CAD/CAM软件在数控教学中的应用探讨

刘 军

（绵阳职业技术学院 机电工程系，四川 绵阳 621000）

随着现代制造业的迅猛发展，基于CAD/CAM技术进行图形交互的自动编程方法日趋成熟，使用CAD/CAM系统产生的NC程序代码可以替代传统的手工编程，运用CAD/CAM进行复杂零件的设计和加工制造，可使企业提高设计质量，缩短生产周期，降低产品成本，从而取得良好的经济效益。随着现代制造业中数控机床的占有率越来越广，要求职业教育适应现代化制造技术的需求，要培养大量的数控技术专业人才。计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术是对复杂零件编程最便捷的工具，因此越来越多地应用在数控加工领域，因而近几年来，CAD/CAM技术已成为数控职业技术教育的必修课程之一。

一、CAD/CAM软件在数控教学中的优越性

1.CAD/CAM软件提升了数控教学能力。数控技术课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学的环境。通过使用CAD/CAM软件，学生在教师的指导下在计算机上完成零件的三维造型设计（CAD），并进行手工和自动数控编程（CAM-NC）训练，确定加工方式、刀具规格、切削用量等加工工艺参数，在计算机上迅速生成相应的加工刀具轨迹，并对加工轨迹进行直观的加工仿真检验；或对生成的加工轨迹进行再编辑，轨迹无误后自动生成G代码；也还可以将手工编写的G代码进行反读生成刀具轨迹进行仿真检验，教师也可以方便地对学生编写的G代码进行直观的检查。G代码确认无误后，即可根据数控机床及其所使用的数控操作系统进行机床后置处理和代码传输，最后由学生自己动手装夹毛坯、对刀调基准并操作机床将自己的作业加工完成。

2.CAD/CAM软件促进了教学改革。通过引人CAD/CAM软件对数控加工、数控编程、机床与通讯、传统课程进行改造，使学生在课堂上掌握计算机产品建模、工艺设计、自动编程、模拟加工、机床设置等现代先进制造的全过程，深入认识计算机辅助制造性能，并实现数控编程与数控加工的实训，促进了教学改革，任课老师不再是单调地在黑板上板书、学生记录或教师操作、学生观看，而是教师在计算机机房结合专业讲述造型、编程、加工、验证后到机床进行实际加工的模式。

3.CAD/CAM软件丰富了教师教学课堂。在数控教学当中，结合CAD/CAM软件，学生可以直观地看到刀具的运动轨迹，产生了非常好的教学效果。学生可以根据零件图造型、编程、加工，大大提高了编程速度，并且可以动态显示整个加工过程，刀具路径清晰明了，对于不合理的参数可以随时修改，非常直观，便于发现不合理的加工工艺；并可以根据不同的数控系统，编制与数控机床相适应的加工程序。教师根据学生所编程序可以进行课堂评分，并根据学生掌握的情况进行有针对性的教学。

二、CAD/CAM软件在数控教学中的应用

1.对零件工艺参数及工艺过程进行设计。数控程序的编制从本质上分析应该是对加工工艺的确定过程，并且结合《机械设计基础》、《机械制造基础》、《典型零件工艺编制》等课程的内容手工完成设计部分的工作，这些现在都利用CAD/CAM软件来完成。通过实际训练，使学生掌握CAD/CAM在数控编程中的设计应用。这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控技术课程中达到了融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生在加工工艺方面的知识，使得数控应用技术课程取得更好的效果。

2.可以实现对走刀轨迹的检验及仿真模拟。数控CAD/CAM软件大都具有走刀轨迹检验及仿真模拟的功能，可以进行三维立体动态的仿真加工，每个学生都有模拟加工的机会，省时间、省材料、省设备投入。在仿真过程中，刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工，学生可以直观地观察刀具的运动及数控加工的过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀、撞刀干涉等情况，刀位计算是否正确，加深了学生对加工工艺的理解和对刀具轨迹的认识。通过对照加工后的结果，学生明白了不同的刀位轨迹，其加工结果有很大的差异，加工刀具轨迹定义的合理与否，与学生对零件加工工艺知识掌握的熟练程度有密切的关系。学生可以发挥自己的创造性和综合能力，对不满意的加工结果重新进行零件建模或重新建立刀位轨迹，实现虚拟设计与虚拟加工。

3.可以提高学生的绘图及手工编程能力。CAD/CAM软件对零件模型的建立，都是先建立起零件的二维平面图，然后对零件二维图形通过拉伸、旋转、剪裁、扫描的操作形成的三维模型。通过使用可以增强学生对立体零件的认识，还可以加强学生的绘图能力及识图能力，并将《机械制图》、《公差与配合》、《机械设计基础》等理论基础课程有机地结合起来，达到学以致用的目的。

4.可以实现数据传输及在线加工。现代大量的数控系统都带有计算机接口，学生可以通过数据接口将CAD/CAM后台所生成的NC程序传送到数控机床中，并控制数控机床进行实际加工NC程序，即在数控机床上进行图形仿真和实际的加工，将理论教学和实际生产联系起来并进一步加强了理论教学。

在数控教学和数控实训中通过CAD/CAM软件，可使教学更贴近生产实际，提高了学生和教师的专业素养。让CAD/CAM软件通过应用于数控车床加工、数控电火花、线切割加工、数控铣床加工/数控加工中心加工和特种加工等相应教学和实训后，使每一个学生都能实际动手，学生得到动手能力和基本工程技能的训练，在实际加工或模拟过程中掌握所学知识并培训相应技能。实践表明，以操作技能为核心的CAD/CAM软件教学，既有利于全面提高学生素质和综合职业能力，又有利于激发学生独立思考的兴趣和创新意识，对培养学生自主学习精神和勇于实践的能力可收到良好的效果。

[1]沈建峰.数控加工工艺编程与操作（FANUC系统车床分册）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.

[2]宗志坚，等.CAD/CAM技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]陈海魁.机械制造工艺基础[M].北京：中国劳动与社会保障出版社，2009.