RPTU 單次夾持 3 軸銑削基準件

原始來源: M. Schmitz, J. Mertes, F. Schillinger, M. Wagner， Benchmark Dataset of 10 Multi-Feature Models for Single-Setup 3-Axis Milling，Zenodo，2025 — zenodo.org/records/17035762， DOI 10.5281/zenodo.17035762
搜尋關鍵字: Benchmark Dataset of 10 Multi-Feature Models for Single-Setup 3-Axis Milling、zenodo 17035762
授權: 創用 CC 姓名標示 4.0 國際（CC BY 4.0）
標註: Model, NC program and rendering: M. Schmitz, J. Mertes, F. Schillinger, M. Wagner, "Benchmark Dataset of 10 Multi-Feature Models for Single-Setup 3-Axis Milling", https://doi.org/10.5281/zenodo.17035762, licensed CC BY 4.0, provided without warranty.
模型與 NC 程式未經修改；模擬設定（毛胚、擺放、機台、主軸、刀具幾何、刀把、材料）由超級高科技推導或選定，見下文。這不表示原作者為超級高科技、HiNC 或本案例背書。
關於這組資料: 十個難度漸增的零件。依 Zenodo 紀錄的說明，每件都用一塊 80 × 80 × 50 mm 的料、一支直徑不超過 6 mm 的端銑刀、不重新夾持加工完成，每件附一個 STEP 模型、一支 NC 程式與一張渲染圖。程式只用一支 Ø6 平刀，工序名稱是德文；副檔名 .ngc、G64 P Q 與 G91.1 看起來是 LinuxCNC 的後處理（這是我們的推斷，紀錄並沒有寫）。

件 1–3 的故事

一個 AI 代理拿到紀錄裡件 1–3 的 STEP 模型、NC 程式與圖片，以及一台以網頁服務執行的 HiNC，只能透過它的 Web API 與公開文件來操作。缺的是：程式所用的毛胚、模型相對於程式原點的位置、機台、主軸、刀把、材料，以及註解「D=6, CR=0」以外的任何刀具幾何。代理逐件建出專案，在第一次播放前先寫下怎樣才算通過，每件先用 1 mm 的粗解析度檢查設定、再用 0.25 mm 驗收，最後把做法寫成建案指南，讓四個獨立的代理只憑指南重建。

HiNC 裡的件 1：熱縮刀把夾著一支 6 mm 端銑刀，位在夾具板上一塊 80 × 80 mm 料的槽中 — 件 1 停在開槽途中；端銑刀自熱縮刀把伸出 20 mm。

HiNC 裡的件 3：同一支熱縮刀把與 6 mm 端銑刀，位在凸起的 70 × 70 mm 方台四個孔之一，方台四周是已清掉的台階 — 件 3 在第四個孔；刀具、刀把與伸出量都相同。

資料集渲染的件 1：80 × 80 mm 的料塊，頂面橫過一條直槽 — 資料集渲染的件 1：一條寬 6 mm、深 6 mm 的槽貫穿料塊。

資料集渲染的件 2：料塊頂面有四個圓孔 — 件 2：四個 Ø10、深 4 mm 的孔，分布在 50 mm 見方的四角。

資料集渲染的件 3：料塊上凸起一塊方台，台上四個孔 — 件 3：凸出 4 mm 的 70 × 70 mm 方台，上有四個 Ø10、深 7 mm 的孔。

前兩張圖由 HiNC 依 M. Schmitz、J. Mertes、F. Schillinger、M. Wagner 以 CC BY 4.0 授權的模型與程式繪出；下面三張是資料集自己的零件渲染圖（CC BY 4.0），經裁切。

十四個難題中的四個

沒有給程式原點

模型以原點為中心，程式卻用另一個零點。代理從刀具路徑的側向特徵（槽的中心線、孔的螺旋）找回它，而不是只看底面：模型要平移 (40.5, 40.5, −53)。另一個只看底面的夥伴代理得到的是 40，這種誤差只有側向特徵看得出來。

