基于CAD_CAM技术的数控加工工艺研究.pdf

2023 年第8 期农机使用与维修59基于CAD/CAM技术的数控加工工艺研究赵天成（渭源县职业中等专业学校，甘肃渭源7 4 8 2 0 0）摘要：CAD/CAM技术是计算机辅助设计和制造的集成应用，对于提高数控加工效率和精度具有重要意义。基于CAD/CAM技术的基本概念、发展历程以及其在数控加工领域中的应用优势，重点研究了基于CAD/CAM技术的数控加工工艺,通过实验验证了基于CAD/CAM技术的数控加工工艺的可行性和优越性，研究结果可以为数控加工技术的进一步发展提供了有益的参考。关键词：CAD/CAM技术；数控加工；数控编程；刀具路径规划中图分类号：TG547(Weiyuan County Vocational Secondary Vocational School,Weiyuan 748200,China)Abstract:CAD/CAM technology is an integrated application of computer-aided design and manufacturing,which is ofgreat significance to improve the efficiency and accuracy of CNC machining.Based on the basic concept of CAD/CAMtechnology,its development history and its application advantages in the field of CNC machining,this paper focuses onthe CNC machining process based on CAD/CAM technology,and verifies the feasibility and superiority of the CNC ma-chining process based on CAD/CAM technology through experiments,and the research results can provide a useful refer-ence for the further development of CNC machining technology.Keywords:CAD/CAM technology;CNC machining;CNC programming;tool path planning0引言随着全球制造业竞争日益激烈，为了满足市场需求，提高生产效率和产品质量，制造业正在不断寻求更加先进、智能的制造技术。数控加工作为现代制造业中的重要工艺之一，具有高精度、高效率、高稳定性等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等领域 1-3 CAD/CAM技术作为数控加工的重要支撑 4 ,不仅可以实现数字化设计和智能化编程，还可以通过优化算法实现刀具路径的最优化设计，从而提高加工效率和精度 5-6 ，同时结合数控机床的特点，对加工参数进行合理设置，提高产品质量。因此,本文旨在深人探讨CAD/CAM技术在数控加工中的应用和工艺研究，为制造业的发展提供思路和实践经验，推动数控加工技术的不断创新和进步。1CAD/CAM 技术的发展历程CAD/CAM技术的基本概念是将CAD和CAM技术相结合，实现产品数字化设计和数字化加工的一种技术体系 7 。作者简介：赵天成（1 9 8 1 一），男，甘肃渭源人，硕士，讲师，研究方向为中职机械基础教育。文献标识码：AResearch on CNC Machining Process Based on CAD/CAM TechnologyZHAO Tiancheng示，这些发展事件展示了CAD/CAM技术在过去几十年中的快速发展，从最初的概念提出到逐渐成熟并广泛应用于制造业中，再到与其他技术结合，不断推动着制造业的数字化转型 8 表1 CAD/CAM技术发展历程时间发展节点美国麻省理工学院研究人员提出“计算机辅助设1960计(CAD)的概念开始将计算机应用于数控加工领域，并提出“计算1970机辅助制造”CAD/CAM技术逐渐成熟，应用范围不断扩大，包1980括机械加工、电子制造、建筑设计等领域随着计算机技术和网络技术的发展，CAD/CAM技1990术开始向虚拟现实、多媒体等方向发展CAD/CAM技术逐渐与其他技术结合，如人工智2000能、云计算、物联网等，形成新的制造模式和生产方式CAD/CAM技术不断更新迭代，出现了更加智能2010化、个性化的解决方案，为制造业的数字化转型提供了强有力的支撑doi;10.14031/ki.njwx.2023.08.018CAD/CAM技术发展历程及关键节点如表1 所602应用优势CAD/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助制造)技术是将计算机技术应用于产品设计、制造和加工领域的一种技术，能够将设计和制造过程数字化，并通过计算机辅助的方式进行自动化操作，带来了许多优势。2.1提高效率CAD/CAM技术可以加快设计和制造过程，从而提高生产效率。通过CAD软件进行设计，可以更快速、准确地完成设计工作；通过CAM软件进行制造和加工，可以减少人工干预和错误，提高生产效率。2.2提高质量CAD/CAM技术可以提高产品的质量和精度。通过CAD软件进行设计，可以避免设计错误和缺陷,确保设计的准确性和一致性；通过CAM软件进行制造和加工，可以保证零件的精度和一致性，提高产品的质量。2.3降低成本通过CAD软件进行设计，可以避免因设计错误和重复设计导致的额外成本；通过CAM软件进行制造和加工，可以减少人工和设备成本，提高生产效率,降低生产成本。