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專案資料盤點清單

一個 HiNC 專案(.hincproj)是真實加工現場的數位分身:機台、主軸、工件、夾具、刀具、控制器與 NC 程式。要建立它,必須先蒐集描述這套實體現場的資料。

本頁是這些資料的單一、權威清單。建專案前,可把它當作資料蒐集清單交給機台擁有者/客戶。其分類對應 HiNC 產品網站上的 分析參數 分組。

你不需要嚴格的表單 —— 把下列項目寫成一份簡短文字說明、連同 CAD 與 NC 等檔案一起提供(見下方範例),HiNC 工程師即可據以建出 .hincproj

識別碼勝過模糊的數值(重要)

客戶很少握有每一項細節。當某個數值缺漏時,請給識別碼 —— 刀具廠牌 + 型號(料號)主軸/機台廠牌 + 型號 —— 其餘由 HiNC 工程師自行補齊(從型錄查刀具幾何、從主軸規格表查功率-扭矩圖)。能記的就記下;缺口由工程師補。

graph TD
    subgraph Equipment["設備(一次性、固定)"]
        M["機台配置"]
        S["主軸性能"]
        E["環境"]
    end
    subgraph Job["工作(每個零件)"]
        W["工件"]
        F["夾具"]
        T["刀具"]
        C["控制器 + NC 程式"]
    end
    Equipment --> P[".hincproj"]
    Job --> P

一覽表

各項目標記如下:

  • 必填 —— 沒有它就無法建立專案。
  • 選填 —— 提升擬真度,但缺少仍可運行。
  • 視情況 —— 只有在核心切削力模擬之外的特定檢查才需要(例如碰撞偵測、幾何驗證、主軸過載分析),於 用途 欄註明。
分類 項目 是否必填 用途 詳見
機台 運動學模型與軸配置(3/5 軸、運動方式) 必填 刀具路徑、碰撞 工具機
機台 簡化的元件 CAD/STL(工作台、立柱、主軸箱…) 視情況 碰撞偵測 工具機
機台 行程上限 視情況 行程超限檢查
機台 快速進給率、主軸與旋轉軸最高轉速 選填 進給率精度 → 更準的優化與物理/工時估算
主軸 廠牌/型號 + 產品描述(以便查得圖表) 視情況 主軸功率/扭矩/過載分析 —— 未提供則套用預設主軸性能(輕、小或軟料輕切削通常無虞)
主軸 轉速–功率–扭矩圖(kW 與 Nm 對 RPM、額定時長) 視情況(可由廠牌/型號查得) 功率/扭矩與過載分析 主軸性能
環境 冷卻液類型(其餘熱參數沿用預設) 選填 熱/磨耗分析 —— 未提供則套用預設 冷卻液
工件 材質(具名或物性組) 必填 力、熱
工件 毛胚 CAD + 成品 CAD(STL 或參數) 必填(毛胚) 切削仿真;成品用於幾何比對 幾何驗證
工件 用白話描述的程式原點位置(例如「G54 = 頂面中心」) 必填 正確的切削接觸 程式原點對齊
夾具 夾具 CAD/STL 選填 碰撞偵測
刀具 每把刀:幾何 + 刀身與鍍層材質(最好附廠牌 + 型號/料號 必填 力、撓曲、幾何 銑刀APT 工具刀片式刃雕
刀具 每把刀:刀把廠牌+型號(或概略高度/半徑) 視情況 碰撞偵測;刀具能伸多深
控制器 CNC 廠牌/型式(Fanuc、Heidenhain、Siemens…) 必填 NC 解譯 控制器
控制器 NC/CL 程式 必填 要仿真的製程 ISO / 通用 NC
控制器 工件偏置(G54…)與刀具補正表 選填 評估時用估計/相對值即可;HiNC 可代設假設偏置 程式原點對齊

