CAM在加工中心上的应用—以泵盖为例
式或实体形式模拟刀具路径，让用户在图形方式下更直观地观察刀具的运动过程，以验证各操作参数定义的合理性。此外可在图形方式下用刀具路径编辑器对其进行编辑。并在图形窗口中直接观察编辑结果。
（7）加工刀具路径后处置输出NC程序。在NX生成的刀具路径如果不经后置处理将无法直接送到数控机床进行零件加工。这是因为不同厂商生产的机床硬件条件不同，而且各种机床所使用的控制系统也不同，对同一功能，在不同的数控系统中不完全相同。这些与特定机床相关的信息，不包含在刀具位置源文件（CLSF），因此刀具位置源文件必须进行后置处理，以满足不同机床/控制系统的特殊要求。根据机床参数格式化刀具位置源文件，生成特定机床可以识别的NC程序。
（8）机床试切加工。较复杂工件的数控程序需通过试切件的试切切削验证。试切件用料可采用硬塑料、铝、硬石蜡、硬木等，试切件还应多次使用和重复使用，以降低成本。
1.3 CAM的加工类型
1.3.1 孔加工
（1）点位加工
点位加工用来创建钻孔、扩孔、镗孔和攻丝等刀具路径。刀具以快速进给率到达加工孔上方的最小安全距离处，然后以切削进给率进入零件加工表面开始加工。加工结束，刀具退刀到此安全点。
（2）基于特征的孔加工
基于特征的孔加工通过自动判断孔的设计特征信息，自动地对孔进行选取和加工，这就大大地缩短了刀轨生成的时间，并使孔加工的流程标准化。用户可以建立基于知识的准则，从而定义加工方式，并自动生成最优化的刀轨。钻孔和镗孔加工既可以使用普通刀具，也可以使用特殊刀具。 1.3.2 车加工
车削加工可以面向二维部件轮廓或者是完整的三维实体模型编程。用来加工轴类和回转体零件，它包括粗车、多步骤精车、预钻孔、攻螺纹和镗孔等程序。程序员可以规定诸如进给速度、主轴转速和部件间隙等参数。车削可以进行A、B轴控制。除了普通任务的丰富功能之外，一个特殊的“教学模式”给用户提供了额外的精加工和特殊加工情况的控制方法。NX具有很大的机动性，允许在XY或ZX环境中进行卧式、立式或者倒立方向的编程。 1.3.3 铣加工
（1）平面加工
平面加工通常用于粗加工切去大部分材料，也用于精加工外型、清除转角残留余量。适用于底面为平面且垂直于刀具轴、侧壁为垂直面的工件。
（2）腔型加工
腔型加工主要用于曲面或斜度的壁和轮廓的型腔、型芯进行加工，用于粗加工以切除大部分毛坯材料。几乎适用于加工任意形状的模型。型腔铣利用Solid、表面或曲线
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定义被加工区域。型腔铣是两轴联动的操作类型，所以经型腔铣加工后的余量是一层一层的。
（3）等高加工
等高加工通过切削多个切削层来加工零件实体轮廓与表面轮廓。用来半精加工、精加工“陡峭”模型。对于模芯/模腔类零件，无论其几何形状多么复杂，等高加工都可以直接对其进行粗加工或精加工。还提供了多种刀路方式。在精加工中用户可以强制使用顺铣或逆铣，或采用顺逆铣复合方式以缩短加工时间。
（4）固定轴加工
固定轴加工是通过选择驱动几何体生成驱动点，将驱动点沿着一个指定的投射矢量投影到零件几何体上生成刀位轨迹点，同时检查刀位轨迹点是否过切或超差。如果刀位轨迹点满足要求，输出该点，驱动刀具运动，否则放弃该点。固定轴加工适用于加工一个或多个复杂曲面，根据不同的加工对象，可实现多种方式的精加工。
（5）可变轴加工
与固定轴加工相比，可变轴加工提供了多种刀具轴的控制。根据不同的加工对象，可变轴加工也可实现多种方式的精加工。
（6）清根加工
清根加工可以有效地清除拐角及狭缝中残留的材料。在可能的条件下，清根加工可以通过优化生成一条连续的加工切削路径。清根加工会分析前一个工序未能加工到的区域，并自动决定其加工范围。
（7）顺序铣加工
顺序铣加工是利用零件面控制刀具底部，驱动面控制刀具侧刃，检查面控制刀具停止位置的加工方式，刀具与零件面、驱动面、检查面接触，刀具在切削过程中，侧刃沿驱动面运动且保证底部与零件相切，直至刀具接触到检查面。顺序铣加工非常适合于切削有角度的侧壁。 1.3.4 线切割加工
线切割加工编程从接线框或实体模型中产生，实现了两轴和四轴模式下的线切割。可以利用范围广泛的线操作，包括多次走外型、钼丝反向和区域切除。该程序包也可以支持调节、各种钼丝线径尺寸和功率设置。线切割广泛支持包括AGIE、Charmilles及其他加工设备。
2、 数控技术与加工中心
2.1 数控技术的概念
2.1.1 什么是数控技术
数控技术，简称“数控”。英文：Numerical Control（NC）。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式
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数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。
2.2 数控技术的发展趋势
1．高速，高精加工技术及装备的新趋势
效率，质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上 ，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 2．5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，
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其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。
3．智能化，开放式，网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
4．重视新技术标准，规范的建立
（1） 关于数控系统设计开发规范
如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。
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我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
（2） 关于数控标准
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。
目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。
2.3 加工中心的概念
加工中心,简称cnc，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。 1．加工中心的发展史
加工中心最初是从数控铣床发展而来的。第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。
二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。 2．加工中心的分类
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