CAD/CAM技術(shù)在數(shù)控激光切割機(jī)中的應(yīng)用

周 丹，霍琦巖

沈陽機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司鈑焊分公司技術(shù)部，遼寧 沈陽 110141

由于數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有效提高了加工生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，同時(shí)也對鋼結(jié)構(gòu)下料和切割工藝提出了更高的要求。在上世紀(jì)80年代，通常使用5-8單位的紙帶將NC指令輸入給機(jī)床以完成切割操作；在編制切割作業(yè)的程序時(shí)，首先要將NC代碼通過手工的方式輸入到穿孔機(jī)，穿孔機(jī)根據(jù)NC代碼生成紙帶。由于這種方法主要靠工作人員手工完成，因此在具體工作中很難避免產(chǎn)生差錯(cuò)，而且提高了生產(chǎn)成本，為工作質(zhì)量和生產(chǎn)效率帶來不利影響。而且，工作人員通過手工方式輸入NC程序的方法通常適用于套料切割，當(dāng)應(yīng)用不合適的套料時(shí)就更容易出現(xiàn)差錯(cuò)，浪費(fèi)生產(chǎn)材料。

當(dāng)今，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)輻射到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）以及計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)通過不斷的發(fā)展和完善，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于加工生產(chǎn)中。工作人員在PC機(jī)中繪制出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖并生成NC指令，再通過相關(guān)接口（DNC）或使用網(wǎng)絡(luò)線輸入到制造母機(jī)中，制造母機(jī)將根據(jù)工作人員的設(shè)計(jì)完成生產(chǎn)作業(yè)。特別是TOPS100系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的簡化了設(shè)計(jì)、編程和制造的過程。

1 產(chǎn)品圖形的構(gòu)造

TOPS100系統(tǒng)為用戶提供了兩種繪制設(shè)計(jì)圖的方法，首先用戶可以使用TOPS100系統(tǒng)提供了DRAWING模塊完成繪制；另外，TOPS100系統(tǒng)還提供與其他CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能，并支持多種格式的數(shù)據(jù)。

1.1 基本圖形的繪制

工件的輪廓切割主要使用平面圖形，所以首先需要繪制鈑金工件平面設(shè)計(jì)圖。TOPS100在DRAWING模塊中為用戶提供了這方面的功能，用戶可以通過選擇CREATE功能菜單提供的點(diǎn)、線等基本繪制工具繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，在CREATE2菜單下為用戶提供了更多高級繪圖工具選項(xiàng)，在MODIFY菜單下，為用戶提供了復(fù)制、鏡像、旋轉(zhuǎn)等圖形編輯工具，是工作人員在繪制圖形時(shí)有更多的方法，并且避免重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率。

1.2 導(dǎo)入外部CAD圖樣

TOPS100系統(tǒng)支持DXF、MI、GRAH和IGES等文件格式，工作人員可以根據(jù)自己的工作習(xí)慣和具體條件，使用其他CAD軟件繪制產(chǎn)品的二維設(shè)計(jì)圖，然后導(dǎo)出為TOPS100所支持的文件格式，然后導(dǎo)入到TOPS100系統(tǒng)中進(jìn)行處理。這樣使工作人員有更多的選擇，提高了工作人員的工作能力，同時(shí)也提高了工作效率。

2 切割工藝和NC程序的生成

2.1 切割工藝

TOPS100系統(tǒng)還為工作人員提供了強(qiáng)大的CAM功能模塊，TOPS100系統(tǒng)的核心功能設(shè)計(jì)使其非常適合應(yīng)用在激光切割的工作中。激光切割的工作程序非常復(fù)雜，如果通過傳統(tǒng)的方法進(jìn)行手工輸入將耗費(fèi)工作人員大量的時(shí)間和精力。因此TOPS100系統(tǒng)提供了相關(guān)的功能模塊，并提供了大量的輔助工具，使工作人員可以更加方便、合理的定義相關(guān)參數(shù)。工作人員可以使用TOPS100系統(tǒng)提供的相關(guān)功能繪制或?qū)牍ぜO(shè)計(jì)圖，并且保存為.GEO文件；如果進(jìn)行套料制定后，保存類.TAF文件，然后根據(jù)需求在TOPS100系統(tǒng)中定義加工過程和相關(guān)參數(shù)，最后通過后處理模塊自動(dòng)生成NC程序，工作人員可以根據(jù)需要對加工過程進(jìn)行模擬操作。