1. 機台配置

機台屬於一次性、固定資料:蒐集一次,之後在該機台上的每個工作都沿用。

  • 運動學模型與軸配置 —— 軸數,以及各軸如何運動(從接地 → 工作台、接地 → 主軸的運動鏈)。必填。 多軸機台中旋轉軸配置最為關鍵:寫明每個旋轉軸及其樞軸位置(例如 table-C / spindle-B)。樞軸決定整條運動鏈、旋轉擺動是最易碰撞的動作,而旋轉部位的幾何能讓這段運動一目了然 —— 須詳實描述。
  • 簡化的元件 CAD/STL —— 工作台、立柱、主軸箱等本體,從同一座標系匯出。僅碰撞偵測需要 —— 但多軸機台的旋轉部位(工作台/搖籃/擺頭)特別值得提供,其幾何也能讓機台運動更易理解。網格保持簡化;三角面過多會拖慢載入與碰撞檢查。
  • 行程上限 —— 取自機台規格書。視情況。 只有在以行程超限檢查為目標時才重要 —— 而操作員通常已確認程式可在該機台上運行,因此除非這正是你要測的項目,否則不需要。
  • 快速進給率、主軸與旋轉軸最高轉速 —— 取自機台規格書。選填。 提供真實值能讓仿真採用更貼近實際的可達進給率,使優化與物理/工時估算更精準。有幫助但非必要 —— 用預設仍可正常運行。

工具機運動鏈與錨點如何建立,見 工具機;座標錨點見 錨點

2. 主軸性能

  • 主軸廠牌/型號 + 產品描述 —— 寫出主軸(或機台)的廠牌與型號,附簡短描述或型錄連結,讓建專案的人能查到並驗證圖表。視情況 —— 只有在主軸功率/扭矩/過載可能成為瓶頸時才需要。未提供則套用預設主軸性能;輕、小或軟料的輕切削通常不會逼到主軸,用預設即可。
  • 轉速–功率–扭矩圖 —— 主軸的功率(kW)與扭矩(Nm)對 RPM,含額定時長(例如 S1 連續/S6/15 分鐘)。取自機台或主軸規格書。功率、扭矩與主軸過載分析所必需。

需要的就是這類圖表 —— 功率與扭矩對主軸轉速,含連續(S1)與短時(S3)額定:

主軸功率與扭矩對轉速(FANUC aT12/12000i)

比抄數字更簡單:拍主軸馬達的規格牌

同樣的額定值會印在主軸馬達的規格牌上,通常貼在機台(主軸或馬達本體)。拍一張清楚的照片即可——上面的型號、TYPE 與 S1/S2/S3 額定表(kW 與轉速)就能還原功率-扭矩特性。範例(FANUC αiI 6/12000 銘牌,已移除單機序號):

主軸馬達規格牌範例

詳見 主軸性能

3. 環境

  • 冷卻液類型 —— 使用何種冷卻液。選填 —— 未提供時套用預設冷卻設定。其餘冷卻/熱參數(溫度、對流、背景溫度)亦沿用預設;它們只影響熱與磨耗結果。

詳見 冷卻液

4. 工件

  • 材質 —— 資料庫中的具名材料,或其機械/熱物性。必填。
  • 毛胚幾何 —— STL 或簡單的參數尺寸(例如方料 120 x 80 x 40 或圓棒 Ø65 x 50),用於起始形狀與尺寸。必填。 若為鑄件或鍛件,請以 STL 給出毛胚形狀,並註明其鑄造公差(毛胚逐件有散布)。成品/設計 CAD選填,用於將仿真形狀與目標比對(幾何驗證)。
  • 用白話描述的程式原點位置 —— 各工件偏置(G54、G55…)落在零件的哪裡,例如 「G54 = 毛胚頂面中心;Z0 在頂面、X0/Y0 在軸心」必填。

Note

零件上的位置描述程式原點,而非機械座標的偏置數值 —— 評估/規劃時用相對或假設對齊即可,HiNC 會代為對齊。見 程式原點對齊

5. 夾具

  • 夾具 CAD/STL —— 選填,僅在夾具需參與碰撞偵測時提供。

6. 刀具

對程式用到的每一把刀蒐集:

