计算机辅助数控编程技术的现状与发展趋势

7.1.3　计算机辅助数控编程技术的现状与发展趋势

日益增多的复杂形状零件和高精度、高效率的加工对数控编程技术提出了越来越高的要求，面向复杂形状零件、多轴加工和加工过程优化的数控编程技术越来越重要。同时，为适应高速加工、CIMS、并行工程和敏捷制造等先进制造技术的发展，数控编程技术呈现出进一步向集成化、智能化、并行化、标准化和面向车间编程等方向发展的趋势。

1.集成化

集成化是指数控编程系统与其他系统如计算机辅助设计系统、加工过程控制系统、质量控制系统等的集成。集成化的目的是便于各系统的信息反馈和并行处理，提高编程以至整个产品设计制造过程的效率与质量。为了适应设计与制造自动化的要求，特别是适应计算机集成制造系统（CIMS）的要求，必须进一步提高CAD/CAM的集成度和集成水平，主要在下述几方面进一步改进和提高：

（1）在几何造型方面，实现从曲面造型、实体造型到参数化特征造型的转变，以便建立完整的产品信息（包括几何、工艺、加工、管理等信息）模型，有利于根据模型所包含的几何与非几何信息来自动确定加工方案、进给速度、主轴速度和切削深度等。产品信息模型是一种很有前途的集成化方法，为实现CIMS的整体信息奠定了基础。

（2）以产品信息模型为基础，建立统一的CAD/CAM数据库及其数据库管理系统。

（3）实现不同CAD/CAM系统之间产品信息模型的转换，逐步向国际标准STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）靠拢。

（4）CAD/CAM所包括的应用软件更多、内容更丰富。

（5）要使CAD/CAM系统网络化，为协同工作创造条件

2.智能化

数控加工的效率与质量极大地取决于加工方案与加工参数的合理选择，包括合适的机床、刀具形状与尺寸、刀具相对加工表面的姿态、走刀路线、主轴速度、切削深度和进给速度等。为了优化这些参数，必须知道在复杂的切削状态下这些参数与刀具受力、磨损、加工表面质量及机床颤振等众多因素之间的关系。在复杂形状零件的加工过程中，切削状态往往一直是变化的，其优化措施还必须具有动态自适应的特点。加工方案与参数的自动选择与优化是数控编程走向智能化与自动化的重要标志和要解决的关键问题，同时也是实现面向车间编程的重要前提。在建立工艺数据库的基础上，采取自动特征识别和基于特征与知识的编程是解决该问题的重要途径。目前，对于加工方案与参数的自动选择与优化已开展了不少研究，如韩国高等科学与技术研究院开发的Unified CAM-System、应用并行工程和智能制造模式完成的模具CAD/CAM、日本索尼公司的Fesdam系统以及美国Purdue大学开发的CASCAM系统等已实现了一定的智能化与自动化，但尚未达到系统实用的程度。

3.并行化

并行技术是随着CAD/CAM、CIMS技术发展提出的一种新的系统工程方法，这种方法的思路，就是并行地、集成地开展产品设计、开发及加工制造。它要求产品开发人员在设计阶段就考虑产品整个生命周期的所有要求，包括质量、成本、进度、用户要求等，以便最大限度地提高产品开发效率和一次成功率。并行工程的关键是用并行设计方法代替串行设计方法。并行技术可使处理速度提高几个数量级，近年来这一技术在CAD中的应用已有所突破，但要达到广泛的应用，关键技术之一是并行算法的研究。只有对各具体的应用对象研究出相应的并行算法，才能真正发挥并行处理的作用，达到提高处理速度的目的。

4.标准化

随着CAD/CAM技术的发展和广泛应用，工业化标准问题越来越显得重要。目前基于不同应用领域的CAD、CAM系统很多，为了便于把CAD系统产生的结果传送给CAM系统使用，或者是提供给别的CAD系统使用，从而实现资源共享，要求不同系统之间能够方便地交换有关数据。为了解决这个问题，必须制定数据交换标准。迄今国际上已制定了不少的标准，例如面向图形设备的标准CGI，面向用户的图形标准GKS、PHICS，面向不同CAD系统的数据交换标准IGES和STEP，还有一些窗口标准等。这些标准将深刻地影响着CAD/CAM系统的开发，也是CAD/CAM技术发展的方向和既定的目标。