2.2 NC程序的生成

工作人員首先繪制工件的設(shè)計(jì)圖，然后對制定相應(yīng)的加工程序和參數(shù)，然后選擇菜單中的NC PROGRAM功能選項(xiàng)，TOPS100系統(tǒng)將根據(jù)工作人員的設(shè)置，按照DIN4o01為原則自動(dòng)生成NC文件，并生成格式為.LST的文件，工作人員將.LST文件輸入到制造母機(jī)中，并根據(jù)工作人員的設(shè)置和相關(guān)參數(shù)完成工件加工工作。

NC程序有三個(gè)部分組成：NC程序的第一部分主要作用是用來規(guī)定單位信息，即定義加工工作的單位是制式；第二部分的主要作用是用來記錄制定工作表指針的相關(guān)信息。工作人員對加工工序的相關(guān)參數(shù)設(shè)定都保存在相應(yīng)的工作表中，比如板材信息等。機(jī)器在執(zhí)行加工程序時(shí)，會(huì)閱讀工作表中所保存的相關(guān)設(shè)置信息，并完成工作。第三部分的主要作用是用來記錄輪廓切割信息，主要包括工作人員制定的加工程序所對應(yīng)的指令代碼。NC代碼由主程序代碼和子程序代碼組成，所有代碼與工作人員設(shè)計(jì)加工程序一一對應(yīng)，并根據(jù)工作人員設(shè)定的順序依次執(zhí)行。

3 結(jié)論

數(shù)控激光切割機(jī)使用CAD/CAM軟件后，在執(zhí)行輪廓切割加工作業(yè)時(shí)，可以明顯提高工作質(zhì)量和工作效率，工作人員可以通過可視化界面設(shè)計(jì)工件輪廓，并且根據(jù)具體需求設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并且準(zhǔn)確的對工作過程進(jìn)行模擬，工作人員根據(jù)模擬功能對加工結(jié)果進(jìn)行預(yù)覽，然后根據(jù)需求對相關(guān)參數(shù)和指令進(jìn)行更改。有效的提高了工件的加工效率和加工質(zhì)量。而且，很多CAD/CAM軟件還為工作人員提供了自動(dòng)套料功能和混合套料功能，可以更加有效的利用材料，減少造成板材浪費(fèi)。

目前我國應(yīng)用CAD/CAM 軟件進(jìn)行激光工藝加工還是以二維加工為主，還無法使用CAD/CAM 軟件完成對工件的立體加工。引起在加工工件時(shí)雖然提供了前期工作的加工效率和加工質(zhì)量，但是對于復(fù)雜工件的加工和生產(chǎn)還沒有有效的辦法，從生產(chǎn)單位的總體生產(chǎn)進(jìn)度的角度來衡量，收效并不明顯。當(dāng)今，一些國外的一些技術(shù)領(lǐng)先的鈑金生產(chǎn)加工企業(yè)已經(jīng)在生產(chǎn)中投入大型計(jì)算機(jī)和功能更加強(qiáng)大的軟件，在一個(gè)平臺(tái)完成加工設(shè)計(jì)、生產(chǎn)成本核算、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、制定生產(chǎn)計(jì)劃等多方面的工作，不但縮短了工作周期，還降低了生產(chǎn)成本，提高資源利用率和加工的精確度，因此發(fā)展大規(guī)模集成式數(shù)控加工系統(tǒng)，必將成為以后制造業(yè)的發(fā)展趨勢。

[1]梁桂芳.切剖技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]王潤孝.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003.