淺談CAD/CAM軟件在數控激光切割機中的運用

田社斌

(深圳市大族激光科技股份有限公司，廣東 深圳 518000)

1 CAD/CAM的由來和概述

廣義的CAM(Computer Aided Manufacturing)計算機輔助制造，其核心是利用計算機對制造生產過程或系統進行數值化的控制。它輸入的信息是零件的工藝路線和工序的內容，輸出的是刀具加工時的運動軌跡和數控程序。

狹義的CAM通常是NC程序編制，包括刀具路徑的規劃，刀位文件生成，刀具軌跡仿真及代碼生成。

數控激光切割機的加工工藝正是利用CAM軟件對零件的工藝路線進行控制，進而生成NC程序，包括"激光刀具"路徑的規劃，"激光刀具"起始點，停頓點的文件生成，"激光刀具"軌跡仿真和代碼生成。

2 CAD/CAM軟件在數控激光切割機中的應用原理

數控激光切割機中應用的數控系統和傳統立式加工中心、車床、銑床等所應用的數控系統有差別。差異主要是傳統機加工行業的加工主要靠旋轉主軸帶動刀具高速旋轉進行鉆、銑、切、磨。其加工的特點是靠機械接觸進行加工，精度高、表面光潔度好，加工效率低。其數控系統接收的代碼為國際上通用的G代碼。眾多廠家開發出的CAD/CAM都圍繞著機加工工藝進行，目前這些已經比較成熟；激光加工主要靠激光的特性利用特有的激光光源，通過一系列的光學鏡片的傳輸，將激光傳輸到鈑金的表面。通過將金屬瞬間升華等的形式將金屬擊穿，從而達到激光切割金屬的目的。其加工的特點是無接觸加工，相對機加工而言精度低、表面光潔度差、加工效率高。其激光數控系統接收的代碼除國際上通用的G代碼外還有為適應激光加工工藝需求而進行對國標G代碼的再次定義和開發。為此每個開發CAD/CAM的開發人員要對激光的加工工藝非常熟悉。

因國內工業激光的發展相對歐美還是有些差距，近年來國內數控激光切割機的發展取得了些許成就，但從核心技術如針對激光行業專用的CAD/CAM軟件的公司在國內非常少，能夠開發的也只是出于摸索階段。

3 國內外CAD/CAM軟件在數控激光切割機中的應用

3.1 國外在激光加工行業常用的CAD/CAM軟件

（1）FastCAM軟件公司始創于1976年，總部設在美國工業重鎮芝加哥、軟件研發中心設在澳大利亞花園城市墨爾本。在國內使用較多的行業是火焰、等離子、激光和水射流數控切割機，其開發的剪板機套排軟件，管子網架切割軟件，型鋼切割軟件和數據庫管理軟件在市場上也有一定的客戶群。在國內激光切割機行業使用的還不是很成熟，但因其易學、操作簡單也受到了客戶的喜愛，因其專著于火焰、等離子行業的應用，在激光加工方面與激光工藝的需求還存在些許差距。例如復雜圖形的處理能力、曲線的嚙合精度、激光工藝庫的完善性等還不能夠完全滿足激光加工工藝的需求。

（2）cncKad是以色列Metalix公司為扳金制造行業提供的一款完整的CAD/CAM系統，cncKad從鈑金的設計到生產的一體化扳金CAD/CAM自動編程軟件。支持所有型號的 CNC轉塔沖床、等離子切割機和火焰切割機等機床設備，因激光切割在鈑金行業的迅猛發展，使其在鈑金行業轉塔沖床、折床、火焰切割方面的功能非常強大，后期利用其現有的平臺去開發激光行業的CAD/CAM軟件顯得系統龐大而繁雜。后期強有力的技術支援和開發，使其在激光平面切割行業有所成效，也受到了客戶的好評。但在前期的安裝、調試、培訓環節對電腦、人員素質等要求較高，客戶在使用中出現問題排除故障的時間較長。比較適合大型的信息化鈑金廠使用。

