什么是CAM？

CAM (computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)的核心是計算機數值控制(簡稱數控)，是將計算機應用于制造生產過程的過程或系統。1952年美國麻省理工學院首先研制成數控銑床。數控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床。此后發展了一系列的數控機床，包括稱為“加工中心”的多功能機床，能從刀庫中自動換刀和自動轉換工作位置，能連續完成銳、鉆、餃、攻絲等多道工序，這些都是通過程序指令控制運作的，只要改變程序指令就可改變加工過程，數控的這種加工靈活性稱之為“柔性”。加工程序的編制不但需要相當多的人工，而且容易出錯，最早的CAM便是計算機輔助加工零件編程工作。麻省理工學院于1950年研究開發數控機床的加工零件編程語言APT，它是類似FORTRAN的高級語言。增強了幾何定義、刀具運動等語句，應用APT使編寫程序變得簡單。這種計算機輔助編程是批處理的。CAM系統一般具有數據轉換和過程自動化兩方面的功能。CAM所涉及的范圍，包括計算機數控，計算機輔助過程設計。數控除了在機床應用以外，還廣泛地用于其它各種設備的控制，如沖壓機、火焰或等離子弧切割、激光束加工、自動繪圖儀、焊接機、裝配機、檢查機、自動編織機、電腦繡花和服裝裁剪等，成為各個相應行業CAM的基矗計算機輔助制造系統是通過計算機分級結構控制和管理制造過程的多方面工作，它的目標是開發一個集成的信息網絡來監測一個廣闊的相互關聯的制造作業范圍，并根據一個總體的管理策略控制每項作業。 從自動化的角度看，數控機床加工是一個工序自動化的加工過程，加工中心是實現零件部分或全部機械加工過程自動化，計算機直接控制和柔性制造系統是完成一族零件或不同族零件的自動化加工過程，而計算機輔助制造是計算機進入制造過程這樣一個總的概念。 一個大規模的計算機輔助制造系統是一個計算機分級結構的網絡，它由兩級或三級計算機組成，中央計算機控制全局，提供經過處理的信息，主計算機管理某一方面的工作，并對下屬的計算機工作站或微型計算機發布指令和進行監控，計算機工作站或微型計算機承擔單一的工藝控制過程或管理工作。

計算機輔助制造系統的組成可以分為硬件和軟件兩方面：硬件方面有數控機床、加工中心、輸送裝置、裝卸裝置、存儲裝置、檢測裝置、計算機等，軟件方面有數據庫、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助數控程序編制、計算機輔助工裝設計、計算機輔助作業計劃編制與調度、計算機輔助質量控制等。到目前為止，計算機輔助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）有狹義和廣義的兩個概念。CAM的狹義概念指的是從產品設計到加工制造之間的一切生產準備活動，它包括CAPP、NC編程、工時定額的計算、生產計劃的制訂、資源需求計劃的制訂等。這是最初CAM系統的狹義概念。到今天，CAM的狹義概念甚至更進一步縮小為NC編程的同義詞。CAPP已被作為一個專門的子系統，而工時定額的計算、生產計劃的制訂、資源需求計劃的制訂則劃分給MRPⅡ/ERP系統來完成。CAM的廣義概念包括的內容則多得多，除了上述CAM狹義定義所包含的所有內容外，它還包括制造活動中與物流有關的所有過程（加工、裝配、檢驗、存貯、輸送）的監視、控制和管理。 數控系統數控系統是機床的控制部分，它根據輸入的零件圖紙信息、工藝過程和工藝參數，按照人機交互的方式生成數控加工程序，然后通過電脈沖數，再經伺服驅動系統帶動機床部件作相應的運動。圖3-4-2為數控系統的功能示意圖。傳統的數控機床（NC）上，零件的加工信息是存儲在數控紙帶上的，通過光電閱讀機讀取數控紙帶上的信息，實現機床的加工控制。后來發展到計算機數控（CNC），功能得到很大的提高，可以將一次加工的所有信息一次性讀入計算機內存，從而避免了頻繁的啟動閱讀機。更先進的CNC機床甚至可以去掉光電閱讀機，直接在計算機上編程，或者直接接收來自CAPP的信息，實現自動編程。后一種CNC機床是計算機集成制造系統的基礎設備。

現代CNC系統常具有以下功能：

(1) 多坐標軸聯動控制;

(2) 刀具位置補償;

(3) 系統故障診斷;

(4) 在線編程;

(5) 加工、編程并行作業;

(6) 加工仿真;

(7) 刀具管理和監控;

(8) 在線檢測。

數控編程原理所謂數控編程是根據來自CAD的零件幾何信息和來自CAPP的零件工藝信息自動或在人工干預下生成數控代碼的過程。常用的數控代碼有ISO（國際標準化組織）和EIA（美國電子工業協會）兩種系統。其中ISO代碼是七位補偶代碼，即第8位為補偶位；而EIA代碼是六位補奇碼，即第5列為補奇位。補偶和補奇的目的是為了便于檢驗紙帶閱讀機的讀錯信息。一般的數控程序是由程序字組成，而程序字則是由用英文字母代表的地址碼和地址碼后的數字和符號組成。每個程序都代表著一個特殊功能，如G00表示點位控制，G33表示等螺距螺紋切削，M05表示主軸停轉等。一般情況下，一條數控加工指令是若干個程序字組成的，如N012G00G49X070Y055T21中的N012表示第12條指令，G00表示點位控制，G49表示刀補準備功能，X070和Y055表示X和Y的坐標值，T21表示刀具編號指令。整個指令的意義是：快速運動到點（70，55），一號刀取2號撥盤上刀補值。數控編程的方式一般有四種：（1）手工編程； （2）數控語言編程； （3）CAD/CAM系統編程； （4）自動編程。

數控機床是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(主軸轉數、進給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉、反轉、切削液開、關等)，按照數控機床規定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內容記錄在控制介質上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲器)，然后輸入到數控機床的數控裝置中，從而指揮機床加工零件。 這種從零件圖的分析到制成控制介質的全部過程叫數控程序的編制。數控機床與普通機床加工零件的區別在于控機床是按照程序自動加工零件，而普通機床要由人來操作，我們只要改變控制機床動作的程序就可以達到加工不同零件的目的。因此，數控機床特別適用于加工小批量且形狀復雜要求精度高的零件 由于數控機床要按照程序來加工零件，編程人員編制好程序以后，輸入到數控裝置中來指揮機床工作。

程序的輸入是通過控制介質來的