CAM技术概述

cam即“计算机辅助制造”,是指以计算机为主要技术手段、处理与制造有关信息,从而控制制造的全部过程。有广义和狭义两种定义,狭义cam通常是指数控自动编程技术,及与数控机床数控系统的软件接口。依据cad系统产生的产品模型,选择加工工艺路线和工艺参数,生成、编辑刀具的运动轨迹,以实现产品的虚拟加工和产生实际数控机床的零件加工数控程序单,如图1。
图1狭义cam功能图
广义cam则除了自动编程外,还包括capp(工艺过程设计)、mps(制造过程仿真)、fa(自动化装配)、sfc(车间生产计划控制)和制造过程检测及故障诊断等从生产准备到产品制造的整个过程。本教材中的cam是指狭义的定义方法。
cam的产生和发展
1952年,数控( numerical control,nc)机床首次研究成功,通过改变数控程序即可完成不同零件的加工, 奠定了cam 的硬件基础。
1955年, 美国麻省理工学院研制成功在通用计算机上运行的自动编程工具(automatically programmed tools, apt)语言,实现了nc编程自动化。
1958年,美国研制成功自动换刀镗铣加工中心(machining center,mc),在一次装夹中完成多工序的集中加工,提高了nc 机床的加工效率和加工质量 。
1962 年,第一台工业机器人诞生,实现了物流搬运柔性自动化;第一台通用计算机集中控制多台数控机床的实现,降低了数控装置的制造成本, 提高了工作可靠性 。
1967 年,英国莫林公司建造第一条计算机集中控制的自动化制造系统,包括6台加工中心和一 条自动运输线,用计算机编制程序、 作业计划和报表 。美国辛辛那提公司研制出类似系统,于70年代初定名为柔性制造系统(flexible manufacturing system,fms )。
20世纪70年代后期,几何造型技术、图形显示技术和数控编程后置处理技术的发展和应用,出现了交互式图形编程系统,为cad/cam 集成奠定了基础。
目前cam的发展趋势体现在以下几方面:
⑴ 在微机平台上发展模块化多功能编程系统:输入方式可以是词汇输入、图形式输入和图形交互式输入方法;处理能力既可以处理几何图形,又可以处理工艺信息;功能模块包括点位、车削、铣削、线切割、复杂型腔加工等。
⑵ 发展cad/cam/capp一体化集成系统:从cad开始,建立统一的工程数据库,由此自动产生刀具轨迹数据、工艺数据、自动产生nc代码文件。
⑶ 发展cnc控制和编程一体化系统:在线编程,即后台加工、前台编程。编程不产生中间结果,直接控制机床加工。
⑷ 发展数字化编程技术:对无尺寸的图形或实物模型,用扫描仪或坐标测量机获得几何数据,经过数据处理,自动形成三维cad模型,由此产生数控加工指令。
目前,机械cad、cam技术的应用范围不断扩大,系统的性能价格不断提高,硬件成本下降、软件成本提高,图形和数据接口等逐渐标准化。总的趋势是向集成化、网络化、智能化、标准化的方向发展,并与虚拟现实技术、并行工程等各种先进制造技术共同发展。