El gemelo es el MC-1 como programa informático: el núcleo propio de Twinwright se ejecuta en él, y modelos físicos representan las partes de la máquina que rodean al controlador. Cada número que el gemelo da sobre el mundo físico es una estimación obtenida de un modelo físico. Sus parámetros proceden del diseño de la máquina, de las hojas de datos de las piezas y de valores publicados; cada MC-1 debe medirse en la puesta en marcha y su gemelo ajustarse a las mediciones (previsto). Cada sección siguiente termina con aquello en lo que se basan sus parámetros.
_Borrador (ronda 14): el texto se está escribiendo; las secciones aún pueden crecer._
El controlador del gemelo es el núcleo propio de Twinwright, compilado a partir del mismo código fuente que el firmware de la máquina. Lo que se modela es la placa que lo rodea: sus temporizadores y pulsos de paso, sus entradas con su antirrebote, su enlace con el equipo (el puerto serie USB y su protocolo de enlace) y el tiempo que consume el primer plano del controlador.
Se basa en: el código propio del núcleo; el tiempo del primer plano es una estimación hasta que se mida en la placa.
Cada eje lo mueven un accionamiento paso a paso de lazo cerrado y un husillo de bolas. El gemelo los modela con cuatro niveles de detalle; el predeterminado es un modelo de tres masas:
Se basa en: el diseño (masas, inercias, rigidez por cálculo manual y por análisis de elementos finitos), las hojas de datos de los accionamientos y de los motores; la fricción y los parámetros internos del accionamiento son supuestos hasta que se midan.
Cuando está activado, el gemelo desplaza la punta de la herramienta según los errores geométricos de la máquina: el error de paso de cada eje y su parte periódica, dos errores de rectitud y tres errores angulares que actúan a través de sus brazos de Abbe, la perpendicularidad entre los ejes, el juego de la tuerca y la dilatación de los husillos de bolas y del husillo con el calor. Los finales de carrera ven los carros; el sensor de longitud de herramienta y el palpador ven la punta de la herramienta, como en la máquina. El modelo está desactivado por defecto: el gemelo nominal es ideal.
Se basa en: tablas de una máquina montada típica obtenidas de las clases de calidad de las piezas. No son la especificación de la máquina; se sustituyen por la medición de la máquina según ISO 230-2 en la puesta en marcha (previsto).
El husillo y los husillos de bolas se calientan con el uso y se enfrían en reposo; el gemelo conserva sus temperaturas entre sesiones y desplaza según ellas la punta de la herramienta y el paso de los husillos de bolas.
Se basa en: modelos térmicos de primer orden con parámetros supuestos hasta que se mida el calentamiento de la máquina.
El variador del husillo se modela como el de la máquina: el controlador se comunica con él por RS-485 en el protocolo propio del variador, byte a byte a la velocidad configurada, y el variador responde como describe su manual, incluidos los parámetros que deciden si escucha. Detrás de él: el par del motor a partir de su deslizamiento, su corriente y los disparos del variador por sobrecorriente, sobrecarga y subtensión, el bus de CC que mantiene en marcha el variador durante una breve caída de tensión, la bomba de agua.
Se basa en: los datos del variador y del motor; la capacitancia del bus, la parte magnetizante de la corriente y la fricción son supuestos hasta que se midan.
El bruto es un campo de alturas con regiones más finas donde usted las pide. Cada movimiento de la herramienta elimina lo que barre la forma de la herramienta, de modo que la forma de la pieza surge del propio programa.
La fuerza de corte procede de los coeficientes de corte del material, que cambian con el espesor de la viruta y la velocidad de corte, calculados diente a diente sobre la forma real de la herramienta (plana, esférica, toroidal, en V). A partir de la fuerza, el gemelo estima la carga y la potencia del husillo, la deflexión de la herramienta y el riesgo de rotura de la herramienta: la tensión de flexión en la raíz del filo frente a la resistencia del carburo.
Se basa en: datos de corte publicados para los materiales (la fuente de cada material está en el perfil de máquina), una herramienta afilada, una geometría de herramienta típica.
