SpaceTeamSat1 立方衛星結構的 NC 優化：HiNC 讓 CAM 第一版程式回到主軸目標與撓曲上限，比手調版快 20 %（3 軸）
- 原始來源
- Tim Munhowen（TU Wien Space Team），SpaceTeamSat1 Mechanical Design，Zenodo，1.0 版，2025，doi:10.5281/zenodo.15482346。
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SpaceTeamSat1 Mechanical Design、zenodo 15482346、CS_Xminus.STEP- 授權
- CC BY 4.0，依原樣提供、不附任何保證。零件是團隊的模型，沒有改動；毛胚、裝夾、夾具、刀具與刀把、程式、程式的優化與機台都是代理的。下方畫面由 HiNC 繪出，圖表畫的是 HiNC 的逐步結果與優化器的逐步日誌；不轉載圖面。
- 標註
- SpaceTeamSat1 mechanical design by Tim Munhowen, TU Wien Space Team (Zenodo, doi:10.5281/zenodo.15482346), CC BY 4.0. Machining set-up by Tech Coordinate's agent.
SpaceTeamSat1 機構設計：Tim Munhowen，TU Wien Space Team（Zenodo，doi:10.5281/zenodo.15482346），CC BY 4.0；加工設定由超級高科技的代理完成。 - 關於這個案例
- SpaceTeamSat1 立方衛星結構是一個學生團隊的 1U 衛星框架，由六片 Al 7075 板組成；這裡是 X- 板的第一次裝夾：一個方框夾在虎鉗上，用 Ø16 mm 端銑刀粗加工，再用 Ø6、Ø4 與 Ø2 mm 的刀精修，最小的兩支是長頸刀。代理 CAM 第一次寫出的程式讓主軸過載、讓小刀彎得遠超過上限；它接著手調出來的程式兩者都守住，卻多花了 30 % 的時間。這裡由 HiNC 的進給優化接手這兩支程式。
故事
整支播放時，代理 CAM 第一次為這次裝夾寫出的程式，在 Ø16 粗加工的全寬切削上向主軸要了 1.6 倍的短時額定，讓 Ø6 與 Ø2 的精修刀彎了 194 與 360 µm，而上限是牆上 25 µm、角落 50 µm。代理一輪一輪手調它的 CAM——進給依每一段刀路碰到的料縮放、牆分成半精修與一刀光刀、內凹圓弧放慢——直到程式兩者都守住，代價是多 30 % 的時間。接著同一個代理把兩支程式都交給 HiNC 的進給優化——它依每一步讀到的負荷重寫每一行的進給——並問兩個工廠會問的問題：優化器會怎麼處理第一版程式？手調修改花掉的時間，它能收回多少？代理先寫下標準、設定與預測；因為優化器本身沒有撓曲準則，它用每把刀的柔度把撓曲上限換成目標切削力；每一條規則都先在削到只剩板的一角的毛胚上試過，再把兩支程式整支優化、重播，另外在另一片板最重的小刀段上做第三次播放。這裡的每個數字都來自這些播放。
畫面由 HiNC 依 TU Wien Space Team 的模型（CC BY 4.0）加上超級高科技的代理建的設置繪出。圖表畫的是 HiNC 的逐步結果與優化器的逐步日誌；時間是理想進給的估計，請比較比例，不要比絕對時間。
| 關鍵數字 | 代表什麼 |
|---|---|
| 635.6 → 659.7 秒 | 第一版程式經 HiNC 優化（+3.8 %）：比手調版的 823.6 秒短 19.9 % |
| 823.6 → 741.8 秒 | 手調版經 HiNC 優化（−9.9 %）；斜坡若守住程式的進給，約 −3.3 % |
| 1.615 → 0.663 | Ø16 粗加工的主軸功率比第 99 百分位，目標是短時額定的 0.667；第一版程式超過額定的 5,844 步只剩一步，是任何進給都壓不下來的斜坡折返 |
| 194／80／360 → 24／43／50 µm | Ø6、Ø4 與 Ø2 光刀最大的刀尖撓曲，第一版程式 → 優化後，上限是 25／50／50 µm——在模型裡，而且 Ø2 以每刃 0.001 mm 切削 |
