CAD/CAMCAD/CAM

用 CAD 创建形状，用 CAM 制定切削方式（刀具的行进路径），再通过后置处理器生成机床能读取的 NC 程序。本页依据软件厂商和公共机构的公开资料，核实并整理了 CAD、CAM、CAE 的区别，以及从 3D 模型到机床加工的流程。

CAM 的流程共有
8 步。先从
整体开始吧。

⌗CAD、CAM、CAE 的区别

CAD（计算机辅助设计）

Computer-Aided Design

用计算机创建、修改、检查产品的二维和三维形状，并生成图纸等资料的工作及其软件。取代绘图板和手绘。单一资料·仅供参考^[1]

CAM（计算机辅助制造）

Computer-Aided Manufacturing

狭义上，指用软件生成驱动 CNC 机床的指令（G 代码等）。广义上，还包括加工规划、CAD 模型的预处理、NC 编程、机床仿真、后置处理，以及向现场传送（DNC 等）。^[2][3]

CAE（计算机辅助工程）

Computer-Aided Engineering

用软件模拟产品的性能（强度、热、流动等），以检验设计优劣的工作。分为输入形状、材料、载荷的前处理，计算（求解器），查看结果的后处理 3 个阶段。单一资料·仅供参考^[4]

CAD/CAM 一体型与独立 CAM

integrated CAD/CAM vs standalone CAM

在 CAD 内运行 CAM 的一体型（Fusion、SOLIDWORKS CAM、Creo 的加工功能、Onshape CAM Studio 等），修改形状后刀具路径也容易随之更新。独立 CAM 以及嵌入其他公司 CAD 的 CAM（hyperMILL 的 SOLIDWORKS、Inventor 集成，SolidCAM 等）的优势是能接收任何 CAD 的数据。^{[5][6][7][8][9][10][11][12]}

→CAM 流程（从 3D 模型到机床）

红色的“失败案例”是该步骤中容易发生的失误（常见失误检查清单见坐标系、后置处理、DNC页面）。

准备 3D 模型
- 用自家 CAD 创建，或由客户以 STEP 等中间文件提供。接收到的数据要先确认面是否闭合成实体（不闭合的面需要修复）。^[3][13][2]
相关：数据格式、制图
确定毛坯与坐标系（工件原点）
- 输入毛坯的大小、形状，确定程序原点（工件坐标系，WCS）的位置和坐标轴方向。这里确定的原点，就是要与机床侧 G54 等工件坐标系对应的点。^{[14][3][15][16]}
相关：G54〜G59、G90
选择刀具与切削条件
- 从刀具库选择刀具（直径、刃长、刀柄），输入转速、进给、切深。如果在刀具库里保存了切削条件，就不必每次重新输入。^{[3][7][9][16]}
相关：刀具与刀柄、计算器
生成刀具路径
- 按粗加工 → 半精加工 → 精加工 → 残料加工的顺序，选择适合形状的加工方式（轮廓、型腔、等高线、平行加工等），让软件计算刀具路径。^{[17][18][19][3][20]}
用仿真确认
- 在屏幕上确认毛坯被逐步切削的过程，以及刀具、刀柄、夹具、机床之间的干涉。除 CAM 内的仿真外，还有直接读取后处理后 NC 程序本身的验证软件（VERICUT、NCVIEW 等）。^{[21][22][23][24][3]}
用后置处理器生成 NC 程序
- 把 CAM 内的路径数据（CL 数据）转换为符合所用机床和数控系统格式的 NC 程序。要为每台机床选择合适的后置处理器。^{[25][3][26][21]}
相关：G/M 代码辞典
传送到机床（存储器运行、DNC）
- 通过 USB、LAN、RS-232C 等把 NC 程序输入数控系统后运行。系统存储器放不下的大程序，使用一边从外部传送一边加工的 DNC 运行。^[27][2]
相关：DNC 运行与存储器运行
在机床上确认后再加工
- 在机床上设定刀长、工件坐标系，用数控系统的图形显示和安全运行功能确认动作后再进入正式加工。首次加工时发生碰撞的原因多为刀具补偿、工件坐标设定错误，以及主轴上装了错误的刀具。^[16][28][15]
相关：G43、G54〜G59

◇CAM 的种类

2.5D

三轴

3+2（定位五轴）

五轴联动

2.5 轴（2.5D）铣削

2.5-axis milling

把平面的轮廓和型腔，按设定的深度让 Z 分层逐步下降进行切削。在 XY 上绘制轮廓，Z 只是改变切深。以方形零件和钻孔为主。^[3][29][9]
主要加工：轮廓（外周）、型腔、端面铣削、钻孔与攻丝、倒角、雕刻^[3][30][9]

三维（三轴）铣削

3-axis surface milling

让 X、Y、Z 三轴同时移动，沿曲面切削。适用于模具和自由曲面零件。用球头立铣刀叠加小步距的精加工。^{[29][9][20][3]}
主要加工：等高线（Z-level）、平行（扫描线）、沿面（残留高度恒定、等步距）、铅笔式清根、残料加工^[18][20]

