本文解釋了計算機輔助設計是什麼，這類設計的典型格式是什麼，以及它們在CNC加工中的應用。
什麼是 CAD？
CAD（計算機輔助設計）是利用計算機輔助建模、修改、分析和優化設計的過程。它涉及創建由幾何和數值參數定義的計算機模型。這些模型通常顯示為部件或組件的二維或三維圖像。CAD系統使設計師不僅能夠查看物體的各種表示，如代數和參數曲線與曲面，還可以通過模擬真實場景來測試這些物體。例如，使用Solidworks設計橋樑後，可以使用Solidworks的仿真功能測試橋樑在負載下的行為。所有這些都可以通過各種軟件包來實現。輸出通常以電子文件的形式用於3D打印、加工和其他製造過程。
隨著製造領域技術的深遠進步，計算機輔助設計已成為製造過程中不可或缺的一部分。使用CAD文件製造的部件被應用於許多需要高精度和複雜元素的行業，如汽車、造船、航空航天和建築。其在設計電子系統中的應用被稱為計算機輔助繪圖（CAD）或電子設計自動化（EDA）。應用於機械設計的CAD稱為機械設計自動化（MDA），它是使用計算機軟件包創建技術設計的過程。
機械設計中的CAD軟件包使用基於向量圖形或光柵圖形來展示傳統繪圖的特徵。然而，CAD涉及的遠不止形狀而已。類似於工程和技術圖紙的手工繪製，CAD過程的輸出必須傳達諸如工藝、材料、公差和尺寸等信息。
有哪些典型的CAD格式及其基本區別是什麼？
與大多數軟件包和電子文件類似，CAD軟件包具有獨特的文件格式和擴展名。CAD文件可以包含2D或3D設計。目前存在許多CAD格式，但最常見的包括.DWG、.DXF、.DGN、.STL和.STEP。
.DWG
DWG源自於“drawing”一詞，是一種用於存儲2D和3D設計數據及元數據的二進制文件格式。它由歐特克開發，並在許多CAD軟件包中本地支持。您可以在Windows上使用歐特克的免費DWG TrueView程序查看DWG文件。任何支持DWG文件格式的第三方應用程序也可以打開DWG文件。
.DXF
DXF（Drawing Exchange Format）全稱為繪圖交換格式，是CAD繪圖（DWG）內容的交換格式。DXF文件類似於.DWG文件，但更兼容其他程序。該文件格式被創建為一種通用格式，以便其他程序能夠輕鬆打開AutoCAD文件。
.DGN
DGN（設計）文件是使用CAD建築軟件包（如Intergraph Interactive Graphics Design System和MicroStation）創建的繪圖。DGN文件可以保存為DGN標準格式或Intergraph標準文件格式（ISFF）。
.STL
STL格式是源自於樹脂光固化成型CAD軟件的文件格式。樹脂光固化成型是一種快速的3D打印原型技術，用於製作原型、模型等。STL文件包含一個三維設計，這個設計作為製造許多原型的主要模型。
.STEP
STEP代表“產品模型數據交換標準”。STEP是一種ISO標準的CAD文件格式，解決了在不同CAD程序之間交換文件的可互換性問題。這種文件格式用於在使用不同CAD軟件包的用戶之間共享模型。
CAD 和 CNC 加工
CNC，全稱為計算機數控機床，是電子機械設備，可以根據計算機程序的指令，在不同數量的軸（通常是三軸或五軸）上精確導航工具。數控機床加工是工程師利用計算機設計的文件製造機械部件的方式之一。這種方法被稱為減材製造。另一種製造方法是3D打印，被稱為一種增材製造過程。
在CAD出現之前，數控機床使用一種稱為穿孔帶的數據存儲系統運行。代碼通過手動打在穿孔帶卡片上，然後輸入到機器中。
CNC機床依賴稱為G代碼（G-CODE）的數字指令，這是關於機床如何在三維空間移動的編碼指南。G-CODE可以手動編寫，但這樣做會很繁瑣且容易出錯，因此通常由計算機輔助製造（CAM）軟件來進行編寫。
CAM負責將CAD中設計的模型轉換為數控機床能理解的G-CODE。然後，數控機床使用CAM從CAD文件生成的G-CODE作為其工具路徑的指令。
簡而言之，CAD創建設計幾何形狀；CAM設計工具路徑；而數控機床則使用CAM生成的輸出來實際製造部件。這就是CAD、CAM和數控機床加工之間的關係。