CAD與CNC集成的高速、高效和精加工
我們可以這樣理解，傳統的CAD設計軟件系統針對產品的制造加工，通過“面向裝配”、“面向制造”和“并行工程”的軟件開發技術，在設計端“設計”了產品加工制造的高速、高效和精加工，并通過這三大主線技術實現了CAD與CNC異構制造系統的集成。由此顯現出一個趨勢，PTC公司等傳統的CAD系統供應商在用戶需求驅動下其設計軟件技術和功能不斷從設計端向制造端延伸。PTC中國區MCAD產品技術專員陳雷先生說：“面向制造，除了在早期的設計系統中要考慮到制造的因素以外，在后期的加工過程中，要在CAD系統中做加工路徑的生成、加工的仿真。在加工仿真的過程中做過切檢查，碰撞與干涉的檢查。未來，整個工廠布局的仿真系統，可能是一些CAD/CAM系統供應商的技術發展方向。”
CAD系統能更有效地提升產品加工和制造的能力。
從整個CAD/CAM業界看，這是一種技術的發展趨勢。陳雷先生認為：“從CAD系統本身出發如何提高制造的功率和質量？首先在設計的時候就要考慮到一些制造工藝的因素。”所以系統開發提出了一個“面向制造的設計”，還有一個是“面向裝配的設計”，在設計的時候就要考慮到產品后期的裝配以及制造的因素。并且要通過并行工程，讓制造部門的人和最后組裝的人們，在設計的早期就能夠參與到產品的設計中來。這個并行工程的實現不是單一的CAD工具就可以實現，要通過PTC的Windchill平臺架構來實現。可以讓企業中與產品相關的人員在設計早期就參與進來，并提出自己的意見和看法，幫助設計人員修改設計。而且并行工程也是“精益生產”中一個很重要的概念。精益生產是通過并行設計實現零庫存、零缺陷目標的重要手段。
關于CAD系統和設計下游的加工設備，產品制造過程的集成度在哪些方面得到了提高？PTC首先在CAD系統，即Pro/E是CAD、CAE、CAM集成的系統。在CAD中可以完成產品的3D的建模，性能的分析和優化以及最后加工刀具軌跡的生成，并且可以進行加工和仿真。最后，把加工的軌跡輸出到下游的數控機床，實現完整過程。對于現在的企業，使用很多類型的機床，對制造資源如何平衡，如何規劃，在PTC的Windchill系統中也有一個新的模塊MPMlink，這個模塊可以對整個制造資源以及加工過程的工藝管理做平衡和優化，包括從制造工藝到制造資源的分配都可以得到很好的規劃和平衡。
目前，傳統的CAD/CAM業界在倡導“虛擬制造”、“數字樣機”，未來CAD軟件設計更多的與制造過程相集成。并且，工廠整體的模擬也是一個發展方向。陳雷先生認為，目前業界可能還沒有完整成形的軟件。但是，基礎的軟件構成已經實現。如數字樣機等技術和產品。前面講到的工廠，在加工過程的模擬中首先要有一個數字樣機的平臺才能實現。要能夠把整個生產的裝配做成虛擬的數字樣機，然后才可以模擬產品的加工過程。而且在Pro/E中可以對單臺的數控設備進行加工模擬仿真。這個功能已經實現了。實現整個工廠布局和模擬可能是未來的發展方向。
借鑒豐田公司的生產制造模式，PTC一直在倡導“精益生產”。精益生產過程中的加工能夠實現切削的加工驗證，提高加工精度，提高加工速度，縮短零部件的加工時間等。在精益加工中所能實現的上述功能或者效能的情況下，其中CNC實現的效能中是可以通過CAD設計端的軟件系統能來實現的。那么，CNC的高效、高速加工以及高精度加工如何通過CAD軟件系統來實現呢？陳雷先生，這位曾經在中國船舶重工集團任職八年，在產品研發和制造業信息化等方面都積累了豐富經驗的技術專家說，首先，要加工肯定要有產品的3D模型。第一，3D建模就在CAD系統里面實現的。第二，CNC機床加工的軌跡從哪里來，也是從CAD軟件里面得到的。CNC過去在剛出現的時候是采用人工編程的，而且工作量是很大的，并且只適用于簡單形狀產品，對于簡單的形狀可以用人工編程。現在的產品越來越復雜，人工編程幾乎是不可能的，必須要自動編程。所以說刀具的軌跡就必須要從CAD的3D模型里面得到，并通過電腦自動編程來實現。
