CAM-Bearbeitungskernel

Was der CAM-Kernel ist

Der CAM-Kernel in packages/core/src/cam/kernel (20 Quelldateien, ca. 5 260 Zeilen) benötigt einen überarbeiteten Fertigungsauftrag zur maschinellen Bearbeitung von NC sowie Beweise zu dieser NC. Es wählt Fräser und Schnittdaten aus, plant Vorgänge anhand der CAD-Funktionen, führt die Strategien aus, postet G-Code, spielt die NC unabhängig mit dem volumetrischen Rohteil ab und prüft die Bewegung der Werkzeugbaugruppe auf Kollisionen. Seine Algorithmusidentität ist cadcamfun-cam-kernel@1.

export const prepareJob: (job: ManufacturingJob) => CamResult<PreparedJob>
export const executeJob: (prepared: PreparedJob) => CamResult<CamArtifact>
export const runJob: (job: ManufacturingJob) => CamResult<CamArtifact>   // prepare, then execute
export const planOnly: (job: ManufacturingJob) => CamResult<{ operations; notes; unmachined }>
export const KERNEL_ALGORITHM = "cadcamfun-cam-kernel@1"

Funktionsbasierte Planung

Der Planer sequenziert ein prismatisches Teil auf die Art und Weise, wie es ein CAM-Programmierer tut, und zwar anhand der Merkmale, die der parametrische Verlauf tatsächlich aufweist:

1. gesicht zur Schaftoberseite
2. rau um die Konturen und innerhalb der Taschen (adaptiv oder konturiert, mit Wandzugabe)
3. senkungen, Anbohren, Bohren oder Spiralbohren, Senken, Gewindefräsen
4. die Wände fertigstellen
5. brechen Sie die Oberkanten mit einer 2D-Fase, wenn eine Entgratung erforderlich ist
6. 3D Schruppen und Schlichten von Freiformkörpern

Ein Körper ohne Feature-Historie (ein Netz, ein Boolescher Wert von Grundelementen, ein geformtes Teil) wird mit den 3D-Oberflächenstrategien bearbeitet. Die Planung wählt nur Tools und Regionen aus. Die Schnittdaten werden pro Vorgang berechnet, wenn der Job ausgeführt wird. Ein realer Lauf an einem 44 × 44 × 11 mm POM-C-Rohling sah drei Arbeitsgänge vor: face mit Planfräser-50, surface-rough mit flat-16 und surface-finish mit ball-10, freigegeben als verified-program mit einer Zykluszeit von 149 s. Dieser Lauf ist eingezeichnet einheimische Fertigung.

Fräser und Werkzeugbaugruppe

The default library has 70 cutters of nine kinds: flat (Ø1–16, plus aluminium ZrN variants), ball (Ø1–10), bull nose, face mill, spot drill, chamfer mill, engraver, thread mills (P0.5–P2) and drills. A cutter's assembly is its half-section profile from the tip, split into cutting zone, shank and holder.

{"id":"flat-6","name":"End mill Ø6 3F carbide ALTIN","kind":"flat","diameter":6,"flutes":3,
 "material":"carbide","coating":"altin","fluteLength":15,"shankDiameter":6,"stickout":29,
 "holder":{"diameter":40,"length":50}}

{"points":[{"r":0,"z":0},{"r":3,"z":0},{"r":3,"z":15},{"r":3,"z":29},{"r":20,"z":29},{"r":20,"z":79},{"r":0,"z":79}],
 "parts":["cutting","cutting","shank","holder","holder","holder"],"length":79,"assumedHolder":false}

Voxel-Bestand und die Restvolumen-Klammer

Stock ist ein Voxelgitter. Nach einer Reihe von Bewegungen ist jedes Voxel materiell, sicher entfernt (sein ganzer Würfel lag an einer abgetasteten Stelle im Fräser) oder entfernt möglich (sein Würfel lag innerhalb der Ausdehnung des Fräsers: eine halbe Diagonale plus die Hälfte des Probenabstands). Das verbleibende Volumen ist daher eine Klammer: möglicherweise nicht entferntes Material bleibt definitiv übrig, nicht sicher entferntes Material kann übrig bleiben. Ein Voxel wird niemals als entfernt bezeichnet, ohne dass ein abgetasteter Schnitt ihn bedeckt. Gekippte Werkzeuge führen ihre Achse pro Spitzenpunkt, sodass bei Fünf-Achsen-Sweeps dieselben beiden Tests verwendet werden.

export const voxelStock: (min: Vec3, max: Vec3, voxel: number) => VoxelStock   // sample step = voxel / 2
export const removeTipPath: (stock: VoxelStock, cutter: Cutter, path: ReadonlyArray<Vec3>, axes?: ReadonlyArray<Vec3>) => void
export const remainingVolume: (stock: VoxelStock) => { lower: number; upper: number }

const s = voxelStock({ x: 0, y: 0, z: -10 }, { x: 40, y: 30, z: 0 }, 0.5)
// 80 × 60 × 20 = 96 000 voxels, step 0.25
removeTipPath(s, flat6, path)          // slot y = 15, x 8→32, then the ring 8..32 × 8..22, all at z −3
remainingVolume(s)                     // {"lower":9749.5,"upper":10740}   124 ms
// stock 12 000 mm³: between 1 260 and 2 250.5 mm³ removed

Die Klammer wird mit der Voxelgröße schmaler: Durch die Halbierung des Voxels wird das lockere Band entlang jeder Wand halbiert.

Kontinuierliche Kollisionsprüfung

Ein Controller bewegt seine Gelenke linear zwischen zwei Punkten, und es kann zu einer Kollision zwischen ihnen kommen. checkMotion checks the whole move: probes (the holder and shank, each non-cutting profile segment enclosed by a capsule) against obstacles (the table envelope and the part box). The lower bound is a Lipschitz argument: a signed distance changes by at most the displacement of the moving solid, so the move is bisected until every interval is proven clear by margin, eine Überlappung wird abgetastet oder die Tiefe (12) geht zur Neige.

// rapid along X at nose z 60
{"verdict":"clear","clearance":26.875,"evaluations":2}
// plunge from nose z 60 to nose z 0
{"verdict":"collision","clearance":-10,"at":1,"evaluations":2}
// standing poses
z 60 {"verdict":"clear","clearance":46.875,"evaluations":2}
z 20 {"verdict":"clear","clearance":6.875,"evaluations":2}
z 10 {"verdict":"unresolved","clearance":-3.125,"evaluations":4097}
z  5 {"verdict":"collision","clearance":-5,"at":0,"evaluations":1}

Die schnelle Meldung 26.875 und nicht die stehende 46.875, da eine gleitende Prüfung eine Untergrenze bestätigt: Sie subtrahiert die Verschiebung über jedes Intervall, das sie nicht weiter unterteilt hat. Die Nose-z-10-Pose zeigt, warum unresolved existiert: Die zertifizierte untere Grenze ist negativ (der Umschlag könnte sich überlappen), es liegt jedoch kein abgetasteter Punkt darin, sodass der Prüfer nach 4 097-Auswertungen meldet, was er beweisen kann, anstatt zu raten. Umschläge sind konservativ: Eine Kapsel umschließt ihr Haltersegment, sodass eine Überlappung gemeldet werden kann, bei der das echte Werkzeug nur nahe kommen würde.

Fehlerbehebung