CAD/CAM軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用探討

劉 軍

（綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，四川 綿陽 621000）

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的迅猛發(fā)展，基于CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行圖形交互的自動編程方法日趨成熟，使用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的NC程序代碼可以替代傳統(tǒng)的手工編程，運(yùn)用CAD/CAM進(jìn)行復(fù)雜零件的設(shè)計和加工制造，可使企業(yè)提高設(shè)計質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著現(xiàn)代制造業(yè)中數(shù)控機(jī)床的占有率越來越廣，要求職業(yè)教育適應(yīng)現(xiàn)代化制造技術(shù)的需求，要培養(yǎng)大量的數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才。計算機(jī)輔助設(shè)計及制造（CAD/CAM）技術(shù)是對復(fù)雜零件編程最便捷的工具，因此越來越多地應(yīng)用在數(shù)控加工領(lǐng)域，因而近幾年來，CAD/CAM技術(shù)已成為數(shù)控職業(yè)技術(shù)教育的必修課程之一。

一、CAD/CAM軟件在數(shù)控教學(xué)中的優(yōu)越性

1.CAD/CAM軟件提升了數(shù)控教學(xué)能力。數(shù)控技術(shù)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，離開實(shí)踐，就談不上素質(zhì)，實(shí)踐是知識轉(zhuǎn)化并升華為素質(zhì)的根本條件。要想達(dá)到理想的教學(xué)和實(shí)踐效果，僅在課堂上實(shí)施全方位的教學(xué)是不夠的，還應(yīng)具備一個良好的實(shí)踐教學(xué)的環(huán)境。通過使用CAD/CAM軟件，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下在計算機(jī)上完成零件的三維造型設(shè)計（CAD），并進(jìn)行手工和自動數(shù)控編程（CAM-NC）訓(xùn)練，確定加工方式、刀具規(guī)格、切削用量等加工工藝參數(shù)，在計算機(jī)上迅速生成相應(yīng)的加工刀具軌跡，并對加工軌跡進(jìn)行直觀的加工仿真檢驗(yàn)；或?qū)ι傻募庸ぼ壽E進(jìn)行再編輯，軌跡無誤后自動生成G代碼；也還可以將手工編寫的G代碼進(jìn)行反讀生成刀具軌跡進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，教師也可以方便地對學(xué)生編寫的G代碼進(jìn)行直觀的檢查。G代碼確認(rèn)無誤后，即可根據(jù)數(shù)控機(jī)床及其所使用的數(shù)控操作系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床后置處理和代碼傳輸，最后由學(xué)生自己動手裝夾毛坯、對刀調(diào)基準(zhǔn)并操作機(jī)床將自己的作業(yè)加工完成。

2.CAD/CAM軟件促進(jìn)了教學(xué)改革。通過引人CAD/CAM軟件對數(shù)控加工、數(shù)控編程、機(jī)床與通訊、傳統(tǒng)課程進(jìn)行改造，使學(xué)生在課堂上掌握計算機(jī)產(chǎn)品建模、工藝設(shè)計、自動編程、模擬加工、機(jī)床設(shè)置等現(xiàn)代先進(jìn)制造的全過程，深入認(rèn)識計算機(jī)輔助制造性能，并實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程與數(shù)控加工的實(shí)訓(xùn)，促進(jìn)了教學(xué)改革，任課老師不再是單調(diào)地在黑板上板書、學(xué)生記錄或教師操作、學(xué)生觀看，而是教師在計算機(jī)機(jī)房結(jié)合專業(yè)講述造型、編程、加工、驗(yàn)證后到機(jī)床進(jìn)行實(shí)際加工的模式。

3.CAD/CAM軟件豐富了教師教學(xué)課堂。在數(shù)控教學(xué)當(dāng)中，結(jié)合CAD/CAM軟件，學(xué)生可以直觀地看到刀具的運(yùn)動軌跡，產(chǎn)生了非常好的教學(xué)效果。學(xué)生可以根據(jù)零件圖造型、編程、加工，大大提高了編程速度，并且可以動態(tài)顯示整個加工過程，刀具路徑清晰明了，對于不合理的參數(shù)可以隨時修改，非常直觀，便于發(fā)現(xiàn)不合理的加工工藝；并可以根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)，編制與數(shù)控機(jī)床相適應(yīng)的加工程序。教師根據(jù)學(xué)生所編程序可以進(jìn)行課堂評分，并根據(jù)學(xué)生掌握的情況進(jìn)行有針對性的教學(xué)。