| 55.8 → 50.0 µm | 另一片板最重的小刀段上 Ø2 最大的撓曲，這一段也快了 8.6 % |
| 三分之二 | 手調版省下的時間來自 Ø16 的斜坡被拉到全切屑，工廠可能不接受這個改變 |
| 51.6／59.6 秒 | 花在下刀周圍最低進給上的時間：HiNC 在那些下刀上讀到有去料，卻讀不到力 |
| 1 µm | 形狀：代理自己的毛胚高度圖，一千七百萬個格點優化前後每一個都相差在 1 µm 內 |
| 14 分、47.5 GiB | 較重的那一次優化播放的伺服器時間與記憶體峰值；它的重播 14 分、12.7 GiB |
十七個難題中的四個
比預測更有效的目標切削力
優化器沒有撓曲準則，所以代理把每一個上限換成目標切削力：上限除以刀的柔度。計畫預測，第一版程式的一刀精修即使在最低進給也仍會超過上限。結果沒有：Ø2 的切屑從 0.012 降到約 0.001 mm 時，它的力從 42 降到 5.7 N。預測照寫下的保留、判定寫它錯了——而這麼薄的切屑在真實機台上是擠壓，所以這個結果只在模型裡成立。
三分之二的省時來自斜坡
計畫沒有給粗加工的斜坡行另設上限，HiNC 就把 Ø16 的斜坡從程式的半個切屑拉到全切屑。拆開時間就看到了：手調版省下的 82 秒裡約 55 秒在這裡。代理照計畫的結果報，旁邊附上估計——斜坡守住程式的進給，大約只剩 3 %——而不把工廠可能加回去的時間算成 HiNC 的功勞。
有去料卻沒有力的下刀
有兩道光刀優化後反而比手調版慢。沿著一圈看進給，有 11 mm 停在最低進給；逐步日誌把它追到一個下刀：HiNC 在那裡讀到有去料、卻沒有力，應力準則就回答最低進給，延伸距離再把它帶到前後各 2 mm。代理量出代價——52 與 60 秒在最低進給，其中約 35 與 43 秒本可省下——而不繞過它，讓結果仍然呈現 HiNC 的預設行為。
幾千行上的設定
計畫原本逐行守住手調版的半精修，在程式裡寫了 3,936 行設定；角落試跑的重播要 38 GiB，一般播放卻不到 2 GiB。兩支只差 200 行設定的程式說明了原因：同樣的步數，0.5 對 6.7 GiB。於是半精修改成整段保留在三個區段裡，只要 156 行，整支程式在共用伺服器上以 47.5 GiB 播完。
另外十三個在完整紀錄裡，其中七個較小的列成一張表；包括：一個斜坡折返的步，任何進給下都超過額定；優化後的粗加工有些點偏離自己的行最多 16.6 µm；以空切進給的擦邊，比 HiNC 的網格還窄；以及一條對只有 19 mm 長的光刀太嚴的接觸規則。
結果
每支優化後的程式都重播到最後一行，沒有碰撞、行程或快移切料的警報，留下的零件也一樣：代理自己的毛胚高度圖每一個格點都相差在 1 µm 內，HiNC 匯出的零件體積相差在百萬分之四以內。對第一版程式，HiNC 在模型裡讓每一刀全寬切削守在主軸的目標上、每一道光刀守在它的撓曲上限內，時間只比第一版多 3.8 %，比手調版少 19.9 %。對手調版，它在同樣的上限內少了 9.9 %，三分之二在斜坡上。在另一片板最重的 Ø2 段上，它少了 8.6 %，把這把刀最大的撓曲從 55.8 降到 50.0 µm。一切都是模擬，沒有切過任何一片板。
帶來了什麼
- 對加工工程師：CAM 的第一版輸出，一次優化播放就到了手調好幾輪才到的上限，而且比手調的快；時間從哪裡來有了量測——斜坡、空中的移動、主軸與應力的目標——也知道這種程式上機前要看的兩件事：幾微米的切屑，以及全切屑的斜坡。
- 對老師或學生：撓曲上限怎麼透過刀的柔度變成目標切削力，為什麼模型守得住、真實的刀卻會擠壓過去的上限，以及省下的時間為什麼要先追到來源，才能算成功勞。
- 對正在評估要不要讓代理搭配 HiNC 的人：兩支現成程式加上第三段，經過試跑、優化播放與重播，在共用伺服器上約 1.5 小時的播放，最多 47.5 GiB；標準與預測先寫定，沒中的預測照實報出。
看完整的案例紀錄：SpaceTeamSat1 立方衛星結構的 NC 優化
板、裝夾與這兩支程式是怎麼做出來的：SpaceTeamSat1 立方衛星結構。