn)品要滿足性價比、高質(zhì)效地加工出來。這就需要縮短從CAD、CAM到數(shù)控加工的周期時間。
CAPP是CAD與CAM連接的橋梁，為了能夠從設(shè)計到加工成型的一步到位，我們需要從CAPP的角度實現(xiàn)CAD/CAM的集成。
2、新型CAD/CAM集成式數(shù)控加工模式
新型CAD/CAM集成式數(shù)控加工模式的系統(tǒng)由設(shè)計前處理子系統(tǒng)、制造后處理子系統(tǒng)、智能工藝數(shù)據(jù)庫、專家優(yōu)化系統(tǒng)四部分組成。
2.1 設(shè)計前處理子系統(tǒng)
設(shè)計前處理子系統(tǒng)主要處理特征設(shè)計與加工工序?qū)拥膯栴}。首先是對設(shè)計中建模特征的工序化識別，在識別工序后，要進(jìn)行工序的有序化歸置及調(diào)整，然后做好工序的可行性自處理。這里面要處理幾個比較核心的問題。其一是毛坯樣本的識別及樣本偏差處理的問題；其二是設(shè)計下幾何變化與工序轉(zhuǎn)變的問題。
2.2 制造后處理子系統(tǒng)
在獲得與設(shè)計模型對接的工藝流程后，需要對工藝進(jìn)行制造可行性分析及工藝的制造模擬。制造可行性需要依托具體的機床及相應(yīng)的刀具、夾具，考慮到工人工效及原材料的問題，所以在制造后處理子系統(tǒng)中的關(guān)鍵是虛擬設(shè)備，甚至虛擬工廠。當(dāng)然，這不僅是引入虛擬加工的問題，與工藝對接的問題。
2.3 智能工藝數(shù)據(jù)庫
不管是設(shè)計前處理子系統(tǒng)，還是制造后處理子系統(tǒng)，存在及連接實現(xiàn)的基礎(chǔ)都在于工藝。所以需要一個強大的工藝數(shù)據(jù)庫，其中的工藝是最大化實現(xiàn)計算機處理能力的無限細(xì)化下的工藝。這樣才能對設(shè)計的特征和制造的單元進(jìn)行多種工藝的選擇及多種工序的組合及調(diào)配，以滿足設(shè)計與制造的需求。
在工藝數(shù)據(jù)庫中，指針的設(shè)定非常重要，作為工序的導(dǎo)向，它不僅要實現(xiàn)工序有效、合理的銜接，還要進(jìn)行多路徑下的尋址與目標(biāo)的實現(xiàn)，為數(shù)控加工提供可供選擇的空間。此外，在工藝數(shù)據(jù)庫中，還要有一個智能的數(shù)控加工參數(shù)處理模塊。如果說數(shù)據(jù)庫是一個裝滿書籍的圖書館，那么，這個智能模塊就是圖書館的管理員，負(fù)責(zé)處理與加工有關(guān)的參數(shù)擬定及項目選定的問題。如同NC編程人員在生成刀位文件前所要做的事情一般。所不同的是，智能模塊可以直接給出多個可供選擇的方案。
2.4 專家優(yōu)化系統(tǒng)
專家優(yōu)化系統(tǒng)著重面對具體工況下數(shù)控加工實現(xiàn)的問題，也就是虛擬與真實的連接的問題，在可實現(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。通過多種方案的選擇滿足不同生產(chǎn)實際的需要。專家優(yōu)化系統(tǒng)不僅要智能化判斷從設(shè)計模型、工藝特征到制造加工的一致性的問題，還要著重從工藝上進(jìn)行必要的優(yōu)化改進(jìn)�？梢酝ㄟ^模型對比、殘余模型分析與判斷功能，進(jìn)行工藝的改進(jìn)及刀具路徑的調(diào)整，實現(xiàn)數(shù)控加工的更優(yōu)化，更高效化。
此外，專家優(yōu)化系統(tǒng)還需要有白適應(yīng)和自我學(xué)習(xí)的功能，在設(shè)計者進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)調(diào)整后，能夠通過刷新獲得新的與數(shù)據(jù)相適應(yīng)的調(diào)整后的數(shù)控加工的方案。專家優(yōu)化系統(tǒng)要與設(shè)計前處理子系統(tǒng)、制造后處理子系統(tǒng)及智能工藝數(shù)據(jù)庫建立完備的雙向關(guān)聯(lián)，使工藝知識積累、學(xué)習(xí)、運用成為可能，這樣才能為專家優(yōu)化系統(tǒng)提供更多的優(yōu)化樣本，也可為其升級作準(zhǔn)備，也才能實現(xiàn)數(shù)控加工方案的更優(yōu)化。
3、新模式下產(chǎn)品設(shè)計理念的調(diào)整
CAD與CAM軟件的界面以及數(shù)控加工的面板都是不同的，所以它們的使用思維及理念也是不同的。新的CAD/CAM集成式新型數(shù)控加工模式的構(gòu)想中，其產(chǎn)品設(shè)計關(guān)乎設(shè)計、制造、操作全過程，所以在設(shè)計理念上需要進(jìn)行必要的調(diào)整。應(yīng)該是融合了數(shù)控加工全方面、尤其是實際實踐的調(diào)整。
比如，本著提高機器使用率，降低成本等考慮，某個產(chǎn)品需要使用三軸聯(lián)動的數(shù)控銑床來進(jìn)行加工，那么設(shè)計產(chǎn)品的過程就應(yīng)該是去除材料的過程。產(chǎn)品一步步生產(chǎn)的過程盡量是銑削能夠完成的過程。這樣一來，設(shè)計與制造就一一對應(yīng)上了，剩下的只是按照新的模式去處理的流程了。
4、結(jié)束語
在計算機技術(shù)及軟件研發(fā)技術(shù)的不斷前進(jìn)，本著高速化、高效化、可視化的需求，從設(shè)計到制造成型的CAD/CAM集成式數(shù)控必將出現(xiàn)。低成本、短周期、高效益的數(shù)控加工是市場的大勢所趨，希望這一新的CAD/CAM集成式數(shù)控加工模式的構(gòu)想能為今后數(shù)控加工的發(fā)展提供一點有益的參考。
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