CAM的全称是什么

CAM：计算机辅助制造

CAM 代表计算机辅助制造。 计算机辅助制造 (CAM) 制造过程利用自动化设备和计算机软件来生产高精度和高准确度的产品。 借助现代机械和软件，我们现在可以生产出更好的零件，并对整个过程进行更严格的监控。根据这个概念，CAM 系统需要以下三个要素来运行：

• 创建指令机器如何构建产品的配置的软件。
• 能够将原材料转化为最终产品的设备。
• 在数据预处理期间，工具路径被转换为机器可以识别的语言。

这三个部分通过大量的努力和专业知识结合在一起。 人们在开发行业中最优秀的生产设备上投入了大量时间。 今天，没有合格的机加工车间能够处理过于复杂的设计，但 CAM 可以。 此外，CAM 还可以协助制造商进行计划、产品开发、管理、运输和仓储。

在这个技术和机器时代，CAM 起着至关重要的作用；计算机辅助制造 (CAM) 使在这个充满实际物品的世界中一切都成为可能，无论是产品、零件还是地点。 它是 IT 的一项杰出发明，可以为我们的汽车提供强大的马力，或者让我们能够驾驶飞机。 CAM 是您想要制造任何东西（而不仅仅是设计）时的解决方案。

CAM 如何运作？

在计算机辅助制造中，信息和设计通常会转换为精确的指令，这些指令可以使用该软件来控制自动化工具。 例如，使用激光器或其他实用的切割设备，通过 2D 计算机图纸指导，可以切割覆板或其他组件以匹配建筑师的设计。

由西门子解释称，由设计或其他数据集创建并用于驱动精密加工的编程语言，在全球范围内被称为 G 代码。 通过指示电机在哪里移动、以多快的速度前进以及采取何种路径，G 代码指示工具如何制造任何东西。

西门子这位著名的专家说：“计算机辅助制造 (CAM) 是一个术语，用于描述为使用数控 (NC) 计算机应用程序软件制造零件的 CNC 机械生成详细指令（G 代码）的过程。 各行业的制造商都依赖 CAM 的能力来创造高质量的产品。

历史

航空航天和汽车行业的]大型公司在其早期工业应用中就使用了 CAM；例如，Pierre Béziers 在 20 世纪 60 年代为雷诺汽车车身布局和夹具开发了 CAD/CAM 程序 UNISURF。 1950 年，Alexander Hammer 在 DeLaval 蒸汽动力厂公司开发了一种方法，该方法使用撞击卡片操作钻机，从坚固的金属材料块中逐渐钻出涡轮叶片。

过去，CAM 软件被认为存在一些缺陷，需要熟练的 CNC 机床操作员进行过多的干预。 第一个 CAD 程序由 Fallows 开发，但由于存在严重缺陷，它很快就退回了开发。 CAM 软件会为最小的机器提供指令；每个工业机械控制都扩展了基本 G 代码集，以提高通用性。 在某些情况下，即使程序能够正常运行，CNC 机床也需要人工修改，例如，当 CAM 软件或特定工具设置不正确时。

对于原型制作或小批量生产，这些问题对于细心的工程师或熟练的机床操作员来说都不算太棘手；G 代码是一种简单的语言。 高产量或高精度车间存在一套独特的问题，熟练的 CNC 操作员必须同时操作 CAM 软件并手动编码程序。 高效的 CAD 数据交换是连接 CAD 与其他 PLM 生态系统 CAD/CAM/CAE 元素的必要条件。

CAM 软件从来都无法像机械师那样思考。 它们无法优化大规模生产的刀具路径。 客户将选择使用的刀具类型、切割方法和加工路径。 即使专家精通 G 代码编程，效率低下和磨损问题也会随着时间的推移而积累。 对于需要初始加工才能大规模生产的物品，通常会使用模塑或其他非加工技术。

这使得创建无法通过 CAM 软件实现的手写 G 代码成为可能，但这种代码非常高效。 劳动力中缺乏能够在大批量生产和高精度制造的极端领域工作的年轻、有才华的机床操作员，尤其是在美国。

