淺談CAD/CAM軟件在數(shù)控激光切割機(jī)中的運(yùn)用

田社斌

(深圳市大族激光科技股份有限公司，廣東 深圳 518000)

1 CAD/CAM的由來和概述

廣義的CAM(Computer Aided Manufacturing)計(jì)算機(jī)輔助制造，其核心是利用計(jì)算機(jī)對制造生產(chǎn)過程或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值化的控制。它輸入的信息是零件的工藝路線和工序的內(nèi)容，輸出的是刀具加工時(shí)的運(yùn)動軌跡和數(shù)控程序。

狹義的CAM通常是NC程序編制，包括刀具路徑的規(guī)劃，刀位文件生成，刀具軌跡仿真及代碼生成。

數(shù)控激光切割機(jī)的加工工藝正是利用CAM軟件對零件的工藝路線進(jìn)行控制，進(jìn)而生成NC程序，包括"激光刀具"路徑的規(guī)劃，"激光刀具"起始點(diǎn)，停頓點(diǎn)的文件生成，"激光刀具"軌跡仿真和代碼生成。

2 CAD/CAM軟件在數(shù)控激光切割機(jī)中的應(yīng)用原理

數(shù)控激光切割機(jī)中應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)和傳統(tǒng)立式加工中心、車床、銑床等所應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)有差別。差異主要是傳統(tǒng)機(jī)加工行業(yè)的加工主要靠旋轉(zhuǎn)主軸帶動刀具高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆、銑、切、磨。其加工的特點(diǎn)是靠機(jī)械接觸進(jìn)行加工，精度高、表面光潔度好，加工效率低。其數(shù)控系統(tǒng)接收的代碼為國際上通用的G代碼。眾多廠家開發(fā)出的CAD/CAM都圍繞著機(jī)加工工藝進(jìn)行，目前這些已經(jīng)比較成熟；激光加工主要靠激光的特性利用特有的激光光源，通過一系列的光學(xué)鏡片的傳輸，將激光傳輸?shù)解k金的表面。通過將金屬瞬間升華等的形式將金屬擊穿，從而達(dá)到激光切割金屬的目的。其加工的特點(diǎn)是無接觸加工，相對機(jī)加工而言精度低、表面光潔度差、加工效率高。其激光數(shù)控系統(tǒng)接收的代碼除國際上通用的G代碼外還有為適應(yīng)激光加工工藝需求而進(jìn)行對國標(biāo)G代碼的再次定義和開發(fā)。為此每個開發(fā)CAD/CAM的開發(fā)人員要對激光的加工工藝非常熟悉。

因國內(nèi)工業(yè)激光的發(fā)展相對歐美還是有些差距，近年來國內(nèi)數(shù)控激光切割機(jī)的發(fā)展取得了些許成就，但從核心技術(shù)如針對激光行業(yè)專用的CAD/CAM軟件的公司在國內(nèi)非常少，能夠開發(fā)的也只是出于摸索階段。

3 國內(nèi)外CAD/CAM軟件在數(shù)控激光切割機(jī)中的應(yīng)用

3.1 國外在激光加工行業(yè)常用的CAD/CAM軟件

（1）FastCAM軟件公司始創(chuàng)于1976年，總部設(shè)在美國工業(yè)重鎮(zhèn)芝加哥、軟件研發(fā)中心設(shè)在澳大利亞花園城市墨爾本。在國內(nèi)使用較多的行業(yè)是火焰、等離子、激光和水射流數(shù)控切割機(jī)，其開發(fā)的剪板機(jī)套排軟件，管子網(wǎng)架切割軟件，型鋼切割軟件和數(shù)據(jù)庫管理軟件在市場上也有一定的客戶群。在國內(nèi)激光切割機(jī)行業(yè)使用的還不是很成熟，但因其易學(xué)、操作簡單也受到了客戶的喜愛，因其專著于火焰、等離子行業(yè)的應(yīng)用，在激光加工方面與激光工藝的需求還存在些許差距。例如復(fù)雜圖形的處理能力、曲線的嚙合精度、激光工藝庫的完善性等還不能夠完全滿足激光加工工藝的需求。

（2）cncKad是以色列Metalix公司為扳金制造行業(yè)提供的一款完整的CAD/CAM系統(tǒng)，cncKad從鈑金的設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的一體化扳金CAD/CAM自動編程軟件。支持所有型號的 CNC轉(zhuǎn)塔沖床、等離子切割機(jī)和火焰切割機(jī)等機(jī)床設(shè)備，因激光切割在鈑金行業(yè)的迅猛發(fā)展，使其在鈑金行業(yè)轉(zhuǎn)塔沖床、折床、火焰切割方面的功能非常強(qiáng)大，后期利用其現(xiàn)有的平臺去開發(fā)激光行業(yè)的CAD/CAM軟件顯得系統(tǒng)龐大而繁雜。后期強(qiáng)有力的技術(shù)支援和開發(fā)，使其在激光平面切割行業(yè)有所成效，也受到了客戶的好評。但在前期的安裝、調(diào)試、培訓(xùn)環(huán)節(jié)對電腦、人員素質(zhì)等要求較高，客戶在使用中出現(xiàn)問題排除故障的時(shí)間較長。比較適合大型的信息化鈑金廠使用。

