機械零部件是所有產品的基礎，相當于房屋的地基，零部件的加工質量和效率最終會影響產品的質量和交貨周期。

隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，各種產品零部件加工的工藝已趨近成熟，但除了個別企業(yè)，大部分中小企業(yè)在加工精度、標準化、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。

關于機械零部件生產調度管理的智能化和自動化，各行業(yè)不僅有充分的討論，也有相對比較成熟的管理工具予以支撐；但忽略了最基礎的機械加工環(huán)節(jié)的智能化與標準化。

最終發(fā)現(xiàn)，整個生產的規(guī)劃與實際生產脫節(jié)，生產調度管理的智能化和自動化，最后淪為一個“看板”，指導現(xiàn)實生產的意義消于無形。

以下內容主要從零部件的實際加工(鉆、銑等)方面進行論述，闡明編程、加工環(huán)節(jié)標準化、智能化、自動化的重要性。

數(shù)控編程環(huán)節(jié)的標準化與智能化

談到數(shù)控編程智能化，往往與“一鍵編程”等價起來，這是一個很大的誤區(qū)，“一鍵編程/自動編程”實際只是智能編程的"副產品"，是智能編程的一個體現(xiàn)。

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

產品情況、精度要求、機床情況、刀具情況、加工工藝、裝夾要求、預估加工用時等。

大部分企業(yè)中，最終零部件加工的質量和效率如何，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)”的個人水準，編程員個人“素質”會嚴重影響零部件加工的效率和質量，不同的人輸出的數(shù)控程序良莠不齊，企業(yè)的產品質量和制造效率存在較大的波動性。

在企業(yè)管理中，對每個“編程員”責備求全，要求每個人對上述加工環(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)帶動多數(shù)”，成為是否能夠實現(xiàn)高質量穩(wěn)定編程、加工的關鍵。

為了實現(xiàn)上述“少數(shù)帶動多數(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“學生/徒弟”的主動性和領悟能力。

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

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

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

● 主體CAD/CAM軟件升級，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，同時又在另一方面保持編程的“自動化”，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雜度；

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

一是需要額外的費用，二是之前提供二次開發(fā)服務的公司/個人可能不再提供服務(既有專業(yè)的加工知識，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，客戶產品的工藝不可能一成不變，可能會隨著加工經驗的不斷積累進行改進，而外掛工具不能隨著客戶產品加工策略/工藝的持續(xù)改進自行修改。

● 二次開發(fā)的外掛工具擴展性比較差，客戶的產品種類會逐漸發(fā)生變化，幾何特征不斷變化，外掛工具基本上是針對特定工件、特定特征。生產企業(yè)無法自行擴展，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、自我擴充、不斷積累，才能持續(xù)實現(xiàn)標準化、數(shù)字化、智能化。

以當前制造業(yè)所謂的“標桿” 國家——日本和德國作為對比，僅看編程速度、效率，國內同行絲毫不差，甚至遠遠超過德國和日本的企業(yè)水平，但為什么最終的產品質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，實現(xiàn)切削經驗、工藝經驗的不斷積累和優(yōu)化，形成了“制造知識庫”，“后人”都在基于“前輩”的寶貴經驗工作，這些制造經驗隨著時間不斷積累和優(yōu)化，最終沉淀為企業(yè)的“核心科技”。

反觀國內，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，對于最終的加工環(huán)節(jié)僅下達一個生產任務，只需要所謂的“結果”，而忽視實現(xiàn)的“手段”。

造成的后果就是，每個編程人員都忙于埋頭完成任務，為了盡快拿出“結果”，各種CAM軟件使用極其熟練，但每個人輸出的“結果”質量不一，穩(wěn)定性不高，很可能因為一個小疏忽，造成產品質量問題。

為了提高編程和加工環(huán)節(jié)的標準化輸出水平，必須采用數(shù)字化手段將“前人”的寶貴經驗積累下來。

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”工作，使得編程/工藝人員有較多的時間基于前人的結果根據(jù)實際情況，不斷優(yōu)化產品的加工工藝。

Tebis作為一個CAD/CAM/CAQ一體化智能制造云平臺，原生支持生產企業(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，實現(xiàn)編程結果的一致性、加工質量的穩(wěn)定性，降低編程工作人員的低水平重復勞動強度，促進企業(yè)產品質量穩(wěn)定發(fā)展。

Tebis產品結構：

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

整個數(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步驟，消除了大量選擇加工策略，不斷輸入切寬、切深、轉速、進給等加工參數(shù)的枯燥過程。

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

部分數(shù)據(jù)庫：

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

采用真實刀具組裝以及刀具與機床映射關系，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，針對不同機床、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)范的設計元素，輔助實現(xiàn)DFM(可制造性設計)。

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

流程庫支持CAM編程元素與CAD對象節(jié)點的綁定(CAD對象節(jié)點中包含毛坯、被加工元素、邊界、特征......)，可實現(xiàn)按顏色、元素類型、名稱等智能選取所需元素，實現(xiàn)同類型零部件編程的智能自動化。

Tebis 智能編程基于各種庫進行工作，日常工作得到簡化和標準化，編程部門的重點將轉換為新工藝開發(fā)和庫的維護。

現(xiàn)場加工的智能化與自動化

準確的工時預估，促進現(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調度作用，一個非常重要的原因是編程環(huán)節(jié)不能給出比較接近現(xiàn)場實際的加工用時，只要有一個產品的工時預估與實際加工相去甚遠，就會完全打亂生產節(jié)拍。

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

改變這種情況，需要面向機床的智能CAM編程，在編程時就帶入數(shù)字孿生鏡像技術（虛擬機床），軟件在計算程序時智能考慮機床的實際結構以及加減速性能、控制器NC代碼處理性能，這樣最終CAM軟件給出的工時預估就非常準確，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)場加工智能自動化水平

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

Tebis作為一個CAD/CAM/CAQ(OMV)多合一智能制造平臺，集成了在機測量的智能自動補償功能。

可根據(jù)加工結果智能補償?shù)毒咧睆健㈤L度，實現(xiàn)“自適應”加工，提高現(xiàn)場加工的智能自動化水平。

機械零部件作為最終產品的“地基”十分重要，“上層建筑(產品)”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，不斷提高標準化、智能化、自動化的應用水平，促進最終產品質量的穩(wěn)定性和制造效率，推動企業(yè)制造水平不斷積累和提高，使得企業(yè)能夠長遠健康發(fā)展。

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