寫明的料少了 1 mm

紀錄寫 80 × 80 × 50 mm，但程式先從 50 mm 高的零件頂面上方面銑掉 1 mm，所以需要 51 mm 的料。照寫明的尺寸，每次和設計比對都會多出一層任何程式都切不到的 1 mm 缺料。代理改用 80 × 80 × 51 mm，並寫下原因。

「執行完成」不等於「通過」

HiNC 說執行完成，只表示這次執行跑到了結尾；一支從沒裝上刀的程式，也會一刀不切地「完成」。所以代理不看狀態，改用七種證據驗收：步數大於零、刀具確實碰到材料、每一行都執行到、仿真加工時間、與設計的比對建了出來、訊息清單裡沒有預期外的項目，以及切深峰值等於該件的參考值，例如件 1 程式寫的每層 2 mm。三件在兩種解析度下每一項都通過。

較細解析度下切深峰值翻倍

件 1 的切深峰值在 1 mm 解析度下是 2 mm，正是程式寫的每層深度，到 0.25 mm 卻是 4 mm。若當成基準錯誤，這個跳動可能讓正確的擺放被「修正」掉。代理逐步列出切深，把每一個 4 mm 的步都追到槽 Z−5 層的同一個單節：槽寬正好一個刀徑，所以在較細的解析度下，側刃會擦到上一層留在壁上的殘料。基準檢查用粗跑那一次；切削力峰值約 100 N，兩種解析度都一樣。

其餘十個都在完整紀錄裡，包括：沒有任何 HiNC 控制器品牌對應的程式方言、交給四個只看得到指南的代理檢驗的建案指南，以及多個代理共用一台伺服器。

結果

三支程式都原樣播放、每一行都執行到，三件在兩種解析度下都通過驗收：52,600、84,637 與 126,971 步（每步是主軸一轉），仿真加工時間 177、297 與 448 秒，在假設的材料與刀具下，切削力峰值約 100、54 與 102 N，兩種解析度都一樣。HiNC 的碰撞檢查也涵蓋刀把與刀柄對毛胚，沒有回報任何接觸。在一台 32 執行緒的伺服器上，每次重播在 1 mm 下要 15 到 25 秒、0.25 mm 下要 30 到 65 秒，記憶體估計 1.4 到 1.7 GB。四次獨立重建都得到相同的步數、程式原點與訊息。這裡的一切都是仿真，沒有任何零件在真實機台上切過。

件 1 的兩道工序，分成切深峰值與力峰值兩欄，各列 1 mm 與 0.25 mm：面銑 PLANEN1 兩者都是 1 mm、54 N；銑槽 NUT2 在 1 mm 下 2 mm、0.25 mm 下 4 mm，力兩者都是 100 N；一條線標出 2 mm 的層深 — 件 1 在兩種解析度下：只有槽的切深峰值從 2 mm 變成 4 mm，切削力峰值都約 100 N；逐工序表在完整紀錄裡。

關鍵數字	意思
80 × 80 × 51 mm	程式真正需要的料塊；資料集寫的是 80 × 80 × 50 mm，少了 1 mm
(40.5, 40.5, −53) mm	模型相對於程式原點的位置，從槽的中心線與孔的螺旋找回
52,600 · 84,637 · 126,971	件 1、2、3 的步數（每步是主軸一轉），1 mm 與 0.25 mm 下相同；320、514 與 1,333 行全部執行到
177 · 297 · 448 秒	仿真加工時間，含快速移動、不含加減速
約 100 · 54 · 102 N	在假設的 Al6061-T6 與刀具下的切削力峰值，1 mm 與 0.25 mm 下相同
2 mm → 4 mm	件 1 在 1 mm 與 0.25 mm 下的切深峰值：4 mm 的 204 步全在同一個單節，那裡槽寬等於刀徑，側刃擦到上一層留在壁上的殘料；設定沒有錯
4 次中 4 次	獨立代理只憑書面指南重建，每個參考數字都相符
15～25 秒 · 30～65 秒	在 32 執行緒伺服器上，每次重播在 1 mm 與 0.25 mm 下的時間；記憶體估計 1.4～1.7 GB