使用 CAM 进行自动化制造流程

使用 CAM 系统，我们可以管理多个流程。 CNC 机床用于执行这些任务（计算机数控）。 为了制造产品，这些机器使用提供的 G 和 M 代码。

• 铣削

在需要提取制造一部分的应用中，可以通过铣削 CAM 自动进行工件铣削。 CAM 可以让机床操作员精确地去除工件上多余的材料。

• 车削

车削涉及使工件相对于机床旋转以去除多余材料。 在生成生产最终产品的理想步骤顺序时，CNC 车床设备尤其有效。

这些工具还可以执行其他操作，例如螺纹切割、开槽、切割、端面加工等。

• 电动、激光和水射流切割

CNC 可以自动处理各种类型的切割工具，以惊人的精确度制造工件。 在需要时，它们还可以压花工件。 金属和其他半导体聚合物是激光切割的理想选择。

• 放电加工设备

放电加工设备通过跨越零件的电火花来生产零件。 这些火花会加热到非常高的温度，这使得它们可以轻松地切割任何物质。

• CNC 路由器

与加工过程类似，CNC 路由器也去除多余的工件材料。 通过使用 CNC，它们可以在多种材料上执行各种木工程序，包括木材、合金、钢材、玻璃和塑料。

• 3D 建模

CAM 还可以直接监控 3D 打印等高度先进的制造过程中使用的程序。 通过添加连续的复合材料层直到完成所需的形状，CAM 可以构建几乎任何形状。

CAM 的引入是工业领域的一个重要转折点。 它在许多方面改变了制造业。 与传统的固定自动化系统相比，CAM 在技术进步方面带来了新的时代。

CAM 在建筑行业扮演什么角色？

尽管 CAM 几乎在世界各地都在使用，但它尚未得到广泛应用。 CAM 通常分为两类：增材和减材。 减材过程涉及去除材料，如前例所示，切割工具被引导去除一块覆层。 这些切割和雕刻技术目前是最常用的 CAM 类型，金属板材的切割过程无疑越来越受欢迎。

在切割材料时，激光和水切割可用于相对较薄的板材和组件，而 CNC（计算机数控）路由器使用旋转部件。 增材过程中会添加材料。 尽管它们目前少得多，但 3D 打印机的出现有助于使其成为一个非常激动人心的领域。 机器人技术带来了更多的可能性，我们可能会看到栅栏和整个建筑物被“制造”出来。 机器人锯和砌砖工已经被测试过，在某些情况下，已用于建筑工地。

另一个具有巨大 CAM 应用前景的领域是灵活建造。 采用这种技术，建筑物的构件（例如建筑物）在制造工厂的其他地方建造，然后运往工地进行安装。 瑞典在其独栋住宅中使用了 84% 的模块化组件，是建筑方法领域的全球领导者。 增材过程中会添加材料。

尽管它们目前少得多，但 3D 打印机的出现有助于使其成为一个非常激动人心的领域。 机器人技术带来了更多的可能性，我们可能会看到栅栏和整个建筑物被“制造”出来。 机器人锯和砌砖工已经被测试过，在某些情况下，已用于建筑工地。

另一个具有巨大 CAM 应用前景的领域是灵活建造。 采用这种技术，建筑物的构件（例如建筑物）在制造工厂的其他地方建造，然后运往工地进行安装。 瑞典在其独栋住宅中使用了 84% 的模块化组件，是建筑项目领域的全球领导者。

CAM 的优缺点

CAM 的实施是工业领域的一个极其重要的因素。 它在许多方面改变了制造业。 与传统的固定自动化系统相比，CAM 在技术进步方面带来了新的时代。

生产过程的更改可以更快、更容易地完成。 它还包含许多其他功能，大大改进了制造设置。 但是，商品带来的所有东西也有其缺点，因此 CAM 也有一些缺点，例如高成本和大量的废料，让我们详细讨论一些优缺点。

计算机辅助制造的优点

• 快速准确

计算机辅助制造可以大大加快生产过程。 所有这些都同时保持了准确性。 因此，CAM 非常可靠且一致。 CAM 机器可以以无与伦比的精度进行编程，以持续生产相同的结果。

生产单个原型也精确且经济高效。

• 减少浪费

使用 CAM 可以减少手动加工过程中经常发生的浪费量。 由于出错的可能性很低，因此可以用相同数量的原材料生产出更多的产品。 随着时间的推移，这种高效率会累积起来。 现在，生产者可以选择提高利润、设定竞争性价格，甚至两者兼而有之。

• 较低的劳动力成本

通过自动化大部分生产过程，CAM 可以降低劳动力成本。 尽管仍需要熟练人员来操作、维护和更换 CAM 机器，但与没有 CAM 的情况相比，劳动力队伍会少得多。 CAM 机器的适应性似乎是降低劳动力成本的另一个因素。 这些机器可以在许多不同的制造过程中工作，因此在生产过程之间切换不需要特定人员。

• 提高制造管理

由于 CAM 在机械车间的出现，制造商对整个过程拥有了更多的控制权。 可以使用 CAM 树功能从头到尾跟踪整个生产过程。 许多方面，包括库存、工具、材料、工作地点和后期处理，都在公司的控制之下。

