機(jī)械零部件是所有產(chǎn)品的基礎(chǔ)，相當(dāng)于房屋的地基，零部件的加工質(zhì)量和效率最終會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨周期。

隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，各種產(chǎn)品零部件加工的工藝已趨近成熟，但除了個(gè)別企業(yè)，大部分中小企業(yè)在加工精度、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化方面依然有很大的提升空間(以下討論不分行業(yè)(航空、汽車......)，具有普遍性。

關(guān)于機(jī)械零部件生產(chǎn)調(diào)度管理的智能化和自動(dòng)化，各行業(yè)不僅有充分的討論，也有相對(duì)比較成熟的管理工具予以支撐；但忽略了最基礎(chǔ)的機(jī)械加工環(huán)節(jié)的智能化與標(biāo)準(zhǔn)化。

最終發(fā)現(xiàn)，整個(gè)生產(chǎn)的規(guī)劃與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)，生產(chǎn)調(diào)度管理的智能化和自動(dòng)化，最后淪為一個(gè)“看板”，指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的意義消于無形。

以下內(nèi)容主要從零部件的實(shí)際加工(鉆、銑等)方面進(jìn)行論述，闡明編程、加工環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、自動(dòng)化的重要性。

數(shù)控編程環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化與智能化

談到數(shù)控編程智能化，往往與“一鍵編程”等價(jià)起來，這是一個(gè)很大的誤區(qū)，“一鍵編程/自動(dòng)編程”實(shí)際只是智能編程的"副產(chǎn)品"，是智能編程的一個(gè)體現(xiàn)。

數(shù)控編程實(shí)際上包含了零部件加工的所有要素，是零部件加工非常關(guān)鍵的一節(jié)，在此環(huán)節(jié)需要了解所有加工要素：

產(chǎn)品情況、精度要求、機(jī)床情況、刀具情況、加工工藝、裝夾要求、預(yù)估加工用時(shí)等。

大部分企業(yè)中，最終零部件加工的質(zhì)量和效率如何，完全取決于具體的“編程員/工藝員(有些企業(yè)編程員和工藝員二合一)”的個(gè)人水準(zhǔn)，編程員個(gè)人“素質(zhì)”會(huì)嚴(yán)重影響零部件加工的效率和質(zhì)量，不同的人輸出的數(shù)控程序良莠不齊，企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和制造效率存在較大的波動(dòng)性。

在企業(yè)管理中，對(duì)每個(gè)“編程員”責(zé)備求全，要求每個(gè)人對(duì)上述加工環(huán)節(jié)的所有要素都完整、深入了解。

掌握難度太大：能對(duì)這些加工要素全面掌握的一定是少數(shù)，如何讓“少數(shù)帶動(dòng)多數(shù)”，成為是否能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量穩(wěn)定編程、加工的關(guān)鍵。

為了實(shí)現(xiàn)上述“少數(shù)帶動(dòng)多數(shù)”的目的，大部分企業(yè)的做法有兩種：

傳統(tǒng)的“傳幫帶”，完全依靠“老師/師父”的傳授方法、水平，以及“學(xué)生/徒弟”的主動(dòng)性和領(lǐng)悟能力。

這種方法無法避免培訓(xùn)/傳帶周期長，人員素養(yǎng)參差不齊的問題，企業(yè)的加工水平及質(zhì)量可能隨著部分員工的變動(dòng)隨之波動(dòng)，無法穩(wěn)定、健康的長期發(fā)展。

基于現(xiàn)有的CAD/CAM系統(tǒng)，進(jìn)行針對(duì)性的二次開發(fā)。

采用這種方法，能夠比較好地將企業(yè)現(xiàn)有加工和制造經(jīng)驗(yàn)集成到二次開發(fā)的外掛工具中，實(shí)現(xiàn)一定程度上的標(biāo)準(zhǔn)化，后續(xù)新人的培訓(xùn)也比較容易，并能實(shí)現(xiàn)比較高程度的“自動(dòng)/一鍵”編程，但存在以下缺陷和隱患：

● 主體CAD/CAM軟件升級(jí)，二次開發(fā)的外掛工具往往存在一定“版本兼容”問題，無法在新版本軟件上使用。

為了使用主體軟件的新功能，同時(shí)又在另一方面保持編程的“自動(dòng)化”，不得不在舊版本和新版本間來回切換，造成軟件版本管理混亂，增加了使用和管理的復(fù)雜度；

● 對(duì)于大部分中小企業(yè)，二次開發(fā)往往都是委托第三方的小公司/個(gè)人進(jìn)行處理，開發(fā)出來的工具/外掛針對(duì)主體軟件新版本的“升級(jí)”往往不可控。

