技术

    网络数控中CAD/CAM集成的关键技术（1）

　　信息技术和计算机网络技术的迅猛发展，制造技术、C AD/CAM技术的不断进步，彻底改变了产品的传统设计、生产和管理方式。实践证明，将数控机床联网，由中央计算机进行统一管理构成数控生产线是提高数控机床利用率和单件小批生产劳动生产率的有效途径。
同时，在网络化的基础上，把CAD/CAM与数控系统集成为一体，相互联网，实现中央集中控制的群控加工。目前，在我国CAD/CAM的硬件系统已经达到了实用化的阶段，CAD/CAM的单项技术也在日益成熟，但是CAD/CAM集成系统还远没有达到实用化阶段，因此，开发基于网络、满足现代制造过程的集成系统势在必行。

　　1 网络数控的特点和结构

　　网络数控是当前一门新兴技术，它是以数控技术、通讯技术、计算机技术等先进技术为基础，通过网络把与制造过程有关的设备集成起来，实现制造车间制造设备的集中控制管理以及设备之间、设备与上层计算机之间、与其他车间，进而通过国际网与其他企业之间的信息交换。一个网络数控的实例的系统构成，它已集成了实时通信系统、NC机床信息管理系统、图形自动编程系统等功能模块。

　　一个完善的网络数控系统是集生产管理、工艺设计、DNC网络控制为一体，系统的集成应以功能集成为基本结构，可与其他CAD/CAM系统进行信息共享，具有开放式体系结构的集成化生产管理系统。从以上可看出，该系统具有CAD/CAM接口，因此，它为CAD/CAM集成系统的开发提供了条件。

　　2 CAD/CAM系统集成的关键技术

　　开发集成化的CAD/CAM系统方法有很多，概括起来，主要有以下四种：

　　根据产品和硬件设备的实际情况，由设计者开发专用的CAD、CAD和CAM等整个系统，包括底层图形的设计与管理系统。

　　基于特征识别的方法。

　　基于特征设计的方法。

　　基于STEP标准的方法。

　　CAD/CAM的集成首先需要解决的间题是如何完整而合理地描述产品的信息，使得各模块之间的信息既能够共享，又有最小的冗余。针对这一问题，解决的办法是建立CAD/CAM范围内相对统一的产品模型，并以此模型为基础，运用产品数据交换技术，实现CAD、CAM间的数据交换与共享。因此，建立统一的产品模型已成为CAD/CAM集成的关键技术之一。

　　另外，目前CAD/CAM系统的集成，主要通过文件来实现数据交换。为了提高数据传输效率和系统的集成化程度，保证各系统之间数据的一致性、可靠性和数据共享，应采用工程数据库管理系统来管理集成数据，使各系统间直接进行信息交换，实现真正意义上的CAD/CAM集成。因此，集成数据管理也是CAD/CAM系统集成的一项关键技术。

　　最后，CAD/CAM集成需要进行大量的数据交换，因此需要有一个统一的产品数据交换标准。目前，国际化的交换标准只是针对几何图形的，如IGES, DXF等。对于整个产品设计和制造过程的数据交换，还没有统一的标准，往往是软件开发者根据产品情况和软硬件环境来自己规定数据的交换协议。CAD模型在创建时会出现质量上的缺陷，造成后续应用如CAM方面的问题。有些有缺陷的模型在同一系统中使用不发生问题，但只要通过数据交换被其它领域接收并应用，问题就会暴露出来，而发生问题又很难判断错误究竟是发生在何处，有时不得不重新创建CAD模型。由于在模型产生过程中所做的“辅助几何元素”常常处于不可见状态，交换后，辅助几何元素和真正的产品信息是很难分离的，因此，应该在发送模型前，删除所有的非产品几何实体，在模型中不保留该几何实体的多种表达。

网络数控中CAD/CAM集成的关键技术（2）

　　3 自动编程技术

　　自动编程技术主要解决自动寻迹、加工方向判别、刀具轨迹自动补偿等功能，是实现CAD/CAM的集成的一个重要组成部分。

　　绘图输入后生成的DXF文件，利用基于特征的信息建模方法，从中获取加工实体特征信息。系统需要实体的几何信息，并存储有关特征信息。根据这些信息，初步形成零件的轮廓及其构成元素间的拓扑关系。CAD绘图实体在DXF文件中是按其绘图顺序存放的，与加工顺序无关；而在加工闭环中删除或添加某一实体时，由于DXF文件中的实体并不按加工闭环的顺序存放，因此需按端点连接情况重新排序，形成加工闭环。这样，就使绘图和加工分离，利用AutoCAD进行图形输入时，则不必关心实际加工顺序，简化了数据输入过程。在形成实际加工轨迹时，需要考虑加工对象的凹、凸模特性、加工方向等因素的影响，在自动编程系统中确定刀具轨迹补偿量，对基本加工路线加以调整，才能保证加工精度。实际加工中工件轮廓可能不光滑，出现拐角、尖角等情况，容易造成塌角、空程等间题，可添加过滤圆弧，使加工轨迹圆滑过渡，从而提高加工效率。系统按加工顺序对各个实体进行插补运算，把加工命令储存在文件中，并发送给从机系统进行加工，从而实现了CAD/CAM的集成。

　　4 结论

　　伴随计算机网络技术的不断发展，基于网络的CAD/CAM集成系统是技术发展的必然趋势。应用Web技术构建一个基于分布式操作、图形化用户接口及数据库管理为一体的网络有利于充分利用企业已有的硬件，为各部门之间的数据及资源共享提供快速通道，并通过Internet实现与外界的信息交流。另外，CAD/CAM集成技术是国际上的研究热点之一，CAD/CAM集成系统的开发与应用已成为衡量一个国家的科技现代化和工业现代化的主要标志之一。加速CAD/CAM集成化建设是传统制造业改革和发展的必由之路，因此，基于网络的CAD/CAM集成技术的研究具有深远的现实意义。