CAD/CAM軟件在數控教學中的應用探討

劉 軍

（綿陽職業技術學院 機電工程系，四川 綿陽 621000）

隨著現代制造業的迅猛發展，基于CAD/CAM技術進行圖形交互的自動編程方法日趨成熟，使用CAD/CAM系統產生的NC程序代碼可以替代傳統的手工編程，運用CAD/CAM進行復雜零件的設計和加工制造，可使企業提高設計質量，縮短生產周期，降低產品成本，從而取得良好的經濟效益。隨著現代制造業中數控機床的占有率越來越廣，要求職業教育適應現代化制造技術的需求，要培養大量的數控技術專業人才。計算機輔助設計及制造（CAD/CAM）技術是對復雜零件編程最便捷的工具，因此越來越多地應用在數控加工領域，因而近幾年來，CAD/CAM技術已成為數控職業技術教育的必修課程之一。

一、CAD/CAM軟件在數控教學中的優越性

1.CAD/CAM軟件提升了數控教學能力。數控技術課程是一門實踐性很強的課程，離開實踐，就談不上素質，實踐是知識轉化并升華為素質的根本條件。要想達到理想的教學和實踐效果，僅在課堂上實施全方位的教學是不夠的，還應具備一個良好的實踐教學的環境。通過使用CAD/CAM軟件，學生在教師的指導下在計算機上完成零件的三維造型設計（CAD），并進行手工和自動數控編程（CAM-NC）訓練，確定加工方式、刀具規格、切削用量等加工工藝參數，在計算機上迅速生成相應的加工刀具軌跡，并對加工軌跡進行直觀的加工仿真檢驗；或對生成的加工軌跡進行再編輯，軌跡無誤后自動生成G代碼；也還可以將手工編寫的G代碼進行反讀生成刀具軌跡進行仿真檢驗，教師也可以方便地對學生編寫的G代碼進行直觀的檢查。G代碼確認無誤后，即可根據數控機床及其所使用的數控操作系統進行機床后置處理和代碼傳輸，最后由學生自己動手裝夾毛坯、對刀調基準并操作機床將自己的作業加工完成。

2.CAD/CAM軟件促進了教學改革。通過引人CAD/CAM軟件對數控加工、數控編程、機床與通訊、傳統課程進行改造，使學生在課堂上掌握計算機產品建模、工藝設計、自動編程、模擬加工、機床設置等現代先進制造的全過程，深入認識計算機輔助制造性能，并實現數控編程與數控加工的實訓，促進了教學改革，任課老師不再是單調地在黑板上板書、學生記錄或教師操作、學生觀看，而是教師在計算機機房結合專業講述造型、編程、加工、驗證后到機床進行實際加工的模式。

3.CAD/CAM軟件豐富了教師教學課堂。在數控教學當中，結合CAD/CAM軟件，學生可以直觀地看到刀具的運動軌跡，產生了非常好的教學效果。學生可以根據零件圖造型、編程、加工，大大提高了編程速度，并且可以動態顯示整個加工過程，刀具路徑清晰明了，對于不合理的參數可以隨時修改，非常直觀，便于發現不合理的加工工藝；并可以根據不同的數控系統，編制與數控機床相適應的加工程序。教師根據學生所編程序可以進行課堂評分，并根據學生掌握的情況進行有針對性的教學。

二、CAD/CAM軟件在數控教學中的應用

1.對零件工藝參數及工藝過程進行設計。數控程序的編制從本質上分析應該是對加工工藝的確定過程，并且結合《機械設計基礎》、《機械制造基礎》、《典型零件工藝編制》等課程的內容手工完成設計部分的工作，這些現在都利用CAD/CAM軟件來完成。通過實際訓練，使學生掌握CAD/CAM在數控編程中的設計應用。這一過程將數控編程、制造工藝、刀具、數控機床、數控加工等課程有機地結合起來，使學生覺得以前所學的知識不再孤立、枯燥，在數控技術課程中達到了融會貫通，并在計算機上變得生動、形象起來，鞏固了學生在加工工藝方面的知識，使得數控應用技術課程取得更好的效果。

2.可以實現對走刀軌跡的檢驗及仿真模擬。數控CAD/CAM軟件大都具有走刀軌跡檢驗及仿真模擬的功能，可以進行三維立體動態的仿真加工，每個學生都有模擬加工的機會，省時間、省材料、省設備投入。在仿真過程中，刀具沿著所定義的加工軌跡進行動態加工，學生可以直觀地觀察刀具的運動及數控加工的過程，判斷刀具軌跡的連續性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀、撞刀干涉等情況，刀位計算是否正確，加深了學生對加工工藝的理解和對刀具軌跡的認識。通過對照加工后的結果，學生明白了不同的刀位軌跡，其加工結果有很大的差異，加工刀具軌跡定義的合理與否，與學生對零件加工工藝知識掌握的熟練程度有密切的關系。學生可以發揮自己的創造性和綜合能力，對不滿意的加工結果重新進行零件建模或重新建立刀位軌跡，實現虛擬設計與虛擬加工。

3.可以提高學生的繪圖及手工編程能力。CAD/CAM軟件對零件模型的建立，都是先建立起零件的二維平面圖，然后對零件二維圖形通過拉伸、旋轉、剪裁、掃描的操作形成的三維模型。通過使用可以增強學生對立體零件的認識，還可以加強學生的繪圖能力及識圖能力，并將《機械制圖》、《公差與配合》、《機械設計基礎》等理論基礎課程有機地結合起來，達到學以致用的目的。

4.可以實現數據傳輸及在線加工。現代大量的數控系統都帶有計算機接口，學生可以通過數據接口將CAD/CAM后臺所生成的NC程序傳送到數控機床中，并控制數控機床進行實際加工NC程序，即在數控機床上進行圖形仿真和實際的加工，將理論教學和實際生產聯系起來并進一步加強了理論教學。

在數控教學和數控實訓中通過CAD/CAM軟件，可使教學更貼近生產實際，提高了學生和教師的專業素養。讓CAD/CAM軟件通過應用于數控車床加工、數控電火花、線切割加工、數控銑床加工/數控加工中心加工和特種加工等相應教學和實訓后，使每一個學生都能實際動手，學生得到動手能力和基本工程技能的訓練，在實際加工或模擬過程中掌握所學知識并培訓相應技能。實踐表明，以操作技能為核心的CAD/CAM軟件教學，既有利于全面提高學生素質和綜合職業能力，又有利于激發學生獨立思考的興趣和創新意識，對培養學生自主學習精神和勇于實踐的能力可收到良好的效果。

[1]沈建峰.數控加工工藝編程與操作（FANUC系統車床分冊）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2008.

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[3]陳海魁.機械制造工藝基礎[M].北京：中國勞動與社會保障出版社，2009.