  • 刀具廠牌 + 型號(料號) —— 製造商與型錄編號(方便的話附規格表/連結)。刀具有的話,這是最有用的單一欄位:由它即可查到幾何、刃數、螺旋角與材質等級,所以即使下面的幾何不完整也建議一併提供。雜牌刀具沒有廠牌/型錄、也查不到廠商的情況很常見(看客戶類型)—— 此時略過這欄,直接提供下面的幾何(必要時量測)即可。
  • 刀具幾何 —— 必填(或可由上面的廠牌 + 型號推得):
    • 型式(平銑/球刀/圓角/刀片式)、直徑 D刀尖半徑 R
    • 刃長(可切削長度) —— 切削段
    • 刀具全長/伸出量 —— 刀具從刀把伸出到刃端有多長;它決定刀把夾在刀具的哪個位置,並影響撓曲與能伸多深。單純圓柱刀具可用小的預設露出長度(約 5 mm);非單純圓柱的刀具(柄有階梯或縮頸、或刀身比切削直徑寬)要給較長的伸出量,讓較粗的非切削部位避開工件。
    • 刃數螺旋角前角(若知道也記離隙角)
  • 刀身與鍍層材質 —— 刀身材質與鍍層。必填。
  • 刀把 —— 給出廠牌 + 型號,或至少概略高度 + 半徑(例如 Ø40 x 60 mm)。完整 CAD 為選填,只在做碰撞偵測時才需要;有概略尺寸就足以看出刀把會不會撞到工件、刀具能伸多深。刀把夾在刀具的哪個位置,是由上面刀具的伸出量決定,所以就算沒有刀把幾何也能擺好刀具。

Tip

刀具的廠牌 + 型號(料號)(或一張規格表圖片)通常比逐項抄尺寸更快、更可靠 —— 工程師會直接從型錄讀出幾何。

詳見 銑刀APT 工具刀片式刃雕智慧刀把

7. 控制器

  • CNC 廠牌/型式 —— 決定 NC 碼如何被解譯。必填。
  • NC/CL 程式 —— 機台上實際運行的程式。必填。
  • 工件偏置(G54…)與刀具補正表 —— 評估/規劃非必填。用相對或估計值即可;HiNC 可代你設一個可用的假設刀具補正。僅在需要高還原度比對時才提供真實值。
  • 行程上限與機台專屬設定參數 —— 選填

詳見 ISO / 通用 NCHeidenhain 支援


交付格式

資料 建議格式
機台/夾具幾何 STL,全部從同一座標系匯出(見 工具機 最佳實務)
工件幾何 STL(毛胚 + 成品)或參數尺寸
刀具 廠牌 + 型號(料號)(最佳),或幾何參數/規格表圖片
刀把 廠牌 + 型號,或概略高度 + 半徑
主軸性能 廠牌 + 型號,加上規格書表格或圖表(功率與扭矩對 RPM)
NC 程式 原始 .nc.cl

範例

下方範例示範怎麼寫。把各項目的值寫清楚、連同 CAD 與 NC 等檔案一併提供;估計值請標記,刀具與主軸盡量附上廠牌 + 型號(料號),缺漏細節由工程師補齊。

這些檔案包含主軸規格圖照片、刀具型錄頁(例如 cmtec-CEXCRSH3120005.pdf)、CAD(STL/STEP)、NC 檔等;在對應項目旁註明檔名。

範例 1:凹槽蓋板,三軸,鋼料

# 蓋板 — TMV-720A 三軸

S50C 蓋板,於三軸 VMC(立式綜合加工機)粗銑 + 精修。
目標:確認深槽處的主軸負載,並縮短週期時間。

## 機台
型號:      TongTai TMV-720A,三軸 VMC
刀座:      (0, 0, 0) mm(裝刀位置,取為基準點)
工作台:    (-450, -340, -630) mm(放夾具與工件的位置,相對刀座)
控制器:    Fanuc
行程:      X720 Y420 Z460 mm;快速進給 20000 mm/min;主軸最高 8000 rpm

## 主軸
廠牌/型號: TongTai TMV-720A 標準 8000 rpm 主軸 (BT40)
來源:      TMV-720A 型錄功率-扭矩圖 —— 附件 `fanuc-at12-12000i.png`(下為 15 分鐘額定;有附圖則這些數字可不抄)
功率 (kW vs rpm): 0@0, 7.5@1500, 7.5@4500, 4@8000
扭矩 (Nm vs rpm): 50@1500, 37@2000, 30@2600, 19@4000, 12@6000, 8@8000