帶來了什麼

給加工工程師：在第一刀之前就知道程式真正需要的毛胚與程式原點，也有一份仿真做了哪些假設的清單。
給老師或學生：一個把公開的 CAM 資料變成通過驗收之仿真的完整範例，附上讓它可信的檢查。
給評估是否讓代理搭配 HiNC 工作的人：十四個難題都被找出並解決，其他代理照著它的做法四次都得到相同的數字。規則由人定（刀具裝在實際的刀把裡、伸出量是工廠會用的長度，只依公開文件，每個案例一個資料夾），其餘由代理完成。

看完整的案例紀錄：件 1–3（英文）

件 4–10 的故事

第二個代理接手件 4–10：同樣的檔案、同樣的缺口，同樣以網頁服務執行的 HiNC。這七支程式從 2,509 行到 71,377 行。它沿用第一個代理的建案腳本，只改各件自己的數值，所以十件共用其餘每一個選擇。它在任何一次執行前先寫下怎樣才算通過，每件先用 1 mm、再用 0.25 mm 播放，兩支最大的程式先用節錄試過。它為各件寫的說明交給被要求反駁它的審查代理審了兩輪；另一個夥伴代理只憑共用的建案指南，盲建了件 10。

HiNC 裡的件 7：熱縮刀把與 6 mm 端銑刀在方形凹槽中的自由曲線島旁；零件依與設計的比對著成綠色，島的三個凹灣尖端是藍色 — 件 7 停在島的最後一道輪廓結束處。綠色表示與設計相差在 ±0.1 mm 內；藍色標出三個凹灣尖端留下的材料。

HiNC 裡的件 8：6 mm 端銑刀在最深一層切最後一道輪廓，熱縮刀把在階梯狀、帶斜邊的零件上方 — 件 8 在最深的輪廓 Z−17：伸出量 25 mm 時，刀把仍在毛胚上方 8 mm。

資料集渲染的件 7：方形凹槽中立著一座波浪狀、樣條外形的島 — 件 7：深 10 mm 的 70 mm 方形凹槽，中間是樣條外形的島；島的凹灣收窄成比 Ø6 刀具半徑還小的尖端。

資料集渲染的件 8：圓台疊在轉 30 度的方台上，底下是料塊的幾層台階 — 件 8：四層疊起的台階：圓台、轉 30° 的方台、斜邊台階與 78 mm 方塊，切到 Z−17。

資料集渲染的件 9：圓形凹槽裡有四座波浪狀的島與四支小銷，料塊四角各一個孔 — 件 9：Ø75 的凹槽裡有四座島與四支 Ø4 小銷，四角各一個孔；最大的程式，71,377 行。

資料集渲染的件 10：凸起的圓台裡有方形凹槽與圍著島的圓形凹槽，底下是幾層台階 — 件 10：特徵最多，凸起的圓台裡有凹槽、底下是斜邊台階，也是切得最深的一件，Z−19。

前兩張圖由 HiNC 依 M. Schmitz、J. Mertes、F. Schillinger、M. Wagner 以 CC BY 4.0 授權的模型與程式繪出；下面四張是資料集自己的件 7 到件 10 渲染圖（CC BY 4.0），經裁切。

十九個難題中的四個

程式原點每件都不同

件 4 得到 (40.5, 40.5)，和件 1–3 一樣，件 5 看起來也相同。代理仍然從每件自己的刀具路徑推出程式原點：孔的螺旋、凹槽的精修圓，或沿直牆走的精修路徑。件 5、6、10 在 (41, 41)，件 8 在 (28.534, 40.962)。照搬件 4 的數字，件 5 就會偏半公釐；HiNC 不會發出任何警告，比對結果還會把錯怪到程式頭上。