定位五轴（3+2 轴、定位加工）

3+2 axis / positional 5-axis

用旋转轴把刀具方向倾斜并锁定，在该姿态下进行三轴加工。可减少重新装夹，并用较短的刀具够到深处。^{[12][20][9][22]}

五轴联动

simultaneous 5-axis

让直线三轴与旋转两轴同时运动，边改变刀具方向边切削。适用于叶轮、涡轮叶片和带倒扣的形状。对 CAM 而言，关键在于如何确定刀具轴向，以及配合机床结构避免干涉。^{[20][9][12][31]}

车床（车削）

turning

针对旋转的毛坯，生成车刀在 X、Z 方向移动的路径。包括外径、内径、端面、槽、螺纹。也有支持单主轴、对向双主轴机床的 CAM。^[29][9][6]

相关：G71、G76、台式车床、小型 CNC 的比较

复合加工（车铣复合、自动车床）

mill-turn / Swiss-type

适用于在 1 台机床上进行车削与铣削的机床（车铣复合加工机、主轴移动型自动车床等）。需要对多个刀塔、主轴的运动进行同步编程，各机床专用的后置处理器和机床仿真的重要性很高。^{[32][9][30][5][11]}

电火花线切割

wire EDM

针对 2 轴和 4 轴电火花线切割机，生成电极丝通过的路径。^{[33][9][34][32]}

CAD/CAM 的页面

≋

刀具路径的种类

轮廓、型腔、孔、高效粗加工、摆线加工，等高线、平行（扫描线）、沿面、铅笔式清根、残料加工。附摆线槽加工与首次切深参考值的计算。

▤

CAD/CAM 软件一览

不分先后列出 25 款产品。可按 CAM/CAD 分类、擅长的加工、提供形式、免费版/试用版筛选。公开价格均附日期。

⇄

数据格式

STEP（AP203、AP214、AP242）、IGES、Parasolid、ACIS、DXF、DWG、STL、3MF 各自能传递什么，以及交换时出现的问题。

⌖

坐标系、后置处理、DNC

工件坐标系 G54、毛坯与刀具库、仿真的 4 个阶段、后置处理器、DNC 运行、常见失误检查清单。

⟲

五轴加工

3+2 与五轴联动的区别、机床构成、刀具中心点控制等 NC 功能、标定、常见失误、五轴计算。

ACAD/CAM 术语（35 个）

术语	英文	分类	含义
CADkyado	Computer-Aided Design	基础	用计算机创建、修改产品的 2D、3D 形状，并整理成图纸等。^[1]
CAMkyamu	Computer-Aided Manufacturing	基础	用软件生成驱动 CNC 机床的指令（G 代码等）。广义上还包括加工规划、仿真、后置处理。^[2][3]
CAEshī-ē-ī	Computer-Aided Engineering	基础	用软件模拟产品的性能，用于验证设计或求解问题。^[4]
刀具路径（toolpath）tsūrupasu	toolpath / tool path	基础	刀具刃尖（或中心）经过的路线。由 CAM 根据模型、刀具和条件计算得出。^[3][21]
CL 数据shī-eru-dēta	cutter location data / CL data	基础	CAM 输出的、与机床无关的刀具位置数据。通过后置处理器转换为各机床专用的 NC 程序。^[25]
后置处理器（后处理）posuto purosessa	post processor / post	基础	把 CAM 的路径数据翻译成特定机床和数控系统格式的 NC 程序的软件。^[25][3][26]→ G/M 代码辞典
NC 程序（G 代码）enu-shī-puroguramu	NC program / G-code	基础	数控系统读取的加工指令。CAM 通过后置处理器输出它。^[2][3]→ G/M 代码辞典
加工设置（Setup、Job）settoappu	setup / job	基础	一次装夹中进行的一组加工。包含毛坯、坐标系、所用机床和刀具的信息，加工操作排列在其中。^[3][21]
工件坐标系（WCS）wāku zahyōkei	work coordinate system / WCS / workpiece coordinate system	坐标与装夹	根据工件设置的坐标系。CAM 的 WCS 是后处理后 NC 程序坐标的基准，在机床上登记到 G54 等并与之对应。^[14][15][16]→ G54〜G59
机床坐标系kikai zahyōkei	machine coordinate system	坐标与装夹	机床固有的坐标系。工件坐标系的原点，是作为机床坐标系中的位置登记的。^[15]→ G53
毛坯（Stock）sozai	stock	坐标与装夹	切削前材料的形状和大小。输入到 CAM 后可以减少空切动作，也用于跟踪剩余毛坯。^[3][30]
刀具库kōgu-raiburari	tool library	坐标与装夹	登记刀具和刀柄的形状、尺寸等的台账。^[3][7][9]→ 刀具与刀柄
2.5 轴加工（2.5D）niten-go-jigen kakō	2.5-axis machining / 2.5D	加工的种类	把平面形状按设定的深度让 Z 分层逐步下降进行切削的加工。^[3][29]
