網(wǎng)絡(luò)數(shù)控中CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)（1）

　　信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造技術(shù)、C AD/CAM技術(shù)的不斷進(jìn)步，徹底改變了產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理方式。實(shí)踐證明，將數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，由中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理構(gòu)成數(shù)控生產(chǎn)線是提高數(shù)控機(jī)床利用率和單件小批生產(chǎn)勞動(dòng)生產(chǎn)率的有效途徑。
同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，把CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，相互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)中央集中控制的群控加工。目前，在我國(guó)CAD/CAM的硬件系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化的階段，CAD/CAM的單項(xiàng)技術(shù)也在日益成熟，但是CAD/CAM集成系統(tǒng)還遠(yuǎn)沒有達(dá)到實(shí)用化階段，因此，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)、滿足現(xiàn)代制造過程的集成系統(tǒng)勢(shì)在必行。

　　1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)控是當(dāng)前一門新興技術(shù)，它是以數(shù)控技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過網(wǎng)絡(luò)把與制造過程有關(guān)的設(shè)備集成起來，實(shí)現(xiàn)制造車間制造設(shè)備的集中控制管理以及設(shè)備之間、設(shè)備與上層計(jì)算機(jī)之間、與其他車間，進(jìn)而通過國(guó)際網(wǎng)與其他企業(yè)之間的信息交換。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的實(shí)例的系統(tǒng)構(gòu)成，它已集成了實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)、NC機(jī)床信息管理系統(tǒng)、圖形自動(dòng)編程系統(tǒng)等功能模塊。

　　一個(gè)完善的網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)是集生產(chǎn)管理、工藝設(shè)計(jì)、DNC網(wǎng)絡(luò)控制為一體，系統(tǒng)的集成應(yīng)以功能集成為基本結(jié)構(gòu)，可與其他CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行信息共享，具有開放式體系結(jié)構(gòu)的集成化生產(chǎn)管理系統(tǒng)。從以上可看出，該系統(tǒng)具有CAD/CAM接口，因此，它為CAD/CAM集成系統(tǒng)的開發(fā)提供了條件。

　　2 CAD/CAM系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)

　　開發(fā)集成化的CAD/CAM系統(tǒng)方法有很多，概括起來，主要有以下四種：

　　根據(jù)產(chǎn)品和硬件設(shè)備的實(shí)際情況，由設(shè)計(jì)者開發(fā)專用的CAD、CAD和CAM等整個(gè)系統(tǒng)，包括底層圖形的設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)。

　　基于特征識(shí)別的方法。

　　基于特征設(shè)計(jì)的方法。

　　基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的方法。

　　CAD/CAM的集成首先需要解決的間題是如何完整而合理地描述產(chǎn)品的信息，使得各模塊之間的信息既能夠共享，又有最小的冗余。針對(duì)這一問題，解決的辦法是建立CAD/CAM范圍內(nèi)相對(duì)統(tǒng)一的產(chǎn)品模型，并以此模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)CAD、CAM間的數(shù)據(jù)交換與共享。因此，建立統(tǒng)一的產(chǎn)品模型已成為CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　另外，目前CAD/CAM系統(tǒng)的集成，主要通過文件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率和系統(tǒng)的集成化程度，保證各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的一致性、可靠性和數(shù)據(jù)共享，應(yīng)采用工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來管理集成數(shù)據(jù)，使各系統(tǒng)間直接進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)真正意義上的CAD/CAM集成。因此，集成數(shù)據(jù)管理也是CAD/CAM系統(tǒng)集成的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　最后，CAD/CAM集成需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換，因此需要有一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)際化的交換標(biāo)準(zhǔn)只是針對(duì)幾何圖形的，如IGES, DXF等。對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程的數(shù)據(jù)交換，還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，往往是軟件開發(fā)者根據(jù)產(chǎn)品情況和軟硬件環(huán)境來自己規(guī)定數(shù)據(jù)的交換協(xié)議。CAD模型在創(chuàng)建時(shí)會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量上的缺陷，造成后續(xù)應(yīng)用如CAM方面的問題。有些有缺陷的模型在同一系統(tǒng)中使用不發(fā)生問題，但只要通過數(shù)據(jù)交換被其它領(lǐng)域接收并應(yīng)用，問題就會(huì)暴露出來，而發(fā)生問題又很難判斷錯(cuò)誤究竟是發(fā)生在何處，有時(shí)不得不重新創(chuàng)建CAD模型。由于在模型產(chǎn)生過程中所做的“輔助幾何元素”常常處于不可見狀態(tài)，交換后，輔助幾何元素和真正的產(chǎn)品信息是很難分離的，因此，應(yīng)該在發(fā)送模型前，刪除所有的非產(chǎn)品幾何實(shí)體，在模型中不保留該幾何實(shí)體的多種表達(dá)。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控中CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)（2）

　　3 自動(dòng)編程技術(shù)

　　自動(dòng)編程技術(shù)主要解決自動(dòng)尋跡、加工方向判別、刀具軌跡自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ埽菍?shí)現(xiàn)CAD/CAM的集成的一個(gè)重要組成部分。

　　繪圖輸入后生成的DXF文件，利用基于特征的信息建模方法，從中獲取加工實(shí)體特征信息。系統(tǒng)需要實(shí)體的幾何信息，并存儲(chǔ)有關(guān)特征信息。根據(jù)這些信息，初步形成零件的輪廓及其構(gòu)成元素間的拓?fù)潢P(guān)系。CAD繪圖實(shí)體在DXF文件中是按其繪圖順序存放的，與加工順序無關(guān)；而在加工閉環(huán)中刪除或添加某一實(shí)體時(shí)，由于DXF文件中的實(shí)體并不按加工閉環(huán)的順序存放，因此需按端點(diǎn)連接情況重新排序，形成加工閉環(huán)。這樣，就使繪圖和加工分離，利用AutoCAD進(jìn)行圖形輸入時(shí)，則不必關(guān)心實(shí)際加工順序，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)輸入過程。在形成實(shí)際加工軌跡時(shí)，需要考慮加工對(duì)象的凹、凸模特性、加工方向等因素的影響，在自動(dòng)編程系統(tǒng)中確定刀具軌跡補(bǔ)償量，對(duì)基本加工路線加以調(diào)整，才能保證加工精度。實(shí)際加工中工件輪廓可能不光滑，出現(xiàn)拐角、尖角等情況，容易造成塌角、空程等間題，可添加過濾圓弧，使加工軌跡圓滑過渡，從而提高加工效率。系統(tǒng)按加工順序?qū)Ω鱾€(gè)實(shí)體進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，把加工命令儲(chǔ)存在文件中，并發(fā)送給從機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加工，從而實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成。

　　4 結(jié)論

　　伴隨計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM集成系統(tǒng)是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。應(yīng)用Web技術(shù)構(gòu)建一個(gè)基于分布式操作、圖形化用戶接口及數(shù)據(jù)庫(kù)管理為一體的網(wǎng)絡(luò)有利于充分利用企業(yè)已有的硬件，為各部門之間的數(shù)據(jù)及資源共享提供快速通道，并通過Internet實(shí)現(xiàn)與外界的信息交流。另外，CAD/CAM集成技術(shù)是國(guó)際上的研究熱點(diǎn)之一，CAD/CAM集成系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用已成為衡量一個(gè)國(guó)家的科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志之一。加速CAD/CAM集成化建設(shè)是傳統(tǒng)制造業(yè)改革和發(fā)展的必由之路，因此，基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM集成技術(shù)的研究具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。