一是需要額外的費(fèi)用，二是之前提供二次開發(fā)服務(wù)的公司/個(gè)人可能不再提供服務(wù)(既有專業(yè)的加工知識(shí)，又有資深的軟件開發(fā)能力的人有限)。

● 二次開發(fā)的工具/外掛靈活性不足，客戶產(chǎn)品的工藝不可能一成不變，可能會(huì)隨著加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累進(jìn)行改進(jìn)，而外掛工具不能隨著客戶產(chǎn)品加工策略/工藝的持續(xù)改進(jìn)自行修改。

● 二次開發(fā)的外掛工具擴(kuò)展性比較差，客戶的產(chǎn)品種類會(huì)逐漸發(fā)生變化，幾何特征不斷變化，外掛工具基本上是針對(duì)特定工件、特定特征。生產(chǎn)企業(yè)無法自行擴(kuò)展，受制于人。

制造工藝和加工參數(shù)，作為制造企業(yè)的“核心科技”，必須能夠自我優(yōu)化、自我擴(kuò)充、不斷積累，才能持續(xù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、智能化。

以當(dāng)前制造業(yè)所謂的“標(biāo)桿” 國家——日本和德國作為對(duì)比，僅看編程速度、效率，國內(nèi)同行絲毫不差，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過德國和日本的企業(yè)水平，但為什么最終的產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率仍然有較大提升空間?

區(qū)別在于日本和德國的企業(yè)都有比較好的工藝數(shù)字化積累手段，實(shí)現(xiàn)切削經(jīng)驗(yàn)、工藝經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和優(yōu)化，形成了“制造知識(shí)庫”，“后人”都在基于“前輩”的寶貴經(jīng)驗(yàn)工作，這些制造經(jīng)驗(yàn)隨著時(shí)間不斷積累和優(yōu)化，最終沉淀為企業(yè)的“核心科技”。

反觀國內(nèi)，大部分企業(yè)的數(shù)字化重心往往放在ERP/PLM/PDM/MES等純管理系統(tǒng)方面，對(duì)于最終的加工環(huán)節(jié)僅下達(dá)一個(gè)生產(chǎn)任務(wù)，只需要所謂的“結(jié)果”，而忽視實(shí)現(xiàn)的“手段”。

造成的后果就是，每個(gè)編程人員都忙于埋頭完成任務(wù)，為了盡快拿出“結(jié)果”，各種CAM軟件使用極其熟練，但每個(gè)人輸出的“結(jié)果”質(zhì)量不一，穩(wěn)定性不高，很可能因?yàn)橐粋€(gè)小疏忽，造成產(chǎn)品質(zhì)量問題。

為了提高編程和加工環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化輸出水平，必須采用數(shù)字化手段將“前人”的寶貴經(jīng)驗(yàn)積累下來。

作為“數(shù)據(jù)庫”直接在CAM環(huán)境中予以集成，盡量減少編程/工藝人員的“低水平重復(fù)”工作，使得編程/工藝人員有較多的時(shí)間基于前人的結(jié)果根據(jù)實(shí)際情況，不斷優(yōu)化產(chǎn)品的加工工藝。

Tebis作為一個(gè)CAD/CAM/CAQ一體化智能制造云平臺(tái)，原生支持生產(chǎn)企業(yè)自主建立各種刀具庫、特征庫、工藝庫等，無需二次開發(fā)，智能制造零代碼實(shí)施。

企業(yè)根據(jù)自身情況不斷積累和優(yōu)化切削、加工工藝，實(shí)現(xiàn)編程結(jié)果的一致性、加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低編程工作人員的低水平重復(fù)勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定發(fā)展。

Tebis產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：

如下圖所示，Tebis在啟動(dòng)時(shí)，第一步完成的動(dòng)作是將服務(wù)器上的最新庫文件同步到本機(jī)客戶端，這樣可以確保所有人使用最新的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程工作，保證所有人員編程輸出結(jié)果一致性。

整個(gè)數(shù)據(jù)庫的工作原理如下圖所示：

通過Tebis 流程模板，智能提取來自刀具的切削數(shù)據(jù)，綁定特征并智能選刀、智能匹配特征工藝，簡化編程過程的繁瑣重復(fù)步驟，消除了大量選擇加工策略，不斷輸入切寬、切深、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給等加工參數(shù)的枯燥過程。

