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欢迎来到 Snapmaker Academy。这里是 CNC 系列的第四期文章。前三期文章聚焦于 CAD，介绍了一系列实用的模型资源网站以及建模软件。本期文章中，就让我们把目光投向 CAM，一起了解四款适用于 CNC 雕刻的 CAM 软件。
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在进入正题之前，我们需要先了解一些基本概念。首先，什么是 CAD 和 CAM？
CAD vs. CAM
我们已经知道，在 CNC 工作流中，把一个想法变成雕刻成品需要三个步骤：第一步是获取模型文件；第二步是将模型转换成机器可以执行的指令；最后一步则是把指令导入机器，在机器上开始雕刻，得到成品。
CAD（Computer-aided Design，计算机辅助设计）指的就是上述工作流中的第一步——模型设计，包括模型概念化、模型修改和细节设计等。而 CAM（Computer-aided Manufacturing，计算机辅助制造）对应的就是第二步，把模型转换成告诉机器如何运行的指令，即工具路径和对应的 G 代码，此外通常还包括仿真、防错检查等步骤。
举个例子，如果你想要打造一辆玩具车，你需要先把脑海中的构想设计成模型文件，这类模型文件的本质是几何数据——这一步就叫做 CAD。随后再通过软件把模型文件转换成 G 代码，G 代码中对应的工具路径会告诉机器如何运行，从而雕刻出模型中对应的几何形状，如玩具车上的圆角、凸台、凹槽等；借助仿真工具和防错检查，你还可以提前预览刀具在材料表面运行的轨迹，据此判断能否顺利完成雕刻——这一步就叫做 CAM。
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总而言之，我们可以通过 CAD 将想法转换为设计，再通过 CAM 将这些设计制造出来，使之成为现实。二者相辅相成，缺一不可。
后处理器 & 固件
搞清楚 CAD 和 CAM 的定义和区别之后，接下来，让我们引入一组新的概念：后处理器和固件。
如前所述，通过 CAM 软件，你的设计得以转换成 G 代码。但要想顺利雕刻出成品，中间还有很重要的一步——确定 CAM 软件输出的 G 代码能够被你的机器识别。
你可以理解为 G 代码也有很多“方言”，后处理器的作用正是对这些“方言”进行转换，从而让你的 CNC 雕刻机能“听懂”这些指令并顺利执行。后处理器既可以是单独的软件，也常内置于 CAM 软件中，二者都借助后处理文件来完成转换。
固件是一种嵌入在硬件设备中的软件，相当于电脑的操作系统。对于 3D 打印机而言，固件负责把 G 代码转换成控制指令，告诉你的 CNC 雕刻机该如何运行。CNC 雕刻机所用的固件决定了它能“听懂”的 G 代码类型。也就是说，首先你得了解自己的机器讲的是哪种语言（固件类型），之后再选用对应的转换器（后处理器）。
使用 Snapmaker CNC 雕刻模组制作的案例
Marlin 是目前最受欢迎的 3D 打印机固件之一。其他常见的固件类型还有 GRBL、Klipper 等。Snapmaker 三合一 3D 打印机所用的固件便是以 Marlin 为基础开发的。目前，我们提供 ArtCAM、Aspire、FreeCAD 和 Fusion 360 这四款软件的后处理文件。下载后，只需将对应后处理文件导入软件，后续即可生成适用于 Snapmaker CNC 雕刻模组的 G 代码。
若想了解更多关于 Marlin 固件的知识，请参阅 What is Marlin?。
CAM 工作流
在具体介绍每款 CAM 软件之前，让我们先了解一下 CAM 的整体工作流，以便后续能更好地理解各软件的使用逻辑。典型的 CAM 工作流可以分为以下六步：
- 把需要加工的模型导入 CAM 软件中；
- 设置坐标系，定义工件（即被加工的材料）的摆放位置和工作原点；
- 设置工件参数信息，如尺寸、朝向等；
- 设置加工方式并选取对应的刀具，如采用三轴加工还是四轴加工，使用平头铣刀还是球头铣刀等；
- 工具路径（又称“刀路”）仿真预览，模拟刀具的运行轨迹和加工效果；
- 后配置处理，导出G 代码。
现在，我们已经完全理顺了 CAM 在 CNC 工作流中的位置和作用，以及 CAM 的工作流。那么，是时候进入正题了。一起来认识几款很棒的 CAM 软件吧！
CAM 软件
虽然 CAD 和 CAM 是独立的两个环节，目前市面上也有大量专攻于二者之一的软件，但是出于人们懒惰的天性对便捷性的追求，已经有越来越多的软件集成了 CAD 和 CAM 功能，旨在实现一站式的设计流程。
这类 CAD/CAM 软件的一大优势在于免去了把模型文件从 CAD 软件导入到 CAM 软件时涉及的数据格式转换之忧，从设计草图一直到生成 G 代码，始终使用同一个数据文件。此外，对模型文件的修改也更加便利，不再需要在软件之间切换。因此，本文将以 CAM 为切入点，重点介绍Fusion 360、FreeCAD、Aspire 和 Carveco Maker（原 ArtCAM）这四款 CAD/CAM 软件。
若想了解上述四款软件的主要 CAD 功能和亮点，请参阅 CAD 软件指南：8款CNC常用建模软件。
Fusion 360
当你在 Fusion 360 的设计工作空间 （Design Workspace）中完成草图设计后，CAD 环节就告一段落了。点击切换至制造工作空间（Manufacture Workspace），即可进入 CAM 环节。
首次使用 Fusion 360 进行模型设计时，需要下载后处理文件和刀具库，并导入 Fusion 360 中，具体操作方法请参阅从 Fusion 360 建模到 CNC 加工教学视频。如前所述，后处理文件可以确保后续生成的 G 代码能顺利被你的 Snapmaker CNC 雕刻模组读取；刀具库则是用来告诉软件我们所用的刀具类型，这样软件才能依此计算出相应的工具路径。
一切准备就绪之后，我们进入第一步——设置（Setup）。这一步的作用是定义工件的坐标系和原点，以指定该工件在 CNC 机床上的摆放方式，也就是把软件中的虚拟坐标系和加工中的实际坐标系对应起来。
现在，软件已经知道了模型文件数据、工件的尺寸、朝向，以及刀具的类型，接下来就是进行计算，生成工具路径，告诉刀具该如何移动。此外，Fusion 360 还支持实时仿真，也就是通过动画效果来展示刀具的运行轨迹，让你提前看到最终的加工效果。通过边仿真、边修改工具路径，你可以实现雕刻效果的最优化。
有了此前导入的后处理文件，接下来，我们可以直接把工具路径转换成Snapmaker CNC 雕刻模组专属的 G 代码。把 G 代码传输至机器并开始雕刻，就可以静待作品问世了。
Fusion 360 的用户群体甚广，相关的 CAM 教学视频也易于获取，既有官方出品如 Fusion 360 制造模块（CAM）基本操作，也有用户自制如木工制作燕尾榫-用Fusion 360 CAD和CAM具体教程。
下期预告
囿于篇幅，本文分为上、下两期。下期中，我们将继续介绍FreeCAD、Aspire 和 Carveco Maker（原 ArtCAM）这三款 CAD/CAM 软件。另外，还会带大家简单了解两款专精于 CAM 的软件：Snapmaker Luban 和 MeshCAM，敬请关注。
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