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1、计 算 机 辅 助 制 造CAM(computer Aided Manufacturing， 计 算 机 辅 助 制 造 )： 利 用 计 算 机 来 进 行 生 产 设备 管 理 控 制 和 操 作 的 过 程 。 它 输 入 信 息 是 零 件 的 工 艺 路 线 和 工 序 内 容 ， 输 出 信 息 是 刀 具加 工 时 的 运 动 轨 迹 (刀 位 文 件 )和 数 控 程 序 。CAM (computer Aided Manufacturing， 计 算 机 辅 助 制 造 )的 核 心 是 计 算 机 数 值控 制 (简 称 数 控 )， 是 将 计 算 机 应 用 于 制 造
2、生 产 过 程 的 过 程 或 系 统 。 1952 年 美 国 麻 省理 工 学 院 首 先 研 制 成 数 控 铣 床 。 数 控 的 特 征 是 由 编 码 在 穿 孔 纸 带 上 的 程 序 指 令 来 控 制 机床 。 此 后 发 展 了 一 系 列 的 数 控 机 床 ， 包 括 称 为 “加 工 中 心 ”的 多 功 能 机 床 ， 能 从 刀 库 中自 动 换 刀 和 自 动 转 换 工 作 位 置 ， 能 连 续 完 成 锐 、 钻 、 饺 、 攻 丝 等 多 道 工 序 ， 这 些 都 是 通过 程 序 指 令 控 制 运 作 的 ， 只 要 改 变 程 序 指 令 就 可
3、 改 变 加 工 过 程 ， 数 控 的 这 种 加 工 灵 活 性称 之 为 “柔 性 ”。 加 工 程 序 的 编 制 不 但 需 要 相 当 多 的 人 工 ， 而 且 容 易 出 错 ， 最 早 的 CAM 便 是 计 算 机 辅 助 加 工 零 件 编 程 工 作 。 麻 省 理 工 学 院 于 1950 年 研 究 开 发 数 控 机 床 的加 工 零 件 编 程 语 言 APT， 它 是 类 似 FORTRAN 的 高 级 语 言 。 增 强 了 几 何 定 义 、 刀 具运 动 等 语 句 ， 应 用 APT 使 编 写 程 序 变 得 简 单 。 这 种 计 算 机 辅 助
4、编 程 是 批 处 理 的 。 CAM 系 统 一 般 具 有 数 据 转 换 和 过 程 自 动 化 两 方 面 的 功 能 。 CAM 所 涉 及 的 范 围 ，包 括 计 算 机 数 控 ， 计 算 机 辅 助 过 程 设 计 。数 控 除 了 在 机 床 应 用 以 外 ， 还 广 泛 地 用 于 其 它 各 种 设 备 的 控 制 ， 如 冲 压 机 、 火 焰 或等 离 子 弧 切 割 、 激 光 束 加 工 、 自 动 绘 图 仪 、 焊 接 机 、 装 配 机 、 检 查 机 、 自 动 编 织 机 、 电脑 绣 花 和 服 装 裁 剪 等 ， 成 为 各 个 相 应 行 业
5、CAM 的 基 础 。计 算 机 辅 助 制 造 系 统 是 通 过 计 算 机 分 级 结 构 控 制 和 管 理 制 造 过 程 的 多 方 面 工 作 ， 它的 目 标 是 开 发 一 个 集 成 的 信 息 网 络 来 监 测 一 个 广 阔 的 相 互 关 联 的 制 造 作 业 范 围 ， 并 根 据一 个 总 体 的 管 理 策 略 控 制 每 项 作 业 。 从 自 动 化 的 角 度 看 ， 数 控 机 床 加 工 是 一 个 工 序 自 动 化 的 加 工 过 程 ， 加 工 中 心 是 实 现零 件 部 分 或 全 部 机 械 加 工 过 程 自 动 化 ， 计 算 机
6、直 接 控 制 和 柔 性 制 造 系 统 是 完 成 一 族零 件 或 不 同 族 零 件 的 自 动 化 加 工 过 程 ， 而 计 算 机 辅 助 制 造 是 计 算 机 进 入 制 造 过 程 这 样 一个 总 的 概 念 。 一 个 大 规 模 的 计 算 机 辅 助 制 造 系 统 是 一 个 计 算 机 分 级 结 构 的 网 络 ， 它 由 两 级 或 三 级计 算 机 组 成 ， 中 央 计 算 机 控 制 全 局 ， 提 供 经 过 处 理 的 信 息 ， 主 计 算 机 管 理 某 一 方 面 的 工作 ， 并 对 下 属 的 计 算 机 工 作 站 或 微 型 计 算
7、机 发 布 指 令 和 进 行 监 控 ， 计 算 机 工 作 站 或 微型 计 算 机 承 担 单 一 的 工 艺 控 制 过 程 或 管 理 工 作 。 计 算 机 辅 助 制 造 系 统 的 组 成 可 以 分 为 硬 件 和 软 件 两 方 面 ： 硬 件 方 面 有 数 控 机 床 、 加工 中 心 、 输 送 装 置 、 装 卸 装 置 、 存 储 装 置 、 检 测 装 置 、 计 算 机 等 ， 软 件 方 面 有 数 据 库 、计 算 机 辅 助 工 艺 过 程 设 计 、 计 算 机 辅 助 数 控 程 序 编 制 、 计 算 机 辅 助 工 装 设 计 、 计 算 机辅
