Ein Programm im Zwilling ausführen

_Entwurf (Runde 14): Der Text wird noch geschrieben; die Abschnitte können noch wachsen._

Was der Zwilling ist

Die Maschine im Fenster ist ein digitaler Zwilling der MC-1: In ihm läuft Twinwrights eigener Kernel, derselbe Code wie auf der Maschine, und ein physikalisches Modell steht für die Motoren, die Antriebe, die Spindel, die Schalter und den Schnitt. Ein Programm läuft im Zwilling so, wie es auf der Maschine laufen würde, und der Zwilling zerspant sein eigenes Werkstück. Jede Zahl, die er über die physische Welt angibt, ist eine Schätzung.

Bevor Sie ausführen

Der Zwilling prüft ein Programm gegen die Aufspannung, die Sie ihm vorgeben; richten Sie ihn also so ein wie die echte Maschine:

• die Maschine (Datei > Maschine wechseln…);
• das Rohteil und wie es gespannt ist (der Arbeitsbereich Vorbereiten);
• die Werkzeuge (die Werkzeugtabelle im Dock);
• der Werkstücknullpunkt (Maschine > Werkstücknullpunkt).

Datei > Beispielteile… legt all das fest und lädt in einem Zug ein Programm.

Ein Programm ausführen

1. Öffnen Sie das Programm: Datei > Programm öffnen…
2. Prüfen Sie es zuerst: Programm > Programm prüfen schickt es durch den Prüfmodus der Steuerung, sodass die Steuerung jeden Satz liest und die Maschine sich nicht bewegt.
3. Führen Sie es aus: Zyklusstart (F5). Vorschub halt (F6) pausiert es, Zyklusstart setzt fort, Stopp (F7) stoppt es. Einzelsatz führt es Satz für Satz aus, Nächster Satz führt den nächsten Satz aus.

Der Zwilling läuft in Echtzeit, sofern Sie nichts anderes wählen: Simulation > Geschwindigkeit lässt ihn mit halber bis 200-facher Echtzeit laufen oder mit Maximal – so schnell, wie dieser Computer kann –, und Simulation > Simulation pausieren hält die Zeit des Zwillings an (der Zustand der Maschine ändert sich nicht, solange sie steht). Ein Klick auf die Uhr rechts in der Maschinenleiste öffnet dieselbe Liste.

Ab ×100, bei Maximal und während der Berechnung bis zum Ende läuft der Zwilling Reduziert (die Kennzeichnung neben der Uhr): Die Ratterprüfung und die Kräfte können etwas später in den Kurven erscheinen, das Bild verwendet gröbere Zellen und eine dünnere Spur. Was das Programm tut – das abgetragene Material, Kollisionen, Software-Endschalter, Alarme –, wird wie bei ×1 beurteilt, und Ergebnis und Bericht sind dieselben. Einstellungen > Allgemein > Volle Genauigkeit auch bei hoher Geschwindigkeit (langsamer) schaltet Reduziert ab.

Wenn der Computer nicht mithalten kann, zeigt die Uhr in Gelb an, wie schnell der Zwilling wirklich läuft; ihr Tooltip nennt den Teil des Zwillings, der gerade am meisten Zeit braucht (zum Beispiel den Materialabtrag auf feinen Zellen), und was zu tun ist.

Simulation > Geschwindigkeit > Bis zum Ende berechnen (ohne Wiedergabe) führt das geladene Programm bis zu seinem Ende aus, ohne es Bild für Bild zu zeigen: Die Maschinenleiste zeigt, wie weit es ist, und die verbleibende Zeit; die 3D-Ansicht bleibt auf dem Anfangsstand und ändert sich, wenn es fertig ist, und der letzte Lauf im Arbeitsbereich Analyse wird wie gewohnt ausgefüllt. Stopp neben dem Programm hält es dort an, wo es gerade ist. Mit einer echten Maschine verbunden (Schattenmodus) ist nur ×1 möglich: Der Zwilling folgt der Zeit der Maschine.

Was der Zwilling prüft

Was sich aus dem Programm und der Geometrie der Aufspannung ergibt:

• die eigenen Alarme und Fehler der Steuerung, so wie die Steuerung der Maschine sie ausgibt: Software-Endlagen, Endschalter, eine Antastbewegung, die nichts berührt;
• Kollisionen von Werkzeughalter, Spannmutter und Spindel mit dem Rohteil, dem Spannmittel und dem Tisch sowie Beinahekollisionen;
• Schneiden im Eilgang (G0) und Schneiden bei stehender Spindel;
• Schneiden durch den Boden des Rohteils in das Spannmittel oder den Tisch;
• ein Werkzeug, das klemmen oder brechen würde: ein für das Werkzeug zu hoher Vorschub pro Zahn, eine Biegespannung am Grund der Spannuten, die über dem liegt, was das Werkzeug aushält;
• der Z-Freiraum: ob jedes Werkzeug und der Messtaster die Aufspannung bei ganz oben stehender Z-Achse frei passiert (siehe MC-1-Hardware);
• mit der Konstruktion des Bauteils in der Aufspannung: am Bauteil verbliebenes Material und zu tiefe Schnitte (Ansicht > Einfärbung > Werkstück: Abweichung vom Bauteil).

Die Befunde erscheinen im Reiter Meldungen des Docks, sobald sie auftreten.