二、CAD/CAM軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

1.對零件工藝參數(shù)及工藝過程進(jìn)行設(shè)計。數(shù)控程序的編制從本質(zhì)上分析應(yīng)該是對加工工藝的確定過程，并且結(jié)合《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《典型零件工藝編制》等課程的內(nèi)容手工完成設(shè)計部分的工作，這些現(xiàn)在都利用CAD/CAM軟件來完成。通過實(shí)際訓(xùn)練，使學(xué)生掌握CAD/CAM在數(shù)控編程中的設(shè)計應(yīng)用。這一過程將數(shù)控編程、制造工藝、刀具、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工等課程有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生覺得以前所學(xué)的知識不再孤立、枯燥，在數(shù)控技術(shù)課程中達(dá)到了融會貫通，并在計算機(jī)上變得生動、形象起來，鞏固了學(xué)生在加工工藝方面的知識，使得數(shù)控應(yīng)用技術(shù)課程取得更好的效果。

2.可以實(shí)現(xiàn)對走刀軌跡的檢驗(yàn)及仿真模擬。數(shù)控CAD/CAM軟件大都具有走刀軌跡檢驗(yàn)及仿真模擬的功能，可以進(jìn)行三維立體動態(tài)的仿真加工，每個學(xué)生都有模擬加工的機(jī)會，省時間、省材料、省設(shè)備投入。在仿真過程中，刀具沿著所定義的加工軌跡進(jìn)行動態(tài)加工，學(xué)生可以直觀地觀察刀具的運(yùn)動及數(shù)控加工的過程，判斷刀具軌跡的連續(xù)性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀、撞刀干涉等情況，刀位計算是否正確，加深了學(xué)生對加工工藝的理解和對刀具軌跡的認(rèn)識。通過對照加工后的結(jié)果，學(xué)生明白了不同的刀位軌跡，其加工結(jié)果有很大的差異，加工刀具軌跡定義的合理與否，與學(xué)生對零件加工工藝知識掌握的熟練程度有密切的關(guān)系。學(xué)生可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造性和綜合能力，對不滿意的加工結(jié)果重新進(jìn)行零件建模或重新建立刀位軌跡，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計與虛擬加工。

3.可以提高學(xué)生的繪圖及手工編程能力。CAD/CAM軟件對零件模型的建立，都是先建立起零件的二維平面圖，然后對零件二維圖形通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、剪裁、掃描的操作形成的三維模型。通過使用可以增強(qiáng)學(xué)生對立體零件的認(rèn)識，還可以加強(qiáng)學(xué)生的繪圖能力及識圖能力，并將《機(jī)械制圖》、《公差與配合》、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》等理論基礎(chǔ)課程有機(jī)地結(jié)合起來，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

4.可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及在線加工?，F(xiàn)代大量的數(shù)控系統(tǒng)都帶有計算機(jī)接口，學(xué)生可以通過數(shù)據(jù)接口將CAD/CAM后臺所生成的NC程序傳送到數(shù)控機(jī)床中，并控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)際加工NC程序，即在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行圖形仿真和實(shí)際的加工，將理論教學(xué)和實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系起來并進(jìn)一步加強(qiáng)了理論教學(xué)。

在數(shù)控教學(xué)和數(shù)控實(shí)訓(xùn)中通過CAD/CAM軟件，可使教學(xué)更貼近生產(chǎn)實(shí)際，提高了學(xué)生和教師的專業(yè)素養(yǎng)。讓CAD/CAM軟件通過應(yīng)用于數(shù)控車床加工、數(shù)控電火花、線切割加工、數(shù)控銑床加工/數(shù)控加工中心加工和特種加工等相應(yīng)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)后，使每一個學(xué)生都能實(shí)際動手，學(xué)生得到動手能力和基本工程技能的訓(xùn)練，在實(shí)際加工或模擬過程中掌握所學(xué)知識并培訓(xùn)相應(yīng)技能。實(shí)踐表明，以操作技能為核心的CAD/CAM軟件教學(xué)，既有利于全面提高學(xué)生素質(zhì)和綜合職業(yè)能力，又有利于激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的興趣和創(chuàng)新意識，對培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)精神和勇于實(shí)踐的能力可收到良好的效果。

[1]沈建峰.數(shù)控加工工藝編程與操作（FANUC系統(tǒng)車床分冊）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2008.

[2]宗志堅，等.CAD/CAM技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3]陳?？?機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)[M].北京：中國勞動與社會保障出版社，2009.