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KPI加工是一家五人制造工廠，生產(chǎn)用于不同行業(yè)的各種零部件、固定裝置和刀具。然而，一開(kāi)始并不是這樣。

這家公司是由Barry Carpenter在20世紀(jì)70年代創(chuàng)立的，當(dāng)時(shí)設(shè)立在Illinois Sheridan的車庫(kù)，只有一臺(tái)手動(dòng)銑床和一臺(tái)手動(dòng)車床。他發(fā)現(xiàn)專門從事變速箱生產(chǎn)能夠獲得更多利益。很快，公司增加了CNC加工中心和更多的員工，并搬到較大的廠房中。在巔峰時(shí)期，公司雇傭了8人。然而，2008年遭遇了毀滅性的打擊。Scott Carpenter，Barry的兒子，回憶說(shuō)，“那年的經(jīng)濟(jì)蕭條使KPI的大客戶處于特別困難的境地，也給KPI帶來(lái)了災(zāi)難性打擊。工廠嚴(yán)重依靠客戶業(yè)務(wù)。與很多小企業(yè)業(yè)主一樣，我的父親有一個(gè)客戶占其工作量的80%。”年輕的Carpenter說(shuō)，“因?yàn)楫a(chǎn)品沒(méi)有多樣化，不得不關(guān)閉公司。”老Carpenter在2008年退休，并開(kāi)始轉(zhuǎn)銷KPI設(shè)備。

幸運(yùn)的是，設(shè)備銷售并不順利。當(dāng)時(shí)，Scott Carpenter與一個(gè)朋友Eric Pine在伊利諾伊州一起做生意。他們都對(duì)建設(shè)一個(gè)小車間，并將其慢慢擴(kuò)大非常感興趣，認(rèn)為這是一個(gè)機(jī)遇。2011年，Scott回到KPI，幫助父親準(zhǔn)備一臺(tái)剛出售的機(jī)床。他告訴父親，這次回來(lái)，是想購(gòu)買公司的剩余設(shè)備。“我不想讓父母繼續(xù)銷售設(shè)備。”他說(shuō)，但是Carpenter先生的父母對(duì)此持懷疑態(tài)度。“沒(méi)有商業(yè)計(jì)劃書(shū)，他們是不會(huì)交鑰匙的。我花了六個(gè)月時(shí)間說(shuō)服他們，但是最后，我們達(dá)成協(xié)議，由我接管工廠。”

因此，KPI公司在2012年重新開(kāi)始營(yíng)業(yè)，最初只有兩名員工，Carpenter與Pine。而且，設(shè)備都是原來(lái)工廠的，包含一臺(tái)舊CNC加工中心和一臺(tái)CNC車床。此外，他們還增加了新的1997 Haas VMC(仍在使用)。據(jù)Pine說(shuō)：“他們的長(zhǎng)期目標(biāo)是建立多樣化客戶群，并購(gòu)買多軸機(jī)床來(lái)擴(kuò)大公司能力。”

工廠立即收到了來(lái)自石油和天然氣行業(yè)零部件加工的訂單，同時(shí)也開(kāi)始生產(chǎn)其他零部件，包括滑輪、樞軸、托架、螺栓和飛機(jī)油門。“業(yè)務(wù)突飛猛進(jìn)。”P(pán)ine說(shuō)，“問(wèn)題是如何讓工廠現(xiàn)有的機(jī)床和不太現(xiàn)代化的設(shè)備跟上腳步，滿足工廠業(yè)務(wù)量上升的需求。

兩個(gè)人都說(shuō)，克服此問(wèn)題需要解決一個(gè)特別棘手的問(wèn)題就是工廠的CAM軟件，他們采用了BobCAD-CAM的高速自適應(yīng)粗加工選項(xiàng)。此選項(xiàng)最小化傳統(tǒng)偏移刀具路徑的走停行動(dòng)，可以提高切削效率。在此特征創(chuàng)建的刀具路徑上，在整個(gè)切削期間，刀具與材料結(jié)合，因此在刀具上產(chǎn)生的載荷更加穩(wěn)定，無(wú)須停止和啟動(dòng)。KPI公司使用此CAM特征，切削更深，切削生產(chǎn)率更高，甚至可以在銑削中使用更長(zhǎng)的切削刀具。

圖2 此截圖展示出了一個(gè)組裝工具，強(qiáng)調(diào)了在BobCAD-CAM地V27銑削專業(yè)包中使用的3D平面和三軸線框刀具路徑。三軸線框銑削和三軸銑削使KPI能夠快速去除毛刺或加工復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)

