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在孪生里跑程序

_草稿(第 14 轮):正文在写,各节还会补。_

孪生是什么

窗口里的机床是 MC-1 的数字孪生:里面跑的是同匠自研内核,和机床上是同一份代码;电机、驱动器、主轴、开关和切削由物理模型代替。程序在孪生里怎么跑,在机床上就怎么跑,孪生还会切它自己的工件。它给出的关于物理世界的每个数都是估计。

跑之前

孪生按你给的装夹检查程序,所以要照真机的样子设好:

  • 机床(文件 > 切换机器…);
  • 毛坯和它怎么装夹(准备 工作区);
  • 刀具(停靠栏的 刀具表);
  • 工件零点(机器 > 工件零点)。

文件 > 示例零件… 一次把这些都设好,并载入一个程序。

注意

检查只对得上你设的装夹:真机上换了毛坯、夹具、刀或工件零点,就不是孪生检查过的那一套。

跑一个程序

  1. 打开程序:文件 > 打开程序…
  2. 先检查:程序 > 检查程序 用控制器的检查模式过一遍,控制器读每一行,机床不动。
  3. 运行:循环启动(F5)。进给保持(F6)暂停,循环启动 接着走,停止(F7)停下。单段 一行一行地跑,下一段 跑下一行。

不另外选的话,孪生按实际时间跑:仿真 > 倍速 可以从一半到 50 倍;仿真 > 暂停仿真 让孪生的时间停住(停着的时候机床的状态不变)。

孪生检查什么

由程序和装夹的几何决定的:

  • 控制器自己的报警和错误,和机床上的控制器给出的一样:软限位、限位开关、探测走完了还没碰到东西;
  • 刀柄、夹头螺母和主轴碰到毛坯、夹具和台面,以及差一点碰到;
  • 快移(G0)时切到料,主轴不转时切到料;
  • 切穿毛坯底面、切进夹具或台面;
  • 会卡刀或断刀的刀:每齿进给超过这把刀受得了的,刃根的弯曲应力超过刀受得了的;
  • Z 向净空:Z 在最高处时,每把刀和测头能不能越过装夹(见 MC-1 硬件);
  • 装夹里有零件的设计时:零件上留下的料和切深了的地方(视图 > 着色 > 工件:与零件的偏差)。

发现的问题随时出现在停靠栏的 消息 页。

孪生估计什么

物理模型算出来的:

  • 切削力、转矩和功率,以及主轴的负载:主轴受载时会和真的一样掉速,负载太大会让变频器跳闸;
  • 刀和机床在切削中让开多少,体现在切出的形状里;
  • 颤振:沿路径的裕度(视图 > 着色 > 轨迹:颤振裕度),以及切削稳定的主轴转速(分析 工作区:计算稳定图);
  • 刀具跳动:槽和孔因此切宽;
  • 加工时间:按控制器自己的规划和驱动器的运动;
  • 球头刀两刀之间留下的残脊(它的形状,不是表面粗糙度)。

轨迹还可以按进给速度、切削力或切屑厚度着色(视图 > 着色),停靠栏的 曲线 页画出这次运行随时间的变化。

说明

在你的机床实测之前,这些估计用的是典型参数——公开的切削数据、锋利的硬质合金刀、机床的设计值。拿它们比较程序、在切之前找出问题,不要拿它们当零件的测量结果。

孪生没有建模的

  • 表面的纹理和粗糙度;
  • 积屑瘤、切屑和排屑;
  • 薄壁在切削中弯曲;
  • 零件自己的发热;
  • 刀具磨损:切削一直按锋利的刀算。孪生给每把刀记一本磨损的估计账——刃口在材料里的时间、切过的长度、按 Taylor 公式估的寿命用掉了多少(多数材料的数是估计)——并报出来(MCP machine_status 的 tool_wear),但不改变切削;同规格换一把新刀就从头记(setup_tool 加 new)。切铝的刀多半先因为铝粘在刃口上、零件出毛刺或表面变差而换;
  • 断刀之后会怎样;
  • 比程序检查的格子还细的东西:开跑之前的程序检查按约 0.1 mm 的格子看工件,程序里有直径小于 2 mm 的刀时更细:刀径的二十分之一,最细 0.05 mm(毛坯大于 100 × 100 mm 时更粗,最多一百万格,有这样的刀时四百万格),比这更薄的墙上的快移、擦边不到这么多的刀,检查可能查不出。要看程序在孪生里实跑的结果:孪生自己切削用 0.02 mm 的格子。

塑料和微小刀

用 0.1–0.5 mm 的刀切 PMMA(亚克力),例如微流控的流道,孪生还没有算:

  • 切削的温度:PMMA 接近玻璃化温度(约 105–115 °C)时变软,从大约 70 °C 起切屑会熔粘在刀上和流道里。每齿进给和转速按刀具厂家给的范围取;
  • 吹气或冷却液,以及它对热和切屑的作用;
  • 流道和型腔边上的毛刺;
  • 薄壁:PMMA 里厚度不到约 0.15 mm 的壁会在切削中弯曲或断裂;孪生切出的是刀路和刀的让刀留下的形状,不算壁自己的变形;
  • 切削本身的阻尼:这么小的刀弯曲频率在几十千赫,切削速度又低,刀的后刀面蹭着已切表面,会把振动阻尼掉。孪生没有算这一项,所以它对这类刀给的颤振裕度偏保守。

各个模型和它们的假设:孪生的模型。

结果和报告

  • 三维视图里的工件就是孪生切出来的;着色显示切深,有零件的设计时显示与它的偏差。
  • 停靠栏的 消息 页列出检查发现的问题;曲线 页是随时间变化的力、负载和转速。文件 > 导出曲线(CSV)… 把它们存下来。
  • AI 客户端经 Studio 的 MCP 工具读到同样的结果:见参考里的 MCP 工具。