Was der Zwilling schätzt

Was das physikalische Modell errechnet:

• die Schnittkräfte, das Drehmoment und die Leistung sowie die Last der Spindel: Die Spindel wird unter Last langsamer, wie eine echte, und zu viel Last löst ihren Antrieb aus;
• wie das Werkzeug und die Maschine unter dem Schnitt nachgeben, in der geschnittenen Form;
• Rattern: der Ratterkennwert entlang der Bahn (Ansicht > Einfärbung > Spur: Ratterkennwert) und die Spindeldrehzahlen, bei denen der Schnitt stabil ist (der Arbeitsbereich Analyse: Stabilitätskarte berechnen);
• der Rundlauffehler des Fräsers: Nuten und Bohrungen werden um diesen Betrag breiter;
• die Maschinenzeit, aus der eigenen Planung der Steuerung und der Bewegung der Antriebe;
• die Restkämme, die ein Kugelfräser zwischen seinen Bahnen hinterlässt (ihre Form, nicht die Rauheit der Oberfläche).

Die Spur lässt sich auch nach Vorschubgeschwindigkeit, Schnittkraft oder Spanungsdicke einfärben (Ansicht > Einfärbung), und der Reiter Kurven des Docks stellt den Lauf über der Zeit dar.

Was der Zwilling nicht modelliert

• die Textur und Rauheit der Oberfläche;
• Aufbauschneide, Späne und ihre Abfuhr;
• dünne Wände, die sich unter dem Schnitt durchbiegen;
• die Eigenwärme des Werkstücks;
• Werkzeugverschleiß: Geschnitten wird immer mit einem scharfen Werkzeug. Der Zwilling führt für jedes Werkzeug eine Schätzung seines Verschleißes – wie lange seine Schneiden im Material waren, welchen Weg sie geschnitten haben, welcher Anteil einer geschätzten Standzeit verbraucht ist (Taylor-Gleichung; die Werte der meisten Werkstoffe sind Schätzungen) – und meldet sie (tool_wear von machine_status über MCP), ändert aber den Schnitt nicht; ein neues Werkzeug derselben Spezifikation beginnt von vorn (setup_tool mit new). Werkzeuge, die Aluminium zerspanen, werden meist zuerst gewechselt, weil Aluminium an der Schneide haftet und das Bauteil Grate oder eine schlechtere Oberflächengüte zeigt;
• was nach einem Werkzeugbruch geschieht;
• Details, die feiner sind als das Raster der Programmprüfung: Bevor etwas läuft, betrachtet die Programmprüfung das Werkstück in Zellen von etwa 0,1 mm, feiner, wenn das Programm ein Werkzeug unter 2 mm Durchmesser hat: ein Zwanzigstel seines Durchmessers, bis hinunter zu 0,05 mm (gröber bei Rohteilen über 100 × 100 mm: höchstens eine Million Zellen, vier Millionen mit einem solchen Werkzeug), sodass ein Eilgang durch eine dünnere Wand oder ein Werkzeug, das eine Wand um weniger streift, die Prüfung unbemerkt passieren kann. Lassen Sie das Programm im Zwilling laufen, um es zu sehen: Der Zwilling schneidet selbst in Zellen von 0,02 mm.

Kunststoffe und Mikrowerkzeuge

Beim Fräsen von PMMA (Acryl) mit Werkzeugen von 0,1–0,5 mm – zum Beispiel für mikrofluidische Kanäle – lässt der Zwilling außerdem weg:

• die Temperatur des Schnitts: PMMA erweicht gegen seinen Glasübergang (etwa 105–115 °C), und ab etwa 70 °C verschweißen und verschmieren seine Späne am Werkzeug und im Kanal. Halten Sie Zahnvorschub und Drehzahl in dem Bereich, den der Werkzeughersteller angibt;
• den Luftstrahl oder das Kühlmittel und ihre Wirkung auf die Wärme und die Späne;
• Grate entlang der Kanten von Kanälen und Taschen;
• dünne Wände: In PMMA biegen sich Wände unter etwa 0,15 mm Dicke unter dem Schnitt oder brechen; der Zwilling schneidet die Form, die die Bahn des Werkzeugs und seine Nachgiebigkeit hinterlassen, nicht die Durchbiegung der Wand selbst;
• die Dämpfung des Schnitts selbst: Ein so kleines Werkzeug biegt sich bei einigen zehn Kilohertz und schneidet langsam, und seine Freifläche, die an der geschnittenen Fläche reibt, dämpft seine Schwingung. Der Zwilling lässt das weg, sodass sein Ratterkennwert für solche Werkzeuge auf der sicheren Seite liegt.

Die Modelle und was sie annehmen: Zwillingsmodelle.

Die Ergebnisse und der Bericht

• Das Werkstück in der 3D-Ansicht ist das, was der Zwilling geschnitten hat; seine Einfärbung zeigt die Tiefe des Schnitts oder, mit der Konstruktion des Bauteils, die Abweichung davon.
• Der Reiter Meldungen des Docks listet die Befunde der Prüfungen auf; sein Reiter Kurven die Kräfte, die Last und die Geschwindigkeiten über der Zeit. Datei > Kurven exportieren (CSV)… speichert sie.
• Ein KI-Client liest dieselben Ergebnisse über die MCP-Werkzeuge von Studio: siehe die Referenz MCP-Werkzeuge.