此外，CAM 允许用户复制/粘贴切割过程、重新排列工作顺序以及保存制造模式以供以后使用。 无需重新编程机器，可以快速进行任何组件更改。 工具路径排列确保在进行特定更改时更新工具路径。

CAM 的缺点

CAM 有很多优点，但也有一些缺点。 它们是

• 高昂的价格

不断上涨的建筑和维修成本是 CAM 系统面临的最大障碍之一。 由于硬件和应用程序价格昂贵，初始成本很高。 CAM 需要比手动设备更复杂的、更昂贵的系统。 考虑到计算能力、维护工作和 CAM 机器故障的维修，它们的成本通常更高。

对于小型设置，如此庞大的安装可能很困难。 因此，大多数 CAM 程序现在都采用基于订阅的模式，而不是一次性付款。 因此，准入门槛有所降低，前期费用也有所减少。

• 高技能工作

CAM 工具非常通用。 对于全新的用户来说，它们很难理解。 对于计算机辅助制造设置，需要熟练的人员充分了解相关的 CAM 技术。

系统可能因公司而异，因此培训员工如何使用和利用特定系统非常重要。 人们可能还需要接受培训才能诊断 CAM 机器和设备中的问题。 即使系统获得新的特性和功能，这种学习也可能需要定期更新。 这种培训和指导成本很高，可能会给设施带来压力。

• 技术失误

尽管不太可能，但技术故障仍可能发生。 CAM 机器故障是另一种情况。 如果机器发生故障，CAM 工作可能会很快停止，因为手动生产可能不是一个选项。 当安装装配线时，这种情况非常危险，因为 CAM 工作围绕一个工作站，并可能导致其他所有工作站停止，直到问题得到解决。

• 废料

很多都取决于产品开发。 如果产品设计不佳，可能会导致宝贵的资产浪费。

在不可回收材料（如泡沫塑料、瓷器和其他种类的塑料）的情况下，一旦意识到问题可能为时已晚。 回收这些废料可能需要大量时间和精力，并给您带来很多费用。

CAD、CAM 和 BIM 之间有什么联系？

在建筑领域的使用方面，CAM 经常与计算机辅助设计 (CAD) 和建筑信息模型 (BIM) 共存。 CAD 使用计算机代码，使设计师和其他团队成员能够生成 2D 图纸或完整的 3D 模型。 与传统的纸笔设计相比，这具有多种优势，例如易于进行修订、能够将组件保存在数据库中，以及（在 3D CAD 的情况下）能够围绕设计进行旋转和浮动。

BIM 使用 CAD，但允许多个设计和施工利益相关者之间的协作。

这些各方可以在处理自己的模型的同时，获取并整合其他各方的模型，形成一个中央或“联合”的 BIM 模型。 您还可以提供有关成本和时间等更多信息。 G 代码用于计算机辅助制造，可以利用从 CAD 和 BIM 设计及建模中提取的数据来生成。 这样做可以弥合设计和生产阶段之间的差距，并实现蓝图、模型和创意的正确执行。

计算机辅助制造软件将执行以下步骤来准备模型以进行加工：

• 确定模型是否包含可能影响生产程序的任何几何缺陷。
• 为模型建立工件，或一组参数，切割工具将使用这些参数。
• 调整任何必要的系统参数，例如电压、切割/穿孔高度和切割力。
• 最大限度地提高加工效率的嵌套配置让 CAM 系统选择零件的最佳对齐方式。

CAD 到 CAM 转换

很明显，该过程从计算机辅助设计 (CAD) 开始，然后进行到计算机辅助制造 (CAM)。 但这还不止于此。 建筑师从设计过程一开始就必须考虑 CAM 机器的限制。 CAD 和 CAM 技术之间的区别是显而易见的。 然而，许多人可能会对这个主题感到困惑。 这是因为，尽管它们之间存在差异，但它们有很多共同之处。

简而言之，CAD 专注于产品的规划和设计，而 CAM 专注于生产。 CAD 创建的工程设计被转换为机器语言（通常是 G 代码和 M 代码），然后提供给 CNC 驱动的机器。 设备根据代码指令机床执行必要的加工。 现在让我们来研究一下在使用计算机辅助制造技术进行零件设计和生产过程中发生的步骤。

• 设计方法

设计过程是第一步。 在此过程中，设计师使用 CAD 软件来创建设计。 零件的用途、可制造性和吸引力是主要考虑因素。 即使 CAD 可以创建非常复杂的设计，但如果它们无法使用现有的 CAM 方法来制造，它们就没有用。