2.4提高生产灵活性CAD/CAM技术可以提高生产灵活性。通过CAD软件进行设计，可以更快速地修改设计，适应市场和客户需求的变化；通过CAM软件进行制造和加工，可以快速调整生产线和生产流程，适应不同的生产需求。2.5促进创新通过CAD软件进行设计，可以更容易地实现创新设计；通过CAM软件进行制造和加工，可以更容易地实现创新生产方法和工艺。3基于 CAD/CAM 技术的数控加工主要工艺3.1数控编程数控编程是一种将CAD/CAM文件转化为数控机床运动控制指令的过程。数控编程通常使用G代码（机床控制语言）编写，通过编写G代码指定数控机床的切削轨迹、刀具的运动速度、进给速度、加工深度等参数，以实现工件的自动化加工。主要工作流程图如图1 所示。农机使用与维修开始制作接口程序制作数据提取模块提取数据制作数据处理模块处理并输出数据修改图1 数控变成工作流程图3.2刀具路径规划刀具路径规划是计算机辅助制造（CAM）的一个重要领域，其目的是根据零件的几何形状和机床的运动能力，生成适合于加工零件的刀具路径。刀具路径规划通常分为以下几个步骤：1）导人CAD模型。将零件的三维CAD模型导入CAM系统中，准备进行加工。2)确定刀具。选择适合于加工零件的刀具，包括刀具的尺寸、形状、材料等。3)确定切削参数。根据材料的硬度、切削深度、切削速度等因素，确定切削参数，包括进给速度、转速等。4)生成切削路径。根据零件的几何形状和加工要求，生成适合于加工零件的刀具路径，通常包括粗加工、半精加工和精加工。5)优化刀具路径。对生成的刀具路径进行优化，以提高加工效率和加工质量，常用的优化方法包括切削力平衡、切削轨迹平滑等。6)生成NC代码。将生成的刀具路径转化为机床控制程序，生成NC代码，用于控制机床加工零件。3.3加工参数优化加工参数优化是在保证零件加工质量和机床寿命等方面的前提下，最大化加工效率和节约加工成本的一项工作。通常包括以下几个方面：1)选择合适的刀具和刀具材料。根据加工材料和零件形状等因素，选择合适的刀具和刀具材2023年第8 期结束是是否否符合要求批量生成曲线制作批量成图模块卜是格式是否符合需要否2023年第8 期料，以提高切削效率和延长刀具使用寿命。2)确定适当的切削速度。根据加工材料和刀具材料等因素，确定适当的切削速度，以达到最佳的切削效率和切削质量。3)确定合适的进给速度。根据加工材料和刀具材料等因素，确定合适的进给速度，以达到最佳的加工效率和零件表面质量。4)确定合适的切削深度。根据加工材料和刀具材料等因素，确定合适的切削深度，以达到最佳的切削效率和切削质量，并避免切削过度导致机床损坏。5）优化刀具路径。对刀具路径进行优化，以达到最佳的加工效率和加工质量。6)应用智能加工技术。利用人工智能等技术优化加工参数，以实现最佳的加工效率和加工质量，4CAD/CAM技术的数控加工工艺的验证4.1试验方法尺寸参数直径高度孔径农机使用与维修本研究选择一种典型的零件-实验测量，使用CAD/CAM软件，设计并生成数控加工程序,然后，在数控加工机床上安装刀具和工件，并进行调试,以保证机床的准确性和稳定性，最后，使用精密测量工具（例如千分尺、高度规等），对加工后的零件尺寸进行测量，记录实际尺寸，将实际尺寸与设计尺寸进行比较，计算加工误差，并分析误差产生的原因。4.2结果与分析加工结果如表2 所示，通过表中的数据，试验中加工的立柱存在一定的加工误差。针对每个尺寸参数的误差，可以分析产生误差的原因。其中直径的误差是由于刀具磨损导致的，高度的误差是由于机床加工精度不够所致，孔径的误差则是由于工件夹紧力度不均。针对这些误差产生的原因,可以采取相应的措施进行改进，如更换刀具、提高机床精度、调整工件夹紧方式等，以减少加工误差，提高加工精度和稳定性。表2 加工结果设计尺寸/mm实际尺寸/mm100100.05150150.022020.0161牛一一立柱，以进行加工误差/mm误差产生原因 0.05刀具磨损 0.02机床加工精度 0.01工件夹紧力度不均参考文献：5结论与展望1 黄韶炜.CAD/CAM技术在数控加工中的运用研究基于CAD/CAM技术的数控加工工艺研究已经J.现代制造技术与装备,2 0 2 1,5 7（1 2)：3 7-3 9.2张久雷.CAD/CAM技术在数控铣削加工中的实例应成为工业制造中的重要技术之一。本文通过对相用研究 J.大众科技,2 0 2 1,2 3（1 1)：4 6-4 9.关研究进行综述和分析，得出了以下结论：3杜薇.CAD/CAM在模具设计与数控加工中的关键技1)CAD/CAM技术能够显著提高数控加工的效术分析 J中国设备工程,2 0 1 8（1 7）：8 3-8 4.率和精度，减少生产成本，同时提高了产品质量和4王京，都伟.CAD/CAM技术在基于UG舰船螺旋奖数工艺水平；控加工中的应用J.舰船科学技术,2 0 1 7,3 9（2 0）：2)数控加工技术已经广泛应用于各个行业和171 173.领域，特别是在航空、汽车、机械等领域；5李佩伟.基于CAD/CAM的数控铣削加工技术研究3)数控加工技术的发展离不开CAD/CAM技术J.计算机产品与流通,2 0 1 7（1 0）：1 7 3.6蒋建卫.CAD/CAM技术在数控加工中的应用探讨的不断完善和更新，同时也需要不断探索和研究新J.科学中国人,2 0 1 5(2 6):2 6.的数控加工工艺。7石显奎.基于CAD/CAM的数控铣削高效加工技术研数控加工技术的应用将会更加注重环保和可究与实现 D.杭州：浙江工业大学,2 0 1 5.持续发展，这将会对CAD/CAM技术的应用提出更8马玉敏.数控线切割加工空间曲面CAD/CAM技术研高的要求和挑战，需要更加注重绿色制造和资源节究 J.机电产品开发与创新,2 0 1 3,2 6（6)：1 4 1-1 4 3.约的理念。(05)