CAM Workbench/zh-cn

简介

CAM工作台用于从FreeCAD三维模型生成数控机床所需的加工指令。这些指令会在铣床、车床、激光切割机等数控设备上加工出真实的三维实体工件。通常情况下，这些指令为G代码. 这里有一个 通用数控车床刀具路径序列仿真示例.

FreeCAD CAM工作台创建加工指令的流程如下:

• 3D 模型是基本对象, 通常使用零件设计、零件或草图工作台中的一个或多个来创建。
• 在CAM工作台中创建CAM作业。其中包含了在数控铣床上完成该加工任务所需的全部信息，用于生成必要的 G 代码：包括毛坯、机床配备的工具集，它遵循某些命令控制速度和动作（通常是G代码）。
• 根据作业操作的要求选择CAM 刀具。
• 通过轮廓加工和型腔加工等操作创建铣削路径。这些CAM对象使用FreeCAD内部的G代码格式，与具体数控机床无关。
• 导出适配你所用机床的G代码作业文件。这一步骤称为后处理，软件提供多种后处理器可供选用。

基本概念

CAM 工作台会生成 G 代码，用以定义在目标铣床上铣削由三维模型表示的工程时所需的加工路径，该 G 代码采用FreeCAD 内部 CAM 作业操作 G 代码格式。之后通过选择合适的后处理器，将其转换为适配目标数控系统的对应格式代码。

G 代码根据 CAM 作业中包含的指令与加工工序生成。作业流程会按照实际执行顺序列出这些内容。可通过 CAM 菜单或界面按钮添加 CAM 加工工序、路径修饰、辅助指令及路径修改项，来填充该列表。

CAM 工作台提供刀具管理器（刀具库、刀具表）、G 代码查看器以及仿真工具。它可对接后处理器，并支持作业模板的导入与导出。

局限性

当前，该平台尚存在的一些需要注意的不足之处：

• 大部分 CAM 刀具并非真正的 3D 刀具，仅支持 2.5D 加工。即它们采用固定的二维轮廓，向下切削至指定深度。不过有两款工具可生成真实 3D 路径： 3D型腔加工和 3D表面加工（截至 2020 年 11 月仍为实验功能）。
• CAM工作台主要针对简易标准三轴（XYZ）数控铣床/雕刻机设计，而车床在0.19_pre版本中仍处于开发阶段。
• 除 雕刻和 3D表面加工工序外，CAM 工作台中的多数工序仅会基于标准立铣刀生成路径，而忽略刀具控制器中设置的实际刀具类型。
• CAM工作台内的工序无法识别用于将工件固定在机床上的夹具结构。因此，在将代码传输至机床前，请务必检查并仿真生成的路径。如有必要，可在FreeCAD中对夹具建模，以便更好地检查路径，排查路径与夹具或其他障碍物可能发生的碰撞。

单位

CAM中的单位处理可能容易让人困惑，需要理解以下几点：

1. FreeCAD 内部使用的长度和时间基本单位分别为毫米（mm）和秒（s），因此速度单位为毫米/秒（mm/s）。无论其他设置如何，FreeCAD 内部均以此存储数据。
2. 默认单位方案使用系统预设单位。若使用默认方案，输入进给速率时未附带单位，则系统会按毫米/秒（mm/s）识别。
3. 大多数数控机床的进给速率单位为毫米/分钟（mm/min）或英寸/分钟（in/min）。多数后处理器在生成 G 代码时会自动进行单位转换。

单位方案：

1. 在首选项中更改单位方案，会修改输入框的默认单位显示。如果你是 CAM 用户且习惯使用公制设计，强烈推荐使用 “公制小型零件与数控（Metric Small Parts & CNC）” 方案；若使用美制单位，则选择 “十进制英制” 或 “美式建筑单位” 均可。
2. 修改偏好的单位方案不会影响输出结果，但有助于避免输入错误。

代码输出：

1. 输出文件中生成正确的单位是后处理器的职责，且仅在生成G代码时完成。
2. 机床输出单位与你选择的单位方案完全无关。
3. 后处理器可输出公制（G21）、英制（G20）格式，或支持自定义配置。
4. 可配置的后处理器默认采用公制（G21）。
5. 若需要可配置后处理器输出英制G代码（G20），请在作业输出配置中设置正确参数（例如 LinuxCNC 使用 --inches）。该设置可保存到作业模板并设为默认模板，以便后续新建作业自动生效。

