数控加工已经成为制造业现代化的标志之一，当今的数控加工设备类型众多、结构各异，他们都需要相应的软件平台作支撑，才能充分地发挥效率，因此数控编程系统与之相伴成长至今。众所周知，数控编程系统是在计算机上运行的软件环境，它可以实现离线编程，不仅大大地节省了数控机床的程序调试时间，而且可以充分利用计算机的优势，完成大工作量的计算任务，使得编写数控加工程序的工作变得简单快捷。正是如此，数控编程系统的发展离不开计算机软硬件环境的发展。
图1 建三维实体模型的CAD软件
在1993 年Windows操作系统兴起之时，有识之士便开始着手开发在Windows平台上,基于个人PC上运行的CAM系统，因为CAM系统需要计算机具有强大的计算能力，但是当时的个人计算机硬件性能与要求还有一定的差距，成为了CAM系统应用的一个瓶颈。直至1998年，一些CAM软件才开始将开发和应用环境全部转移到Windows平台上。在此之前，大部分的CAM软件都运行在大型计算机或工作站上，能够在个人PC机上运行的CAM软件也基本上是在Dos 环境下开发和运行的。在Windows平台上开发CAM软件，不可能通过增加或修改以前在Dos、Unix等平台上的源代码实现升级，必须"另起炉灶"，因此并不是所有的CAM软件开发商都能够有勇气和能力走出这一步。这也是当前的CAM系统中，还有不同开发环境的原因。 图2 EdgeCAM软件可以进行多种类型的编程
随着计算机硬件性能的提高，人们已经不满足于二维CAD的功能，开始向往和追求三维CAD的直观和便利，最初人们通过线框来搭建三维模型，随后为了构建复杂的三维零件模型，曲面模型也被广泛的应用。三维模型虽然直观，但是在计算机上占用的空间和计算量骤然增加，三维实体模型更是成为当时PC机无法承受之重，一段时间以来三维CAD软件甚至成为了高性能个人计算机的测试环境。但是令人兴奋的是，个人计算机的硬件性能在很短的时间内得到迅速的提升，基于构建三维实体模型的软件也应运而生，并很快地被广大用户所接受。涌现出一批具有代表性的立足于构建三维实体模型的CAD软件，诸如SolidWorks、 Solidedge、Inventor等软件。在CAD软件蓬勃发展的时期，CAM软件的发展并没有停滞，很多软件供应商开始着手于针对实体模型进行编程的软件环境的开发工作。同样作为三维模型，由于模型结构的差异，使得CAM软件在生成刀具路径过程中，针对曲面模型与实体模型的处理过程有很大的不同。曲面模型是由多个曲面片通过剪切、缝合的方式来构建三维模型，曲面片之间剪切缝合的效果根据软件环境的差异也大不相同。实体模型一来是通过实体特征来构建模型，二来多个部分还可以通过“布尔运算”来实现结合，使得构建出来的实体零件模型是个完整的独立元素。作为CAM环境进行刀具路径计算的依据，三维模型的完整性和准确性至关重要。如果把三维实体模型转化成曲面模型来处理，或者是从三维实体模型上提取出曲面元素来进行刀具路径的计算，就完全丧失了实体模型相对于曲面模型所具有的信息完整性和有效性的优势。但是，针对实体模型直接进行刀具路径的计算，又需要对软件的内部算法、应用框架等作很大的修改。因此，在早期针对曲面模型开发设计的CAM软件，为了避免大量底层代码的修改工作，沿用了人们熟悉的针对曲面模型处理的方式，将实体模型的编程操作按照曲面模型的方式去处理，使人们很快地适应实体模型的编程，没有感受到实体模型和曲面模型带来的差异。
图3 兼容多家CAD软件
在此背景条件下，英国路径 (Pathtrace)公司率先完成了这种“蜕变”，于1994年开始在Windows平台上开发出全新的产品——EdgeCAM。它继承了英国路径 (Pathtrace)公司十多年来在CAM领域的软件开发经验，针对与当前的广泛使用的三维实体模型直接进行编程操作，结合大胆的创新精神和对未来市场走向的准确判断，走出了一条独特的CAM软件发展之路。 首先，在适用性方面，EdgeCAM软件可以进行车削、铣切、车铣复合、线切割等多种类型的编程，不同的编程类型集中于一个界面下，用户可以方便的在不同编程类型间进行切换。由于软件开发环境使用的是Windows平台，从而使得 EdgeCAM成为了真正意义上的Windows应用程序，而不只单单显示为窗口模式的界面。Windows的常用快捷操作方式在EdgeCAM都可以中找到。作为三维应用软件，支持OpenGL，对于模型的旋转移动等动态操作，完全可以通过鼠标操作来实现。在大部分的CAM软件开发商被动转向到 Windows平台的时候，EdgeCAM已经在这条路上坚定地前进了将近十年的时间。 图4 EdgeCAM提供实体和机床仿真功能