## 工件
毛胚:      方料 140 x 90 x 50 mm
設計:      cover-plate.stl
材質:      S50C

## 程式原點
G54 = 方料頂面中心 — Z0 在頂面,X0/Y0 在方料中心。

## 夾具
虎鉗 — vise.stl,夾持點低於零件頂面(僅碰撞用)。

## 冷卻
水溶性乳化液 (flood)

## 刀具
T1  面銑刀   廠牌 NTM,型號 TXE1000 (D50,缺完整料號)
    D50  6 刀片  刃長 6  刀長 60  刀把 Ø60 x 50 mm  伸出 80
T2  平銑刀   廠牌 cmtec,型號 CEXCRSH3120005(型錄附件 `cmtec-CEXCRSH3120005.pdf`    D12  R0  4 刃  螺旋 30°  前角 10°  刃長 30  刀長 90  刀把 Ø40 x 63  伸出 95
T3  平銑刀   廠牌 cmtec(缺完整料號)
    D6   R0  4 刃  螺旋 30°  刃長 20  刀長 70  刀把 Ø25 x 60  伸出 75

## NC 檔(資料夾 `NC/`)
O0010.NC  以 T1/T2 面銑 + 粗銑槽 — 注意深槽附近的主軸負載
O0020.NC  以 T3 側面 + 底面精修

範例 2:浮雕零件,五軸,鋁料

# 機翼浮雕 — 五軸 VMC

於五軸 VMC(立式綜合加工機),以 Al6061T6 圓棒銑出機翼 + logo 字樣。
目標:檢查五軸刀路是否碰撞/過切,再優化進給。

## 機台
型號:      五軸 VMC(範例機台)  (機台檔:MachineTool/Vmc5x/Vmc5x.mt)
配置:      C 軸在工作台(旋轉)、B 軸在主軸頭(擺動)
樞軸:      C 在 (0, 0, 0)、B 在 (-70, -180, 220) mm(座標相對 C 樞軸)
刀座:      (-70, 70, 175) mm(裝刀位置)
控制器:    Fanuc
行程:      本研究不設限;快速進給 20000 mm/min;主軸最高 8000 rpm

## 主軸
廠牌/型號: 內建 8000 rpm 主軸,約 5.5 kW (BT30 等級)
來源:      機台廠主軸規格表(功率-扭矩圖;附件 `b1-spindle-chart.png`功率 (kW vs rpm): 0@0, 5.5@1500, 5.5@4500, 3@8000
扭矩 (Nm vs rpm): 50@1500, 30@2000, 20@3000, 15@4000, 8@6000, 5@8000

## 工件
毛胚:      圓棒 Ø65 x 50 mm
設計:      airplane.stl
材質:      Al6061T6

## 程式原點
G54 = 圓棒頂面中心 — Z0 在頂面,X0/Y0 在軸心。(未用 G55+)

## 夾具
圓形夾具 Ø100 x 10 mm,置於圓棒下方(僅碰撞用)。

## 冷卻
氣冷(乾切)

## 刀具
<!-- 只有廠牌、沒有型號(料號),工程師得自行量測還原實際幾何與材質等級 —
     較費時且易錯。刀具若有廠牌 + 型號會很有幫助;雜牌刀具沒有就只能自行量測。 -->
(全部:廠牌 cmtec,鋁用等級 — 未提供型號;碳化鎢,3 刃,螺旋 37°,前角 15°,
 離隙角 5° [螺旋/前角為估計];刀把 Ø25 x 60 mm,刃-主軸鼻端間隙 8 mm)
T1  平銑刀  D6  R0   刃長 20   刀長 75
T2  球刀    D6       刃長 20   刀長 75
T3  球刀    D3       刃長 20   刀長 75
T4  球刀    D2       刃長  8   刀長 75

## NC 檔(34 支,於資料夾 `NC/`;實際檔名如下)
  01-ED6L20.NC、02-ED6L20.NC … 10-ED6L28.NC   以 T1(平銑 D6)粗銑
  11-R3L25.NC … 22-R3L25.NC                   以 T2(球刀 D6)半精修
  23-R2L25.NC … 30-R2L25.NC                   精修
  airplane-R1L12.NC、logo1-R1L12.NC、logo2-R1L12.NC、logo3-R1L12.NC   以 T4(球刀 D2)雕機翼與 logo
(檔名 = 序號-刀具碼切削長度;ED6 = 平銑刀 D6,R3/R2/R1 = 球刀、數字為刀尖半徑)

Note

範例 2 對應一個真實的 .hincproj(機台名稱已匿名化);範例 1 為代表性、含估計值。主軸型號與刀具的廠牌 + 型號(料號),是工程師據以還原幾何與功率-扭矩圖的錨點。

延伸閱讀