8、助 作 业 计 划 编 制 与 调 度 、 计 算 机 辅 助 质 量 控 制 等 。到 目 前 为 止 ， 计 算 机 辅 助 制 造 （ CAM， Computer Aided Manufacturing） 有 狭义 和 广 义 的 两 个 概 念 。 CAM 的 狭 义 概 念 指 的 是 从 产 品 设 计 到 加 工 制 造 之 间 的 一 切 生 产准 备 活 动 ， 它 包 括 CAPP、 NC 编 程 、 工 时 定 额 的 计 算 、 生 产 计 划 的 制 订 、 资 源 需 求 计划 的 制 订 等 。 这 是 最 初 CAM 系 统 的 狭 义 概 念 。 到 今 天
9、， CAM 的 狭 义 概 念 甚 至 更 进一 步 缩 小 为 NC 编 程 的 同 义 词 。 CAPP 已 被 作 为 一 个 专 门 的 子 系 统 ， 而 工 时 定 额 的 计算 、 生 产 计 划 的 制 订 、 资 源 需 求 计 划 的 制 订 则 划 分 给 MRP /ERP 系 统 来 完 成 。 CAM 的 广 义 概 念 包 括 的 内 容 则 多 得 多 ， 除 了 上 述 CAM 狭 义 定 义 所 包 含 的 所 有 内 容 外 ，它 还 包 括 制 造 活 动 中 与 物 流 有 关 的 所 有 过 程 （ 加 工 、 装 配 、 检 验 、 存 贮 、 输
10、送 ） 的 监 视、 控 制 和 管 理 。数 控 系 统数 控 系 统 是 机 床 的 控 制 部 分 ， 它 根 据 输 入 的 零 件 图 纸 信 息 、 工 艺 过 程 和 工 艺 参 数 ，按 照 人 机 交 互 的 方 式 生 成 数 控 加 工 程 序 ， 然 后 通 过 电 脉 冲 数 ， 再 经 伺 服 驱 动 系 统 带 动 机床 部 件 作 相 应 的 运 动 。 图 3-4-2 为 数 控 系 统 的 功 能 示 意 图 。传 统 的 数 控 机 床 （ NC） 上 ， 零 件 的 加 工 信 息 是 存 储 在 数 控 纸 带 上 的 ， 通 过 光 电 阅读 机 读
11、 取 数 控 纸 带 上 的 信 息 ， 实 现 机 床 的 加 工 控 制 。 后 来 发 展 到 计 算 机 数 控 （ CNC） ， 功 能 得 到 很 大 的 提 高 ， 可 以 将 一 次 加 工 的 所 有 信 息 一 次 性 读 入 计 算 机 内 存 ， 从 而 避免 了 频 繁 的 启 动 阅 读 机 。 更 先 进 的 CNC 机 床 甚 至 可 以 去 掉 光 电 阅 读 机 ， 直 接 在 计 算机 上 编 程 ， 或 者 直 接 接 收 来 自 CAPP 的 信 息 ， 实 现 自 动 编 程 。 后 一 种 CNC 机 床 是 计算 机 集 成 制 造 系 统 的
12、基 础 设 备 。 现 代 CNC 系 统 常 具 有 以 下 功 能 ：(1) 多 坐 标 轴 联 动 控 制 ; (2) 刀 具 位 置 补 偿 ; (3) 系 统 故 障 诊 断 ; (4) 在 线 编 程 ; (5) 加 工 、 编 程 并 行 作 业 ; (6) 加 工 仿 真 ; (7) 刀 具 管 理 和 监 控 ; (8) 在 线 检 测 。数 控 编 程 原 理所 谓 数 控 编 程 是 根 据 来 自 CAD 的 零 件 几 何 信 息 和 来 自 CAPP 的 零 件 工 艺 信 息 自动 或 在 人 工 干 预 下 生 成 数 控 代 码 的 过 程 。 常 用 的 数
13、 控 代 码 有 ISO（ 国 际 标 准 化 组 织 ）和 EIA（ 美 国 电 子 工 业 协 会 ） 两 种 系 统 。 其 中 ISO 代 码 是 七 位 补 偶 代 码 ， 即 第 8 位为 补 偶 位 ； 而 EIA 代 码 是 六 位 补 奇 码 ， 即 第 5 列 为 补 奇 位 。 补 偶 和 补 奇 的 目 的 是 为 了便 于 检 验 纸 带 阅 读 机 的 读 错 信 息 。 一 般 的 数 控 程 序 是 由 程 序 字 组 成 ， 而 程 序 字 则 是 由 用英 文 字 母 代 表 的 地 址 码 和 地 址 码 后 的 数 字 和 符 号 组 成 。 每 个 程
14、 序 都 代 表 着 一 个 特 殊 功 能， 如 G00 表 示 点 位 控 制 ， G33 表 示 等 螺 距 螺 纹 切 削 ， M05 表 示 主 轴 停 转 等 。 一 般 情况 下 ， 一 条 数 控 加 工 指 令 是 若 干 个 程 序 字 组 成 的 ， 如 N012G00G49X070Y055T21中 的 N012 表 示 第 12 条 指 令 ， G00 表 示 点 位 控 制 ， G49 表 示 刀 补 准 备 功 能 ， X070和 Y055 表 示 X 和 Y 的 坐 标 值 ， T21 表 示 刀 具 编 号 指 令 。 整 个 指 令 的 意 义 是 ： 快 速 运动 到 点 （ 70， 55） ， 一 号 刀 取 2 号 拨 盘 上 刀 补 值 。数 控 编 程 的 方 式 一 般 有 四 种 ：（ 1） 手 工 编 程 ； （ 2） 数 控 语 言 编 程 ； （ 3） CAD/CAM 系 统 编 程 ； （ 4） 自 动 编 程 。
