計算機輔助設計及制造(CAD/CAM)技術已經越來越多地應用在數控加工領域, CAD/CAM軟件技術也在飛速發展,出現了很多的軟件產品,這些產品根據自身的開發檔次及其適用度,被廣泛應用在不同加工場合,大大節省了設計制造的時間周期,并在一定程度上提高了精度和速度。

　　1　數控機床與CAD/CAM

　　數控技術是機械加工技術,微電子技術、監控檢測技術、計算機技術、自動控制技術等多種學科的集成,是一門新興而又發展十分迅速的高新技術,對機電工業及國民經濟的發展具有十分重要的作用。同時,數控技術也是發展自動化技術的基礎。以數控技術為核心的數控機床、加工中心是具有代表性的、高水平的機電一體化產品,代表了當今世界自動化技術發展的前沿。

　　現代數控系統,采用了交流數字伺服系統。伺服電機的位置、速度和電流都實現數字化,作為伺服控制方式也采用了超出以前的控制理論,實現了不受機械負荷變動影響的高速響應伺服系統。從世界伺服系統的發展來看,已經經歷了步進電機→直流伺服電機→電機→交流伺服電機階段。

　　目前,國內大部分數控機床沒有配備專門的計算機輔助制造軟件,所以此課題有很廣泛的發展空間。

　　CAD(ComputerAided Design),即計算機輔助設計,在數控加工過程中是一種生產輔助工具,它將計算機高速而精確的運算功能,大容量存儲和處理數據的能力,豐富而靈活的圖形、文字處理功能與設計者的創造性思維能力、綜合分析及邏輯判斷能力結合起來,形成一個設計者思想與計算機處理能力緊密配合的系統,大大加快了設計進程。CAD技術包括下列功能:幾何建模、計算分析、仿真與實驗、繪圖及技術文檔生存、工程數據庫的管理和共享。

　　CAM(Computer Aided Manufacturing),即計算機輔助制造。CAM內容廣泛,從狹義上講指的是數控程度的編制,包括刀具路徑的規劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC代碼的生成等。

　　計算機輔助設計及制造與數控機床加工結合,是現在數控機床技術應用的主流,能夠達到非常理想的加工效果。南京工業大學運動控制研究所生產的NUT系列數控雕刻機床采用控制板卡與PC連接,Windows操作控制界面控制數控電機;電氣部分采用松下交流伺服系統;數控加工功能: X, Y, Z 三軸聯動, 最高轉速5000 r /min, 編碼器脈沖輸出16 384 p / r,主軸切割轉速可達15 000 r/min,無級調速;加工最大尺寸: 2 400 mm ×2 400 mm ×120 mm,脈沖當量: 01001 mm。使用各種CAD /CAM軟件將加工思想經過軟件的一系列操作生成G代碼,使用執行操作軟件執行代碼進而加工成品。

　　南京工業大學運動控制研究所自行研究設計的NUT系列數控機床,結合了雕刻機和各種設計加工軟件。從計算機設計、制造到機床的加工大體上為圖1流程所示的幾個步驟和模塊。

　　在這整個的流程中對于軟件的要求很多,除了機床的電氣運行以外,幾乎都離不開計算機的軟件制作。對于軟件大致又可以分為以下幾個部分。