在 CAD 系统中，设计师创建二维或三维设计。 这些设计被称为表示。 实现的复杂程度将取决于材料的特性。 建立坐标

设计师在此阶段将设计转换为测量值。 我们可以通过将尺寸提供给我们的报告模型来利用计算机的位置转换功能。

• 生产建模

设计师现在运行一个生产模拟器来根据设置的工业能力评估模型的可行性。 模型结构和视觉效果与生产文件的结合揭示了模型中任何隐藏的问题，使我们能够修复它们。

这意味着任何设计缺陷都会在制造开始之前在开发阶段得到修复。 为了获得完成的生产配置的全面视图，我们精确地模拟了生产过程。

此外，它还为专家提供了所有过程阶段的路线图。

• 开发代码

完成建模阶段后，我们继续进行计算机辅助制造。 CAD 程序将完成的模型和设计文档导出到 CAM 软件。 使用同时具有 CAD 和 CAM 功能的软件时，无需传输和集成设计。

导入完成后，软件开始编写 CNC 加工代码。 将粗糙材料变成最终零件的过程，通过切割、车削、钻孔和加工，被称为 CNC 加工。 铣削代码的生成考虑了许多变量，包括：

• 几何完整性
• 生成刀具路径
• 组件相关选择
• 嵌套等。

几何一致性

程序检查计算机模拟中的几何错误，特别是那些可能影响生产程序的错误。

生成刀具路径

生产软件生成理想的刀具路径布局。 铣床在生产过程中的路径称为刀具路径布局。

合适的参数选择

根据规格，铣削软件然后为生产过程选择合适的设置。 为了平衡加工效率和表面光洁度，使用了诸如切削速度、切削长度、进给、功率和冷却液流量等变量。

嵌套

计算机辅助制造 (CAM) 技术然后确定产品的理想配置，以便在保持材料使用效率的同时快速完成铣削。

• 准备和生产

CNC 机器的安装是此步骤的主要重点。 准备和操作 CNC 机器涉及一系列需要按特定顺序执行的任务。 机床车间需要执行预启动、刀具重新装载、CNC 软件加载、试运行和程序运行等操作。 完成此过程后，我们将获得准备好进行审查的成品。

• 质量保证

质量保证在生产之后。 在转移到生产线的下一站之前，最终产品必须通过质量检查。 在交付给客户或消费者之前，质量保证之后的阶段包括零件组装和涂料/饰面的应用。

计算机辅助制造 (CAM) 中的人为因素

尽管自 20 世纪 90 年代 CAM 出现以来，人为因素一直是敏感话题。 当 John T. Parsons 于 20 世纪 50 年代首次推出 CNC 加工时；掌握机器操作需要大量的指导和实践。 来自 NYC CNC 的视频很好地说明了传统机器和现代 CNC 机器之间的区别。

在手工铣削时代，成为一名工匠曾是备受赞誉的标志，需要多年的学习才能掌握。 工匠必须能够做所有事情，包括阅读蓝图、确定正确的设备、为特定材料指定进给和速率，以及通过手工精确拆卸。 它不仅仅是精细的手部操作。 如今，科学与艺术并存于制造。

随着人类、机器人和软件协同工作推动我们的行业发展，高级工匠今天仍然具有相关性。 曾经需要 40 年才能掌握的技能，现在已经有可能掌握。 借助新的设备和 CAM 软件，我们有能力开发和生产出比我们前人更好、更具创意的产品，这一点他们会不情愿地承认。

传统机床操作员的职责正在改变。 当今的机床操作员扮演着三种常见角色：

• 控制员。 此人将原材料送入 CNC 铣床，并控制成品包装的完成。
• 设置技术员。 此人作为初始设置阶段的一部分，设置刀具并将 G 代码程序加载到 CNC 机器中。
• 编码员。 此人选择如何使用他们可用的 CNC 机器来构建 CAD 模型。 为了完成任务，他们必须在 G 代码中指定刀具路径、刀具、进给和速率。

在常规流程中，设置操作员在收到程序员的程序后，将 G 代码加载到设备中。 机器准备好运行后，控制器将创建零件。 在某些车间，这些工作可能与一到两个人合并。

除了常规的机器操作外，还有一名生产工程师值班。 此人在零售店设置中通常会创建系统并选择最佳的生产程序。 生产工程师将负责当前设置的各种行政职责，同时维护设备和产品质量。

CAM 是建筑领域最好的投资之一。 随着时间的推移，所有专业解决方案的生产商和高端系统供应商都在努力减轻 CAM 之前的缺点。 这主要发生在三个领域：

• 易用性
• 行业复杂性
• 包括整个企业和 PLM 集成