（3）NEWCAM是一款運(yùn)用在激光切割行業(yè)相對較早的一款軟件，此軟件由臺灣世新科技有限公司自行開發(fā)，擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)及全部核心技術(shù)。經(jīng)過客戶不斷反饋提供改進(jìn)建議，逐漸成為了最符合用戶需要，與激光行業(yè)結(jié)合較為緊密的一款CAD/CAM軟件。NEWCAM軟件以中國人的文化背景與思考邏輯所開發(fā)的系統(tǒng)。但隨著激光行業(yè)近幾年的發(fā)展，發(fā)生了很大的變化。國外巨頭激光公司紛紛推出了自己的CAD/CAM軟件，以更加符合客戶需求和激光加工工藝需求的方式推向了市場，受到了客戶的認(rèn)可。

（4）Alma（甲碼）是一家法國公司，起始于紡織品切割行業(yè)，后并購Aleph技術(shù)公司后專業(yè)開發(fā)和經(jīng)營CAD/CAM軟件尤其是弧焊接和三維切割技術(shù)。甲碼從此一躍成為唯一一家提供適用于用于金屬板加工和機(jī)械焊接領(lǐng)域的集成軟件供應(yīng)商，其范圍涵蓋二維/三維切割到機(jī)器人焊接等諸多領(lǐng)域。

Act/cut是Alma的全自動套料軟件產(chǎn)品，主要應(yīng)用于平面材料的切割。Alma在此領(lǐng)域有30年的經(jīng)驗(yàn)，是此行業(yè)的專家，如今已在歐洲的三個國家及中國建立了分支機(jī)構(gòu)，并成為金屬板件加工和機(jī)器人加工技術(shù)CAD-CAM軟件領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。

因國內(nèi)三維激光切割市場同比歐美國家的發(fā)展相對滯后，又其價(jià)格較高使其在國內(nèi)市場沒能夠大力推廣。

3.2 國內(nèi)激光加工行業(yè)常用的CAD/CAM軟件

（1）激光模切板行業(yè)AutoCAD的二次開發(fā)：

AutoCAD 2000中已完整地集成了開發(fā)工具，它為開發(fā)者提供了嶄新的、功能較強(qiáng)的集成開發(fā)環(huán)境，一改過去在Auto-CAD中內(nèi)嵌AtuoLISP運(yùn)行引擎的機(jī)制，這樣開發(fā)人員可以直接使用AutoCAD中的對象和反應(yīng)器，根據(jù)激光加工工藝的要求進(jìn)行較為底層的開發(fā)。其特點(diǎn)為Auto-CAD 2000中默認(rèn)的代碼編輯工具；用它開發(fā)AutoLISP程序的時(shí)間被大大地縮短，原始代碼能被保密，防盜版和防更改；能幫助使用者使用ActiveX對象及其事件，使大家很容易創(chuàng)建和分析LISP程序的運(yùn)行情況。隨著國內(nèi)激光行業(yè)經(jīng)過近十年的發(fā)展和模切板激光加工工藝的完善，軟件開發(fā)人員利用AutoCAD 2000開發(fā)工具開發(fā)了一款適應(yīng)模切板激光加工工藝的軟件，嵌入了控制激光的G代碼。如，過橋、打斷、周長自動計(jì)算、圓的的內(nèi)外引線等功能。

目前針對激光加工工藝進(jìn)行研究而開發(fā)軟件的公司也逐漸的在發(fā)展，尤其對于模切板激光加工行業(yè)的工藝CAD/CAM軟件的發(fā)展較為成熟，已經(jīng)完全能夠滿足模切板激光加工工藝的需求。

（2）平板激光切割金屬行業(yè)的軟件開發(fā)：

國內(nèi)低功率（500瓦以下）激光行業(yè)近十年的發(fā)展，近五年才使CAM軟件開發(fā)有了一些進(jìn)展，在國內(nèi)做的比較好的有北京金橙子、成都步進(jìn)等，北京金橙子借助對低功率激光加工工藝的研究，開發(fā)了一款具備激光打標(biāo)、切割的控制卡和CAM軟件，最終因CAM軟件的使用方便快捷取得了控制卡的市場；高功率激光行業(yè)的近十年的發(fā)展，國內(nèi)還沒有開發(fā)一款能夠適用數(shù)控激光切割機(jī)發(fā)展的CAD/CAM軟件。

國內(nèi)數(shù)控激光切割機(jī)OEM廠家使用國外軟件較多的是 Fastcam、newcam、cnckad。其中cnckad的功能基本能夠滿足數(shù)控激光切割機(jī)的要求。

結(jié)語

對于數(shù)控激光切割機(jī)而言，每一款CAD/CAM軟件都有其優(yōu)勢的一面，比如說fastcam軟件比較使用于火焰切割、等離子切割等，但對于激光平板切割也能夠使用。筆者比較喜歡使用CNCKAD軟件，因?yàn)榘惭b、調(diào)試完畢之后，其軟件的操作性、功能性、圖形的失真性都是比較容易掌握的。

[1]李冠億．深入淺出AutoCAD.NET二次開發(fā)[M]．北京 ：中國建筑工業(yè)出版社.2012：4-10.

[2]劉曉兵，高天．CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢及主流軟件產(chǎn)品 [J].中國制造業(yè)信息化.2003，32(1):41-45.