降低了人員操作可能引發(fā)的失誤，提高NC程序輸出的標(biāo)準(zhǔn)化水平，程序和加工質(zhì)量的穩(wěn)定性可以得到保證。

部分?jǐn)?shù)據(jù)庫：

Tebis 刀具庫采用數(shù)字孿生理念，集成了真實(shí)加工過程中所有需要的要素。

采用真實(shí)刀具組裝以及刀具與機(jī)床映射關(guān)系，并支持與現(xiàn)場刀具庫管理系統(tǒng)通信，利于現(xiàn)場刀具管理。

還原現(xiàn)場切削環(huán)境，針對(duì)不同機(jī)床、不同毛坯材料、不同加工方式、不同冷卻方式等，建立切削參數(shù)矩陣，大幅簡化后續(xù)編程過程中各種切削參數(shù)的輸入環(huán)節(jié)，降低出錯(cuò)概率。

特征庫可自定義常用特征范圍，這樣就可以在特征掃描階段發(fā)現(xiàn)不符合企業(yè)規(guī)范的設(shè)計(jì)元素，輔助實(shí)現(xiàn)DFM(可制造性設(shè)計(jì))。

特征工藝庫掃描時(shí)可智能匹配適用的加工工藝(Tebis NC Set，僅需要借助Tebis 內(nèi)置變量，進(jìn)行簡單邏輯判斷即可實(shí)現(xiàn)，無需使用專業(yè)的編程語言比如C#進(jìn)行大量編碼)，實(shí)現(xiàn)特征智能自動(dòng)編程。

流程庫支持CAM編程元素與CAD對(duì)象節(jié)點(diǎn)的綁定(CAD對(duì)象節(jié)點(diǎn)中包含毛坯、被加工元素、邊界、特征......)，可實(shí)現(xiàn)按顏色、元素類型、名稱等智能選取所需元素，實(shí)現(xiàn)同類型零部件編程的智能自動(dòng)化。

Tebis 智能編程基于各種庫進(jìn)行工作，日常工作得到簡化和標(biāo)準(zhǔn)化，編程部門的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)換為新工藝開發(fā)和庫的維護(hù)。

現(xiàn)場加工的智能化與自動(dòng)化

準(zhǔn)確的工時(shí)預(yù)估，促進(jìn)現(xiàn)場制造管理智能化落地

目前大部分企業(yè)的MES/APS基本淪落為“數(shù)字化看板”，無法起到很好的生產(chǎn)調(diào)度作用，一個(gè)非常重要的原因是編程環(huán)節(jié)不能給出比較接近現(xiàn)場實(shí)際的加工用時(shí)，只要有一個(gè)產(chǎn)品的工時(shí)預(yù)估與實(shí)際加工相去甚遠(yuǎn)，就會(huì)完全打亂生產(chǎn)節(jié)拍。

造成這種現(xiàn)象的根本在于大部分CAM軟件在計(jì)算程序加工時(shí)間時(shí)，沒有考慮到實(shí)際機(jī)床的加減速以及機(jī)床對(duì)NC程序的處理能力。

改變這種情況，需要面向機(jī)床的智能CAM編程，在編程時(shí)就帶入數(shù)字孿生鏡像技術(shù)（虛擬機(jī)床），軟件在計(jì)算程序時(shí)智能考慮機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)以及加減速性能、控制器NC代碼處理性能，這樣最終CAM軟件給出的工時(shí)預(yù)估就非常準(zhǔn)確，Tebis 在這方面走在了主流CAM軟件的前列。

加工檢測一體化，提升現(xiàn)場加工智能自動(dòng)化水平

編程時(shí)將加工程序和OMV在機(jī)檢測程序在統(tǒng)一的界面下進(jìn)行集成，生成混合的NC程序，充分發(fā)揮機(jī)床功能，盡量減少生產(chǎn)節(jié)拍的中斷，避免工件在不同工位之間的來回運(yùn)轉(zhuǎn)，并加入余量智能判斷機(jī)制，提高現(xiàn)場加工智能自動(dòng)化程度。

Tebis作為一個(gè)CAD/CAM/CAQ(OMV)多合一智能制造平臺(tái)，集成了在機(jī)測量的智能自動(dòng)補(bǔ)償功能。

可根據(jù)加工結(jié)果智能補(bǔ)償?shù)毒咧睆健㈤L度，實(shí)現(xiàn)“自適應(yīng)”加工，提高現(xiàn)場加工的智能自動(dòng)化水平。

機(jī)械零部件作為最終產(chǎn)品的“地基”十分重要，“上層建筑(產(chǎn)品)”是否牢固，“地基(零部件)”有無可替代的作用。

在“打地基”的過程中，不斷提高標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、自動(dòng)化的應(yīng)用水平，促進(jìn)最終產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和制造效率，推動(dòng)企業(yè)制造水平不斷積累和提高，使得企業(yè)能夠長遠(yuǎn)健康發(fā)展。

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