1 前言

　　到目前為止，計算機輔助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）有狹義和廣義的兩個概念。CAM的狹義概念指的是從產品設計到加工制造之間的一切生產準備活動，它包括CAPP、NC編程、工時定額的計算、生產計劃的制訂、資源需求計劃的制訂等。這是最初CAM系統的狹義概念。

　　到今天，CAM的狹義概念甚至更進一步縮小為NC編程的同義詞。CAPP已被作為一個專門的子系統，而工時定額的計算、生產計劃的制訂、資源需求計劃的制訂則劃分給MRPⅡ/ERP系統來完成。

　　CAM的廣義概念包括的內容則多得多，除了上述CAM狹義定義所包含的所有內容外，它還包括制造活動中與物流有關的所有過程（加工、裝配、檢驗、存貯、輸送）的監視、控制和管理。

　　而本文將對狹義的CAM中NC編程(CAM軟件)進行分析，并結合實際使用中發現的問題進行說明。

2 目前現狀

　　CAM(computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)的核心是計算機數值控制(簡稱數控)，是將計算機應用于制造生產過程的過程或系統。1952年美國麻省理工學院首先研制成數控銑床。數控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床。此后發展了一系列的數控機床，包括稱為“加工中心”的多功能機床，能從刀庫中自動換刀和自動轉換工作位置，能連續完成銳、鉆、餃、攻絲等多道工序，這些都是通過程序指令控制運作的，只要改變程序指令就可改變加工過程，數控的這種加工靈活性稱之為“柔性”。

　　前面說了CAM技術是指產品從產品設計到加工制造之間的一切生產準備活動。

　　因此CAM并不能單獨存在，而是承接CAD技術依靠CAD技術以及CAPP來提供原始的數據，進行后續的數據編程活動。

　　2.1 數控編程原理

　　所謂數控編程是根據來自CAD的零件幾何信息和來自CAPP的零件工藝信息自動或在人工干預下生成數控代碼的過程。

　　數控系統是機床的控制部分，它根據輸入的零件圖紙信息、工藝過程和工藝參數，按照人機交互的方式生成數控加工程序，然后通過電脈沖數，再經伺服驅動系統帶動機床部件作相應的運動。

　　傳統的數控機床（NC）上，零件的加工信息是存儲在數控紙帶上的，通過光電閱讀機讀取數控紙帶上的信息，實現機床的加工控制。后來發展到計算機數控（CNC），功能得到很大的提高，可以將一次加工的所有信息一次性讀入計算機內存，從而避免了頻繁的啟動閱讀機。更先進的CNC機床甚至可以去掉光電閱讀機，直接在計算機上編程，或者直接接收來自CAPP的信息，實現自動編程。后一種CNC機床是計算機集成制造系統的基礎設備。現代CNC系統常具有以下功能：

　　(1)多坐標軸聯動控制；(2)刀具位置補償；(3)系統故障診斷；(4)在線編程；(5)加工、編程并行作業；(6)加工仿真；(7)刀具管理和監控；(8)在線檢測。

　　然而大多數的編程軟件并不是單純的CAM軟件，而是集CAD，CAE，CAM與一體的高級設計軟件，亦或者時集CAD，CAM與一體。因而我們接觸到的就是CAD/CAM技術。

　　2.2 具體事例

　　例如某進口品牌3D激光切管機，其使用的編程軟件為自身設計（設備自帶），編程軟件本身具備：

　　①制品設計以及繪圖功能。　　通過上述功能，可以制作常見的管材截面尺寸。也就是說軟件具備簡單的CAD功能。

　　②刀具位置補償。通過補償減少光束的影響。

　　以上說明本CAM軟件已經具備目前較先進的CNC軟件的大部分功能。

　　另外一款針對某激光切割機開發的國產2D激光切割排版軟件同樣具備CAD功能，可以構建二維圖形，并進行編輯。同時具備以下功能：

　　(1)多坐標軸聯動控制；(2)刀具位置補償；(3)系統故障診斷；(4)加工、編程并行作業；(5)加工仿真。

　　結合以上兩款CAM編程軟件以及其他編程軟件可以分析得出大部分的CAM軟件集CAD與一體。

　　這也是目前CAM編程軟件的趨勢。因此CAM/CAD集成化、一體化、自動化、智能化成為可能。

　　另外，上述兩款軟件除了上述功能外，還有其他功能。

　　從上圖中可以看出，CAM軟件編程中有“光束補償”功能，主要作用為減少激光切割時割炬對尺寸的影響。此外“自動回避”功能，可以合理調整切割時的切割角度，在切割異型管時，可以有效避開管壁避免干涉。CAM系統不僅可繼承并智能化判斷工藝特征，而且具有模型對比、殘余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優化，效率更高。同時面向整體模型的形式也具有對工件包括夾具的防過切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工藝要求，并開放工藝相關聯的工藝庫、知識庫、材料庫和刀具庫，使工藝知識積累、學習、運用成為可能。