CAM 检查器：

1. 若使用CAM检查工具查看G代码，会看到单位为毫米/秒（mm/s），因为此时代码尚未经过后处理。

高度与深度

许多指令都涉及多种高度与深度参数：

深度参数（设置）可视化参考

命令

部分命令为实验性功能，默认未启用。启用方法详见CAM 实验功能。

项目命令

• 创建作业：创建一个新的CNC作业。

• 后处理：将工程导出为G代码。

• 合理性检查：检查所选作业是否存在缺失参数。

• 导出模板：导出当前作业作为一个模板

刀具命令

• 检查刀具路径：显示G代码以供检查。

• 传统 CAM 仿真器：模拟机床实际铣削加工过程。

• CAM仿真器：启用全新优化版 CAM 仿真器。introduced in 1.0

• 完成轮廓选择：根据选中的两条边闭合生成轮廓。

• 启用/禁用加工：激活或停用某条刀具路径。

• 刀具单元库管理器：打开编辑器以管理刀具单元库（ToolBit 库）。

• 添加刀具单元…：打开刀具单元选择器。

基本加工

• 轮廓加工：为整个模型或基于一个或多个选定的面/边创建轮廓加工路径。

• 型腔加工：根据选定的一个或多个型腔创建挖槽加工路径。

• 面铣：创建平面铣削路径。

• 螺旋铣削：创建螺旋加工路径。

• 自适应加工：创建自适应清根与轮廓加工路径。

• 铣槽：根据选定特征或自定义点创建槽加工路径。

• 钻削：执行钻孔循环。

• 攻丝：实验性功能。

• 雕刻：创建雕刻加工路径。

• 去毛刺：创建去毛刺加工路径。

• V 型雕刻：使用 V 型刀具创建雕刻路径。

3D加工

• 三维型腔：创建三维挖槽加工路径。

• 三维表面：创建三维曲面加工路径。实验性功能。

• 水线加工：为三维曲面创建水线加工路径。实验性功能。

路径修饰

• 阵列：阵列。

• 轴映射：将一个轴重新映射到另一个轴。

• 边界修饰：为选定的加工路径添加边界修饰。

• “狗骨”修饰：为选定路径添加“狗骨”样式修饰。

• “拖刀”修饰：为选定路径添加“拖刀”修饰。

• 进刀/退刀：为选定路径添加进刀点和/或退刀点。

• 斜向进刀：为选定路径添加斜向进刀修饰。

• 工艺凸台：为选定路径添加夹持凸台修饰。

• Z轴深度修正：使用探针映射图修正Z轴深度。

辅助指令

• 注释：插入一个注释到路径的G代码中。

• 停止：插入机床完全停止指令。

• 自定义：插入自定义G代码。

• 探针检测：根据工件毛坯创建探针检测网格。

• Path From Shape TC：从选定的零件对象创建路径对象。实验性功能。

路径修改

• 复制路径：为选定的路径对象创建参数化副本。

• 阵列：通过复制选定路径创建阵列。

• 简单复制：为选定路径对象创建非参数化副本。

特殊加工

• 螺纹铣削：根据基础对象特征创建 CAM 螺纹铣削工序。实验性功能。

其他功能

• 区域: ：根据选定对象创建特征区域。实验性功能。

• 区域工作平面: ：创建特征区域工作平面。实验性功能。

已废弃指令

• 夹具：更改夹具位置。在1.1 and above中不可用。

刀具单元

基于ToolBit架构，用于管理刀具、刀头及刀具库。

• CAM刀具
• CAM刀具形状
• CAM刀具刀头
• CAM刀具单元库
• CAM刀具控制器

其他

• CAM常见问题：CAM 工作台与其他 CAM 软件有许多共通概念，但也有自身特点。若出现异常，可先从此处查阅。
• CAM设置表：可通过设置表自定义各工序属性值的计算方式。
• CAM后处理器自定义：若设备特殊，无法使用现有后处理器，可能需要自行编写后处理器。
• CAM第四轴：实验性四轴铣削功能。

偏好设置

• 偏好设置：CAM 工作台的相关偏好配置项。

脚本

参见CAM脚本编程。

教程

• CAM快速入门教程：快速熟悉CAM工作台的简明教程。

视频

• FreeCAD Path: Custom paths with Python - Part 1 - 5由 sliptonic 制作的5集英文视频合集，该系列讲解CAM工作台的使用方法，教大家如何用Python创建自定义路径。
• FreeCAD CAM Path Workbench：由 CAD CAM Lessons 制作的7集英文视频合集，聚焦FreeCAD CAM Path工作台相关内容讲解。
• FreeCAD CAM CNC：由 CAD CAM Lessons 制作的8集英文视频合集，围绕 FreeCAD CAM数控加工展开讲解。
• 亦可参阅 视频教程 维基页面中 计算机辅助制造（CAM） 板块的内容。

路线图

• CAM开发路线图：面向开发者，若你希望为CAM模块贡献代码可阅读此文档。