Para cada corte, el gemelo calcula la profundidad a la que empezaría a vibrar con la velocidad del husillo en uso, a partir de los modos de vibración de la herramienta y de la máquina y de la geometría del corte, y elige una velocidad del husillo con la que el corte es estable. También estima dónde quedan las paredes a partir de la vibración forzada del corte.
La punta de la herramienta tiene tres modos en cada dirección: la estructura de la máquina, el portaherramientas en la pinza y el husillo, y la flexión propia de la herramienta. La frecuencia del modo de flexión depende de la forma de la herramienta (sus filos, su cuello, su mango y su voladizo): unos 14 kHz para una fresa de 6 mm con 20 mm de voladizo, más de 100 kHz para una de 0.2 mm. Las herramientas de menos de 1 mm aproximadamente vibran, si lo hacen, con su propia flexión, a una profundidad que apenas depende de la velocidad del husillo; el gemelo calcula esa profundidad en el dominio del tiempo para cada corte.
Se basa en: los modos del bastidor obtenidos por análisis de elementos finitos, un modo supuesto del portaherramientas y la flexión de la herramienta estimada a partir de su geometría con la teoría de vigas; la amortiguación de los tres es supuesta (3 %). Ninguno se ha medido todavía: deben medirse con una prueba de impacto en la máquina construida y, hasta entonces, las profundidades estables son estimaciones. La amortiguación del propio corte no se modela: para herramientas pequeñas, el índice de vibración queda del lado seguro.
Una fresa cuyo eje está descentrado respecto al husillo corta con su diente más exterior: los agujeros salen más grandes y los resaltes más pequeños (hallazgo 187). El gemelo corta con esa envolvente; CAM lo tiene en cuenta en los ajustes. Una herramienta puede llevar su propio descentramiento en su especificación (la clase de una pinza de precisión o un valor medido; tir3: su TIR en micrómetros); si no, se usa el de la máquina.
Se basa en: un descentramiento supuesto hasta que se mida en la máquina.
En la 1.0 toda herramienta es nueva: la forma que corta y sus fuerzas son las de una herramienta afilada, por mucho que haya cortado. Contar la vida útil que un programa consume de cada herramienta está previsto para una versión posterior. Las herramientas que cortan aluminio suelen cambiarse antes, sobre todo porque el aluminio se pega al filo y la pieza muestra rebabas o un acabado peor, y no porque el flanco se haya desgastado.
El palpador es una herramienta cuya bola hace conmutar la entrada del palpador cuando toca la pieza. El gemelo calcula el contacto de forma exacta a partir de la forma del bruto y de las superficies cortadas, incluidas las pendientes. Dos modelos: un palpador ideal que conmuta en cuanto la bola toca, y un palpador típico con recorrido previo que depende de la dirección, tres lóbulos, dispersión y rotura del vástago cuando se empuja demasiado.
Se basa en: valores típicos de un palpador de disparo por contacto; calibre el palpador en un anillo patrón antes de medir con él.
Para el amarre que está en la mesa, el gemelo calcula el punto más alto que hay que salvar y, para la herramienta del husillo y cada herramienta de la tabla de herramientas, la altura de la punta de la herramienta en el extremo superior de Z. Una herramienta que no puede salvar el amarre se notifica cuando cambia el amarre o la herramienta (hallazgo 188).
Se basa en: el diseño de la máquina y las longitudes de las herramientas tal como se indican.
El gemelo comprueba la herramienta, su portaherramientas y el husillo frente a la pieza, el utillaje y la máquina, y avisa antes de una colisión inminente. La sujeción (bridas, mordaza, prisma en V, cinta, una pieza fija) retiene la pieza con una fuerza; un corte que empuja con más fuerza puede hacer que se deslice.
Se basa en: la geometría de la máquina y de los utillajes tomada del diseño; las fuerzas de sujeción son estimaciones.
Las pruebas de aceptación que necesitan una máquina construida (las mediciones de los accionamientos y del sonido, las fuerzas de corte, la superficie, el calor, los modos del bastidor, el modo sombra con una máquina real) están en las notas de diseño del gemelo (docs/06, sección 7).