定位五轴（3+2 轴）waridashi go-jiku	3+2 axis / positional 5-axis	加工的种类	用旋转轴把刀具方向倾斜并锁定，在该姿态下进行三轴加工。^[22][12][20]
五轴联动加工dōji gojiku kakō	simultaneous 5-axis machining	加工的种类	让直线三轴与旋转两轴同时运动进行切削的加工。^[20][9]
复合加工（车铣复合）fukugō kakō	mill-turn / multitasking	加工的种类	在 1 台机床上进行车削与铣削的加工。需要多个主轴、刀塔的同步。^[5][32][9]
等高线加工tōkōsen kakō	contour / Z-level / waterline	刀具路径	按相同高度逐层沿形状轮廓走的路径。适用于陡峭的斜面。^[18][20][3]
平行（扫描线）加工sōsasen kakō	parallel / raster	刀具路径	在 XY 上沿平行线往复，让 Z 贴合曲面的路径。适用于平缓的面。^[18][20]
沿面加工（Scallop）menzoi kakō	scallop / constant stepover	刀具路径	在曲面上向内偏置，使路径间隔保持一定的路径。^[18][20]
铅笔式清根加工penshiru kakō	pencil	刀具路径	沿着角落的小 R 和凹谷，切削前一把刀具没有够到的地方的路径。^[18][20]
残料加工（余料清除）nokoshi-kezuri	rest machining	刀具路径	只用小刀具切削前一道工序刀具没有切到的残留部分的路径。^[19][20]
高效粗加工（自适应）kōkōritsu ara-kakō	adaptive clearing / high-efficiency milling	刀具路径	通过改变路径间隔，使刀具的切入量保持在一定值以下的粗加工方法。用大切深、以刀具侧刃切削。^[17][30]
摆线铣削torokoido kakō	trochoidal milling	刀具路径	一边画小圆一边前进、一点点切除的方法。以较低的切削阻力加工槽和型腔。^[35]
侧刃铣削（Swarf）suwāfu kakō	swarf milling	刀具路径	五轴联动时用刀具侧面贴着倾斜的壁进行切削的加工。^[20][9]
步距（Stepover）suteppu-ōbā	stepover / pick feed	条件	相邻路径之间的间隔。影响精加工表面刀痕（残留高度）的高度。^[18][35][36]
轴向切深 ap、径向切深 aejiku-hōkō kirikomi	axial depth of cut (ap) / radial depth of cut (ae)	条件	ap 是刀具沿轴向的切入量，ae 是沿径向的切入量。高效粗加工和摆线铣削取较小的 ae、较大的 ap。^[35][17]
机床仿真kikai shimyurēshon	machine simulation	验证	把机床结构也显示在屏幕上，确认刀具、夹具、机床的干涉和行程超限。^[9][32][31]
干涉检查kanshō chekku	collision check / interference check	验证	在加工前检查刀具、刀柄是否会碰到工件、夹具、机床。^[24][12][23]
NC 验证软件enu-shī kenshō sofuto	NC verification software	验证	读取后处理后的 NC 程序本身并再现机床动作的软件（VERICUT、NCVIEW 等）。^[23][24]
DNC 运行dī-enu-shī unten	DNC / drip feed / remote buffer operation	传送	一边从外部设备传送 NC 数据一边加工的运行方式。用于数控系统存储器放不下的大程序。^[27]
中立格式（中间文件）chūritsu keishiki	neutral format	数据	为在不同 CAD、CAM 之间交换形状而使用的通用格式。如 STEP、IGES。^[37][38][39]
B-rep（边界表示）bī-reppu	boundary representation / B-rep	数据	用包围立体的面、棱线、顶点的连接关系来表示立体的方法。许多 CAD 的内核都使用它。^[40][41]
建模内核moderingu kāneru	geometric modeling kernel	数据	负责 CAD 形状计算的核心软件组件。代表例有 Parasolid（Siemens）和 ACIS（Spatial）。^[40][41]
PMI（产品制造信息）pī-emu-ai	product and manufacturing information / PMI	数据	附加在 3D 模型上的尺寸、公差、基准等信息。有软件能读懂含义的语义 PMI，以及只有外观的图形 PMI。^[42][43]→ 制图
STL（三角形网格）esu-tī-eru	STL / triangle mesh	数据	用三角形的集合表示表面的格式。没有单位和颜色的标准。^[44]

📚参考资料

CAD/CAM 页面依据软件厂商的官方页面和帮助、标准团体和公共机构（美国国会图书馆、NIST、ISO）的公开页面以及大学的资料。功能名称和可用的加工因软件和版本而异，请通过您所用软件的帮助进行确认。