（3）NEWCAM是一款運用在激光切割行業相對較早的一款軟件，此軟件由臺灣世新科技有限公司自行開發，擁有全部自主知識產權及全部核心技術。經過客戶不斷反饋提供改進建議，逐漸成為了最符合用戶需要，與激光行業結合較為緊密的一款CAD/CAM軟件。NEWCAM軟件以中國人的文化背景與思考邏輯所開發的系統。但隨著激光行業近幾年的發展，發生了很大的變化。國外巨頭激光公司紛紛推出了自己的CAD/CAM軟件，以更加符合客戶需求和激光加工工藝需求的方式推向了市場，受到了客戶的認可。

（4）Alma（甲碼）是一家法國公司，起始于紡織品切割行業，后并購Aleph技術公司后專業開發和經營CAD/CAM軟件尤其是弧焊接和三維切割技術。甲碼從此一躍成為唯一一家提供適用于用于金屬板加工和機械焊接領域的集成軟件供應商，其范圍涵蓋二維/三維切割到機器人焊接等諸多領域。

Act/cut是Alma的全自動套料軟件產品，主要應用于平面材料的切割。Alma在此領域有30年的經驗，是此行業的專家，如今已在歐洲的三個國家及中國建立了分支機構，并成為金屬板件加工和機器人加工技術CAD-CAM軟件領域的領軍企業。

因國內三維激光切割市場同比歐美國家的發展相對滯后，又其價格較高使其在國內市場沒能夠大力推廣。

3.2 國內激光加工行業常用的CAD/CAM軟件

（1）激光模切板行業AutoCAD的二次開發：

AutoCAD 2000中已完整地集成了開發工具，它為開發者提供了嶄新的、功能較強的集成開發環境，一改過去在Auto-CAD中內嵌AtuoLISP運行引擎的機制，這樣開發人員可以直接使用AutoCAD中的對象和反應器，根據激光加工工藝的要求進行較為底層的開發。其特點為Auto-CAD 2000中默認的代碼編輯工具；用它開發AutoLISP程序的時間被大大地縮短，原始代碼能被保密，防盜版和防更改；能幫助使用者使用ActiveX對象及其事件，使大家很容易創建和分析LISP程序的運行情況。隨著國內激光行業經過近十年的發展和模切板激光加工工藝的完善，軟件開發人員利用AutoCAD 2000開發工具開發了一款適應模切板激光加工工藝的軟件，嵌入了控制激光的G代碼。如，過橋、打斷、周長自動計算、圓的的內外引線等功能。

目前針對激光加工工藝進行研究而開發軟件的公司也逐漸的在發展，尤其對于模切板激光加工行業的工藝CAD/CAM軟件的發展較為成熟，已經完全能夠滿足模切板激光加工工藝的需求。

（2）平板激光切割金屬行業的軟件開發：

國內低功率（500瓦以下）激光行業近十年的發展，近五年才使CAM軟件開發有了一些進展，在國內做的比較好的有北京金橙子、成都步進等，北京金橙子借助對低功率激光加工工藝的研究，開發了一款具備激光打標、切割的控制卡和CAM軟件，最終因CAM軟件的使用方便快捷取得了控制卡的市場；高功率激光行業的近十年的發展，國內還沒有開發一款能夠適用數控激光切割機發展的CAD/CAM軟件。

國內數控激光切割機OEM廠家使用國外軟件較多的是 Fastcam、newcam、cnckad。其中cnckad的功能基本能夠滿足數控激光切割機的要求。

結語

對于數控激光切割機而言，每一款CAD/CAM軟件都有其優勢的一面，比如說fastcam軟件比較使用于火焰切割、等離子切割等，但對于激光平板切割也能夠使用。筆者比較喜歡使用CNCKAD軟件，因為安裝、調試完畢之后，其軟件的操作性、功能性、圖形的失真性都是比較容易掌握的。

[1]李冠億．深入淺出AutoCAD.NET二次開發[M]．北京 ：中國建筑工業出版社.2012：4-10.

[2]劉曉兵，高天．CAD技術的發展趨勢及主流軟件產品 [J].中國制造業信息化.2003，32(1):41-45.