　　但是我們通過上圖可以看出，CAM軟件目前向一體化發展，但是卻沒有發現CAPP的蹤影。

　　我們在使用CAM軟件編程的時候，通過人機交互，最終編制出NC程序。但是卻沒有也不能同時做出工藝性文件。必須在后續使用純人工方式補充完成相應NC程序的工藝文件，來指導生產進行完成的工作。

3 總結

　　經過對部分CAM軟件進行實際使用以及分析，我們可知CAD/CAPP/CAM需要在信息流上集成一體、無縫連接，但往往忽略了企業在生產組織與管理上要對CAD、CAPP、CAM在應用場合、操作人員、系統功能上按照生產布局合理安排。網絡技術的成功應用已經為此奠定了基礎。CAM系統及操作人員遠離生產現場，致使因不了解現場情況造成不應有的反復，浪費了時間，降低了效率，甚至造成廢品。

　　傳統的CAM系統不僅要求操作人員有深厚的工藝知識背景，還需要有很高的CAD應用技巧。我們調查后發現單純的現場操作人員有對CAM編程軟件有比較強烈的操作需求，但是因為不具備CAD技能，不能較好的運用。而編程人員對現場操作不了解，僅僅從理論層面上進行設置知識庫，利用現有知識庫，使之與現場操作造成斷層。如要真正合理使用則需要1至3年的培訓實踐才能成為稱職的工作人員。因此對CAM的應用普及造成了極大的困難，故企業迫切需要新一代的易學易用、易于普及、高智能化、專業性強的CAM系統。

　　我認為目前的CAM軟件中集成CAD功能在目前來說就是種雞肋。現實使用中，很少能用到CAM中集成的CAD來進行設計，基本上是使用其它的軟件來進行設計，就其本身繪圖設計來說不如二維的AUTOCAD等/三維的CROE等軟件的效率高。但是如果完全摒棄的話可能又會缺乏CAD的支持。

缺點：

　　1)不能有效地利用CAD模型的幾何信息，無法自動提取模型的工藝特征，只能夠人工提取，甚至靠重新模擬計算來取得必要的控制信息，無疑增大了操作的煩瑣性，影響了編程質量與效率。致使系統的自動化程度與智能化程度很低。

　　2)局部加工計算方式靠人工或半自動進行仿過切處理，因不是面向整體模型為編程對象，系統沒有從根本上杜絕過切現象產生的可能，因而不適合高速加工等新工藝在高速條件下對安全的要求。

　　新一代的CAM系統將CAM的智能化、自動化、專業化推到一個新的高度，更快地滿足現有生產與管理的特定要求，同時新手段的引入也會使管理方式發生相應的變化，使生產過程更規范、更合理。新一代的CAM系統在網絡下與CAD系統集成，充分利用了CAD幾何信息，又能按專業化分工，合理地安排系統在空間的分布。降低人員的綜合性要求，提高了專業化要求，會使操作人員的構成發生相應的變化；同時，由于CAM系統專業化、智能化、自動化水平的提高，將導致機側編程(Shop Programming)方式的興起，改變CAM編程與加工人員及現場分離的現象。此外今后的CAM系統將會將CAPP作為集成領域，將其集成發展。在編制生產程序的同時，逐步使工藝庫、知識庫的完善，將來CAPP就會有相應的發展。逐步以實現CAD/CAPP/CAM按科學意義上的一體化集成。

　　經過多年的技術積累，CAM在市場需求、理論基礎及外圍技術等方面的準備已經成熟，我們有理由相信今后的幾年將是CAM技術創新的火熱年代。作為應用性終端技術，CAM市場將是群雄并起，多種系統并存的局面，CAM市場永遠不會有霸主。今后CAM的發展與走勢，只能是由市場需求決定。可以肯定的是，CAM的發展一定是朝著網絡化、專業集成化的方向發展，一定是朝著方便、快捷、智能、自動化的方向發展。