宏观经济学

理论上，CAM软件提供了一种快速、简便、灵活的数控代码生成方法。如果CAD几何图形是干净和完整的，那么程序员只需要在CAM中做出正确的选择，就可以让软件为需要大量加工操作的零件快速生成甚至很长的加工周期。

然而，在实践中，由于各种原因，在有效地生产零件之前，所得到的数控程序可能需要进一步注意。可能会出现以下任何一个问题:

• 切削参数，如速度，进给量或切削深度可能需要改变，因为预期的刀具不可用，或因为工件材料的性能证明与预期不同。
• 刀具路径可能需要稍作修改。也许钻头需要钻得更远一点，或者一个机械加工的特征需要一个小而简单的几何变化。
• 所选机器可能不可用。因此，程序可能需要根据另一台机器的功能重新编写，或者至少为不同的控件进行后处理。
  

当面对前两个问题中的一个时，有经验的操作员可能会进入NC程序，直接通过手动编辑进行适当的更改。不用说，依赖这种方法是有风险的。通常情况下，处理此类问题的唯一可行方法是将程序返回给程序员。

黑盒

位于德克萨斯州曼斯菲尔德的山特维克矿业和建筑公司的生产设施面临着所有这些问题。由于有三个程序员，工厂人手不足。机床经常处于闲置状态，因为程序员提供程序的速度跟不上生产需求。由于上述问题而返工程序的需求只会增加编程需求。

从那以后，工厂失去了一名程序员，现在只有两名。然而，机器不再坐着等待程序。根据高级CNC程序员Guillermo Bosque的说法，不同之处在于，单一用途的NC程序已经被驻留在每台机床CNC中的宏所取代。在许多情况下，操作员甚至不再需要依赖程序员，而是可以简单地输入正确的几何变量来描述适当宏的部件。这个宏不是针对某个特定零件的专用程序，而是一个“黑盒”(用博斯克的术语)，根据输入的零件变化生成正确的刀具路径。

有了这种编程方法，机床现在是可以互换的。具有非常不同配置和控制的机器同样可以制造给定的部件，因为已经为这些机器编写了相关的宏。唯一专用的“程序”由描述该部件的变量组成。因此，对于预期的机床，不需要对程序进行后处理——变量可以简单地在可用的机床上输入。

操作符也更容易互换。只需调整宏读取的变量，一个非常有经验的操作员和一个非常没有经验的操作员都可以根据需要适应加工过程，并取得类似的成功。

博斯克先生的任务是编写这些宏程序。起初，他在便签纸上手写。他说，通过以这种方式实现宏编程，该公司已经使生产过程更加精简。事实上，他对经常使用的“精益”一词有点恼火，因为他认为许多工厂通过精简从一开始就效率低下的流程来实现“精益”。

他问道:不如从头再来怎么样?

也就是说，对模型成为成品的过程中的第一步提出质疑怎么样?

家庭事务

博斯克说，以这种方式依赖宏需要一系列部件。作业车间不能以这种方式编程。在他的工厂里，大多数加工都涉及家族零件，尽管一个家族可能相当大。事实上，由于特殊的命令，部分家庭可以在日常的基础上获得新成员。

这家工厂生产的产品是钻头和气动锤，用于打井和其他地下深孔。根据钻头的尺寸、锤头的风格和客户用于驱动工具的设备的不同，锤头组件的活塞、杆和壳体的设计都有所不同。钻头本身的直径从3到30英寸不等，具有根据客户应用的土壤和岩石条件指定或定制的挖土几何形状。每个钻头都具有特定的泥槽、冲洗孔和硬质合金按钮孔的图案和组合。尽管存在这些变化，但是可以通过在宏程序中输入一组10到20个变量来完全定义比特的几何形状。通过查看零件打印，程序员或操作员都可以快速识别并输入参数，如钻头直径、特定孔类型的数量和尺寸、特定孔的角度位置(围绕零件的圆)以及各种孔的穿透角度。在速度或进给率的情况下，可能需要调整后的部分在机器上，这些参数是可作为输入变量。

博斯克说，在编写依赖于所有这些变量的宏时，他只是慢慢地思考他或其他程序员可能为特定部分生成程序的逻辑。由这项工作产生的宏使用“if/then”语句根据变量选择工具和加工工艺，甚至检查数据输入错误。宏还使用三角函数，因为零件的角度用于确定刀具路径或零件方向，特别是在3+2加工中。

花时间写这些程序确实是对工厂的一项投资，但不是很大。博斯克花了大约两周的时间编写并验证了该工厂的第一个加工中心用这种方式编程的宏。第一个接收宏的车床所需的时间比这个要少。在那之后，为后续的机器编写宏就容易多了，因为现有的宏可以简单地进行改编。后来，宏也被用于同时是加工中心和车床的机器——多任务处理的Mazak Integrex e-650H，它可以完全生产车间的许多较大零件，以前需要在不同的机器上进行多个设置。

“e”系列Integrex是本店最新、最大、最精密的机床。这种机床的效率通常取决于后处理器的效率。然而，由于这台机器是在宏编程已经建立之后送到山特维克工厂的，这台机器的后处理器还没有被使用。

编程Vs.生产力

程序员可以更快速地开始加工，操作员也可以自己可靠地进行某些加工修改，这极大地提高了工厂的加工产量。在过去，编程部门经常需要在一天内生成40个新的NC程序。考虑到这样的工作量，工厂只是习惯了编程可能是瓶颈的想法，一些机器会准备好等待，直到程序准备就绪。然而，一旦工厂开始使用宏，一台数控机床的生产产量提高了40%。其他机器也显示出类似的收益。在工厂开始研究宏的时候，有一个问题是是否值得花费700美元来升级一个旧的加工中心的控制以允许宏编程。但以这台机器最终实现的产量增长速度来看，700美元的投资不到一周就得到了回报。

旧机器和新机器现在的性能比以往任何时候都更容易互换。每个不同的CNC都有自己的方言，这仍然是事实。因此，不同的cnc需要不同的宏来执行相同的工作(就像它们需要不同的后处理器一样)。然而，对不同宏的需求是博斯克的问题——而且是一次性问题。从操作人员的角度来看，不同cnc的宏现在已经被编写为从一台机器到另一台机器执行相同的操作。无论控件的类型或模型是什么，操作符都知道在程序文件的哪个位置输入变量的数字，这些变量会在不同部分之间发生变化。

因此，在将车间从编程瓶颈中解放出来的过程中，工厂还克服了机械车间中低效的一个常见根源——一些操作员只了解某些控制。出于这个原因，一些商店坚持在整个商店中只使用一种控制类型。相比之下，曼斯菲尔德工厂将继续使用来自各种不同供应商的数控机床的奇怪组合，而不必在车间人员的灵活性方面付出代价。

回到CAM

下一步将是使编程更加容易。自从实施了宏，商店的报废率已经下降到过去的五分之一。然而，根据零件特征的尺寸手动输入变量的需要仍然为错误留下了空间。博斯克说，因此，工厂目前正在利用其CAM软件设计一个自动输入变量的系统。工厂将把CAD模型读入CAM，不像以前那样生成NC程序，而是提取适当的变量，以便用已经填充的变量生成宏程序。博斯克说，通过这种方式，工厂将恢复更广泛地使用CAM。