针对目前机床发展的趋势，EdgeCAM在高速加工和多轴加工领域也显示了自己独特的一面。在高速加工方面，EdgeCAM提供了摆线加工、样条曲线插补、螺旋式轮廓、插铣、型腔加工等多种加工方法，针对高速加工，软件提供灵活的刀具导入导出方式，可以自动处理圆角连接改变切削方向，自动调整进给速度；粗加工及其残料加工可以进可能地减少残留高度。在多轴加工方面，EdgeCAM支持五坐标联动，提供了多种五轴加工的方式，支持五轴多曲面加工、五轴轮廓加工、五轴钻孔、侧刃加工以及五轴仿真。并且在高速加工和五轴加工方面，EdgeCAM操作更加智能简单，往往只需要通过几个简单参数的选择就能够快速的完成非常复杂的编程。 其次，前端CAD数据的可接受性和后端机床的可连接性，都是用户需要考虑的问题，这直接关系到用户的现有设备的使用。 在模型兼容性方面，英国路径(Pathtrace)公司放弃了孤军奋战的一贯作法，采用了横向联合的手段，通过与CAD软件供应商合作的方式，共同设计开发文件接口模块，从而达到完全兼容，成为行业发展的典范。截止至目前，路径公司已经与Autodesk、Dassault、UGS、PTC等公司合作，开发出针对与Inventor、CATIA、SolidWorks、Solidedge、Parasolid、Pro/E等三维CAD实体模型的数据接口，不仅保证了模型数据从CAD环境到CAM环境的完整，而且还可以与这些CAD环境实现联动。彻底地解决了模型不兼容的问题。同时为了更好地继承人们对曲面模型编程的思维习惯，还与其他基于曲面模型编程的CAM环境一样，设置了IGES、VDA等中间格式的文件接口。在编程操作方面，最大限度地发挥出实体模型的优势，通过自动查找加工特征、自动设置加工参数等功能，大大减少了编程的操作过程。针对整个实体模型直接进行刀路计算，改变了以往基于曲面模型加工过程中，由于曲面模型的修剪、缝合、加工对象的误选等带来的过切和失误，将CAM软件的应用和发展带到一个新的境界。 另外，EdgeCAM 还创新地提供了一个后处理制作工具，将CAM 软件的后处理制作权轻松地交给了CAM系统的使用者。而且对使用者的要求降到了最低程度，不需要您有任何的软件开发经验，只要使用者有数控编程和机床操作经验，利用这个小工具即可独立完成任何控制系统的后处理模板的配置。 这样EdgeCAM软件就快速把前端的CAD与后端的机床方便的连接在了一起，用户不需要再考虑自己CAD软件的类型和数控机床的型号，这些都可以由EdgeCAM来完成，实现用最简单的方法解决问题。 用户在使用CAM软件过程中，在要求功能强大的同时，对于操作性和实用性的考虑是至关重要的，软件能在短时间内快速产生生产力，也就意味着企业生产效率的提高。 在直接针对实体模型进行编程操作的CAM软件的行列中，EdgeCAM不仅最早进入该领域，而且创造性地引入“编程智能化”的概念，在实体模型信息保持完整的前提下，做了更多的有益的创新应用，例如：通过自动定义毛坯、智能化查找加工特征，针对不同加工特征，通过成组加工自动加载辅助功能，减少编程操作过程，提高编程效率；EdgeCAM内置的可扩充专家系统，不仅在保证加工安全性提高以及加工效率方面提供相应的建议，而且为企业扩展和保留工艺资源提供了方便；EdgeCAM还提供了真实的实体和机床仿真功能、与刀具厂商合作完成的职能三维刀具库、动态关联、智能的二次开发工具、智能的工艺报表等功能，使智能性和操作便捷性贯穿整个编程环节，使编程操作变得简单、直接、高效。在未来的智能化编程领域中，始终保持着正确的方向和领导者的地位。 作为新一代的数控编程系统，应该具有如下的特点：适用性广泛，引领机加工前沿技术，适合多种类型的编程；实用性好，真正的Windows平台上开发和应用的软件环境，具有智能化功能，而且操作简单、易学易用；不仅要具有完善的模型兼容性与控制系统的兼容性，而且还要具有强大的加工能力和应用范围。在未来的数控编程领域，也许会有更新的技术出现、更先进的理论和模型类型。在发展的道路上，让我们一步一个脚印地坚实地走下去，利用先进的技术创新手段和能力，永远走在时代的前列。