“在幾個(gè)KPI項(xiàng)目中，高速方案節(jié)約的不僅是時(shí)間。”P(pán)ine說(shuō)。使用傳統(tǒng)刀具路徑 “需要左右調(diào)整”，但是與此不同，自適應(yīng)刀具路徑采用過(guò)度搭接的圓形移動(dòng)，沿著零件的幾何結(jié)構(gòu)，保持刀具與材料接觸。因此，Pine說(shuō)：“此特征不會(huì)在零件角落產(chǎn)生鑿痕，或發(fā)出奇怪的聲音。”“這不僅為公司節(jié)約了大量循環(huán)時(shí)間，還減少了工具的磨損。”他補(bǔ)充說(shuō)。

即便是在3D情況下，也可以保持持續(xù)結(jié)合。例如，對(duì)KPI操作有幫助的另外一個(gè)CAM特征是輪廓增加，它可用于螺旋銑削、槽加工、產(chǎn)生O型槽、零件輪廓粗加工和孔銑削。在所有這些情況下，操作人員未采用在單個(gè)Z水平銑削，而是選擇了每個(gè)通道一個(gè)深度或一個(gè)切削角度。然后，按照程序持續(xù)銑削零件，而不是分階銑削。

在某種程度上，CAD/CAM特征使工廠經(jīng)理能夠集中注意力。Pine說(shuō)：“多虧了軟件將相關(guān)零件的型號(hào)與CAM程序員選擇‘樹(shù)’相關(guān)聯(lián)，零部件或零件系列的設(shè)計(jì)變化不再像以前一樣耗時(shí)。這樣一來(lái)，改變零件特征時(shí)不需要重寫(xiě)程序。”

如果零件設(shè)計(jì)變化，Pine說(shuō)：“只需要重新繪圖、重新選擇更改的模型并重新計(jì)算刀具路徑，讓軟件關(guān)聯(lián)新模型和現(xiàn)有CAM樹(shù)即可。”此特征對(duì)設(shè)計(jì)零件系列特別有幫助。將一個(gè)系列設(shè)計(jì)中的新零件與現(xiàn)有CAM樹(shù)關(guān)聯(lián)，可以在幾分鐘內(nèi)完成刀具路徑的編程。

這些和其他軟件特征及功能給KPI帶來(lái)了多種好處。現(xiàn)在，工廠規(guī)模還不大，有五名員工，領(lǐng)導(dǎo)遲疑是否購(gòu)買新機(jī)床，但是很快，他們意識(shí)到不斷進(jìn)步是運(yùn)營(yíng)工廠的重要原因。幸運(yùn)的是，軟件投資已經(jīng)獲得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，工廠有能力利用現(xiàn)有硬件取得更多的成功。接下來(lái)，要利用已經(jīng)獲得的利潤(rùn)投資新的多軸機(jī)床。

圖3 KPI制造優(yōu)質(zhì)CNC加工零部件，著重強(qiáng)調(diào)低數(shù)量和快速周轉(zhuǎn)。這是其生產(chǎn)的一小部分零件的實(shí)例。

想法誕生

Eric Pine喜歡嘗試新的技術(shù)、以非傳統(tǒng)方式制造并探索如何以不同的方式來(lái)完成項(xiàng)目。“我想從宏觀上把握，不局限不遲疑地控制KPI的運(yùn)營(yíng)方式，”他說(shuō)。最初也是對(duì)創(chuàng)造性和承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的需求，促使Pine幫助Scott Carpenter重新開(kāi)辦其父親的工廠。

之前，Pine只能用自己私人時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)制造工藝和程序，但是作為KPI的副總裁和生產(chǎn)經(jīng)理，他具有了嘗試的自由。KPI的員工都非常信服此理念。“如果我們有更好的制造零件的方式，那么我們將探索其他選項(xiàng)。” Pine說(shuō)，“在運(yùn)營(yíng)小型加工廠時(shí)，你會(huì)喜歡靈活性高的變化節(jié)奏。”

此創(chuàng)造性可以表現(xiàn)在機(jī)床、計(jì)算機(jī)、員工討論、分配任務(wù)等方面。“我們圍繞這個(gè)主題問(wèn)了很多問(wèn)題。”P(pán)ine說(shuō)，“我們厭倦這樣做了會(huì)怎樣?你是否覺(jué)得這種方法從長(zhǎng)期看更有效?CAD/CAM軟件如何能夠使我們的生活更加簡(jiǎn)單一些?”

這不足為奇，Carpenter的父親Barry在創(chuàng)立公司時(shí)，在車間溜達(dá)，也會(huì)問(wèn)自己這樣的問(wèn)題。“我爸爸經(jīng)常會(huì)過(guò)來(lái)視察我們的工作，看看我們做的怎么樣。”KPI公司現(xiàn)任總裁，年輕的Carpenter說(shuō)，“他想看看我們?cè)谧鍪裁矗�使用了什么技術(shù)。他贊賞實(shí)施軟件取得的成果。”