用不到的長刀

件 8 與件 10 切到 Z−17 與 Z−19。代理把這讀成比 13 mm 刃長還高的牆，給兩件都配了長刀、伸出量 30 mm，兩次重播都通過。一個審查代理量了模型：牆是階梯狀的，最高的單面牆只有 8 與 10 mm。改用標準刀、伸出量 25 mm 重建後，兩件切得一樣，刀把在最深處仍高出毛胚 8 與 6 mm。

比對只有圖，沒有數字

HiNC 會依設計替加工後的零件上色，但它的 Web API 讀不到數值。為了證實件 7 的程式在島的凹灣尖端留下材料，代理匯出 HiNC 加工後的工件，逐層切片和設計比對：島的每個高度都有三處殘料，約 2.0、1.8 與 0.6 mm²，最厚 0.7 mm，而且沒有任何過切。

精修一刀吃下整面牆

件 7–10 最後一道輪廓讀到的切深比任何一層都深：5、8、8 與 10 mm。這很像基準設錯，也容易讓人忽略它帶來的負載。代理逐工序讀峰值，再對照模型與程式：件 8 與件 10 的最後輪廓只在底部走一刀，在上一階與牆面齊平的兩側，這一刀一次碰上整面 8 或 10 mm 高的牆；件 7 與件 9 分兩刀，下面那一刀碰上 5 與 8 mm 的牆。每個峰值都等於那一刀面對的牆高，1 mm 與 0.25 mm 下都一樣。這幾道精修也是負載最大的地方，件 7 的最後一道到 290 N。

其餘十五個都在完整紀錄裡，包括：寫明的料塊對件 5、6、7、10 少了 3 mm；因 HiNC 會把重複的警告合併而失敗的訊息數檢查；看起來像基準錯誤的銑孔深度讀數；看來是為 LinuxCNC 後處理的程式在 Fanuc 執行器上原樣播放；以及審查代理抓到的書面說法問題：第一輪 76 處、第二輪 32 處。

結果

七支程式都原樣播放、每一行都執行到；十四次重播全部通過，1 mm 與 0.25 mm 各七次。各件是 120,610 到 435,627 步，仿真加工時間 7 到 22.6 分鐘。在假設的材料與刀具下，清料路徑的切削力峰值約 84 到 138 N，精修牆面的輪廓最高到 290 N。HiNC 的碰撞檢查也涵蓋刀把與刀柄對毛胚，每一次重播都沒有回報任何接觸。在一台 32 執行緒的伺服器上，每次重播在 1 mm 下要 25 到 85 秒、0.25 mm 下要 60 到 165 秒，十四次重播合計約 17 分鐘。件 10 的盲建在步數、執行行數、切深、仿真時間、程式原點與刀長上都和參考值相符。這裡的一切都是仿真；資料集的作者實際加工過這些零件，但這裡沒有用到他們的任何結果。

件 7 各工序在 1 mm 與 0.25 mm 下：面銑讀到 1 mm 與 54 N；口袋與自適應清料 2 mm，正落在 2 mm 的清料層深，分別為 134 N 與 114 / 111 N；口袋壁的輪廓 4 mm、223 / 218 N；最後精修輪廓最深也最重，5 mm、290 / 281 N — 件 7 在兩種解析度下：清料都讀到 2 mm 的層深，最後一道輪廓切得最深，5 mm，負載也最大，1 mm 下 290 N、0.25 mm 下 281 N；逐工序表在完整紀錄裡。