所以說前端的CAD軟件，3D建模功能就是一個基礎了。必須要有3D模型，然后才可以做CNC的軌跡生成和加工刀軌。CNC軌跡生成和加工刀軌是否合適，是否適用，還需要在CAD軟件里面做一些虛擬仿真，加工過程的仿真，來檢查它是否有過切，如加工過程是否有碰撞。刀具和工裝有沒有碰撞，和夾桿有沒有碰撞。
現在，企業使用數控機床種類又非常多，而且不同的機床使用的CNC的代碼格式又是不同的。CAD系統怎么能夠適用這些機床，需要有一個后處理。在Pro/E系統中有一個非常強大的后處理器，可以把在CAD軟件中生成的CNC加工刀軌通過后處理器編譯成適合于任何種類機床的加工代碼。
也就是說Pro/E的CNC刀軌基本上可以驅動所有類型的CNC機床。只要通過這個強大的后處理器編譯后，基本上所有的數控機床都可以驅動。這個后處理器有一個非常強大的能力，幾乎每一個指令都可以配置。
說到這個話題，有一個實際的事例，北一機床集團和大隈公司，在北一大隈使用的機床幾乎是同一類型的數控機床，而北一及其他機床行業企業使用的機床基本上都是不同種類的機床。因此，許多企業質疑目前使用不同的編程代碼在將來需要實現統一的信息指令和前端的設計并與后端的ERP的集成時，在打通信息孤島等方面還存在著很大的風險。陳雷先生表示，目前CNC加工的指令格式不一樣，是因為各個廠家都有自己的一套系統。同一個指令，比如說G20可能在不同的機床廠家指令的含義是不一樣的。就需要通過后處理器把它編譯過來。在CAD中生成的刀軌是一個刀位文件，這個刀位文件是國際標準統一的格式，基本上都是統一的。
從刀位文件到后面的CNC代碼，因為加工代碼的格式不同，所以中間轉換的過程就需要通過后處理器的配置文件來實現。就像我們平時把中文翻譯成英文或者是不同的語言一樣，翻譯成數控機床能夠明白的代碼，從而驅動機床的加工過程。
對于加工的高速度和高精度是企業比較關注的話題，CAD供應商采取的技術策略對于CAD與CNC的集成和企業應用產生很大的影響。同時，隨著科學技術的發展，高速加工也變得越來越重要了，高速加工顯然有很多的優勢。為了適應用戶的需求和行業發展的趨勢，在CAD軟件方面也提供了相應的支持。不僅Pro/E支持高速加工支持，而且2007年PTC還收購了一家公司，整合后推出了一個新的產品，叫做ToolMaker。Toolmaker也可以支持高速加工，這是一個復雜曲面的專業加工軟件。
談到高速加工和普通加工的區別，高速加工，首先它的加工軌跡和普通加工是完全不同。陳雷先生舉了一個例子，如產品拐角的加工，使用高速加工，高速產生的加速度非常大，為了降低對機床的沖擊而減少機床壽命，高速加工在拐角處刀具要走一個圓弧再到拐角處。正是因為高速加工軌跡的特點，所以在CAD軟件中，在自動生成高速加工刀軌的時候就要考慮到高速度加工軌道的特點，根據它的特點來生成合適的軌跡。這和平時傳統的加工軌跡是完全不一樣的。當然還有很多工藝參數，特征庫可以提供。
信息技術支撐了未來的軟件功能向制造端發展并形成了趨勢。陳雷先生認為這些首先是通過虛擬制造和數字樣機技術的結合，模擬整個工廠的加工和仿真，如把每臺機床，把整個工廠的加工設備和物流都模擬出來。從理論上來說是可以這樣做的，但是具體實現在計算方面可能有很大的難度。他說目前數字樣機這個技術比較成熟了，已經有了很多的商業化的應用。在國內也有一些企業在用數字樣機了。數字樣機里面還可以做人力工程的分析，如某臺設備做出來以后是否適合人們操作等。
從企業應用角度可能有更多的需求，需要CAD系統供應商來實現企業更深入的要求，如提供結合CNC系統的特性需求功能。