關鍵數字	意思
14 次中 14 次	通過的重播，1 mm 與 0.25 mm 各七次，每一行 NC 都執行到
(40.5, 40.5) · (41, 41) · (28.534, 40.962)	程式原點讓模型在 X、Y 落在哪裡：件 4、7、9 · 件 5、6、10 · 件 8，每件都從自己的刀具路徑讀出
120,610～435,627	各件的步數；件 9 有 71,377 行，是最大的程式，仿真加工 22.6 分鐘
2.0 · 1.8 · 0.6 mm²	件 7 的程式在島的三個凹灣尖端留下的材料，最厚 0.7 mm，從 HiNC 匯出的工件量得；沒有任何過切
5 · 8 · 8 · 10 mm	件 7–10 最後一道輪廓的切深峰值，每一個都等於那一刀一次碰上的牆高；0.25 mm 下清料路徑都讀到自己的分層深度，2 mm（件 9 是 1.5 mm）
290 N	負載最大的一刀，件 7 的最後一道輪廓；清料路徑的峰值約 84～138 N
8 與 10 mm	件 8 與件 10 最高的單面牆，在標準刀 13 mm 的刃長之內，所以不需要長刀
76 · 32	兩輪審查退回的書面說法，分別核對了 839 與 580 條
約 17 分鐘	十四次重播所用的伺服器時間，在 32 執行緒伺服器上每次 1 mm 下 25～85 秒、0.25 mm 下 60～165 秒，記憶體估計每次 1.9～3.5 GB

帶來了什麼

給加工工程師：件 7 的程式無法完成它的島：凹灣收窄成比刀具半徑還小的尖端，需要用更小的刀補一道殘料加工。最大的負荷落在精修牆面的輪廓上，若在意刀具撓曲或表面品質，就該把這幾道分層切。伸出量 25 mm 就夠到最深處，比直覺的選擇短 5 mm。程式原點在料塊角落外 0.5 或 1 mm，依零件而定。
給老師或學生：資料集的說明是一種主張，不是量測。這裡的料高、其中一件的特徵清單，以及「自由曲面（freeform）」這個詞，都得查證。整段執行只看一個峰值會誤導，要逐工序讀才準。
給評估是否讓代理搭配 HiNC 工作的人：建案用了約 40 分鐘的伺服器時間，十四次重播約 17 分鐘，另加兩輪各約 40 分鐘的審查，全由代理執行。這些工作抓到每件都會變的程式原點、寫錯的毛胚尺寸、比需要更長的刀，以及一百多處錯誤或不清楚的書面說法。規則由人定，伺服器的帳號由人給，工作方向也由人調整。

看完整的案例紀錄：件 4–10（英文）

十個零件與原始檔

RPTU 件 1 到 10 的仿真加工時間，每件一條長條並附步數：件 1 為 3.0 分鐘、52,600 步，件 2 為 4.9 分鐘、84,637 步，件 3 為 7.5 分鐘、126,971 步，件 4 為 7.6 分鐘、131,253 步，件 5 為 7.0 分鐘、120,610 步，件 6 為 10.0 分鐘、176,026 步，件 7 為 16.5 分鐘、316,161 步，件 8 為 10.4 分鐘、192,851 步，件 9 最長，22.6 分鐘、435,627 步，件 10 為 13.0 分鐘、239,526 步 — 十件的仿真加工時間與步數，取自 HiNC 的重播；件 9 的 71,377 行程式最久，22.6 分鐘。

件號	特徵	原始檔	原始檔備份
1	槽	1.step、1.ngc、1.png	Showcase-RPTU-3axis-01.zip
2	四個孔	2.step、2.ngc、2.png	Showcase-RPTU-3axis-02.zip
3	四個孔、矩形台階	3.step、3.ngc、3.png	Showcase-RPTU-3axis-03.zip
4	四個孔、圓形台階	4.step、4.ngc、4.png	Showcase-RPTU-3axis-04.zip
5	四個孔、半圓半方的台階	5.step、5.ngc、5.png	Showcase-RPTU-3axis-05.zip
6	四個孔、矩形台階、圓形口袋	6.step、6.ngc、6.png	Showcase-RPTU-3axis-06.zip
7	方形口袋與樣條外形的島	7.step、7.ngc、7.png	Showcase-RPTU-3axis-07.zip
8	多層台階：圓形、轉 30° 的方形與斜邊台階	8.step、8.ngc、8.png	Showcase-RPTU-3axis-08.zip
9	四個孔、圓形口袋、樣條外形的島與小銷	9.step、9.ngc、9.png	Showcase-RPTU-3axis-09.zip
10	多層台階、方形與圓形口袋、樣條外形的島	10.step、10.ngc、10.png	Showcase-RPTU-3axis-10.zip

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