自適應加工技術在數控加工領域的分類與應用探究

呂世旭 沈陽飛機工業（集團）有限公司

隨著科學技術的不斷發展，為了降低各類問題的發展，則需要在加工過程中適當的進行控制，同時還需要在控制過程中提高對過程和對象所處環境出現惡化或者多變的情況。在遇到此種情況的時候，大多數系統都會出現比較明顯的不確定性和非線性，從而導致其無法應用數學模型來進行描述。對于此類系統，經典的反饋控制就會顯得十分無力，而光依靠變結構控制和自適應控制技術雖然能夠有效改善上述問題，但是由于該控制技術仍需要依賴系統的數學模型，從而導致問題無法從源頭上得到解決。所以本文主要對自適應數控加工技術和應用情況進行了詳細的介紹。

一、自適應數控加工特點

通常情況下，自適應數控加工過程中，常見的特點主要可以概括為三個方面，這三個方面分別是：提高生產效率、簡化數控機床的編程工作、降低生產成本等想，下面主要對自適應數控加工特點進行了詳細的介紹。

（一）提高生產效率

智能自適應數控加工屬于一項先進的數控加工技術，其特點更多的體現在粗加工階段所采用的自適應數控系統中。通常情況下，在傳統數控加工過程中，為了避免過載現象的發生，一般會選擇以最差切削條件來進行編程，并采用較保守的進給率，這樣將會導致加工效率比較低。而在只能對自適應數控加工過程給予約束，并需要結合切削寬度和深度變化特點來對主軸轉速、切削速度等參數給予一定的調節，始終保持最大的進給率，同時零件形狀越復雜，所對應的加工余量越大，但是可以獲取比較好的自適應數控加工效果。通過大量的試驗結果分析發現，與傳統數控系統進行對比可以發現，自適應數控系統具有比較高的加工效率，且提高了20%-40%，為今后的發展奠定一定基礎。

（二）簡化數控機床的編程工作

通常情況下，智能自適應數控系統可以結合實際工況來完成“自我編程”，而且基于給定的控制目標下，還能夠確定瞬時切削用量，這樣一來編程者不需要再對每次切削用量和走刀路徑進行選擇，而且還可以完成空行程的自動轉換，具備切入切出轉換和識別功能，在空行程時還需要采用高速進給，接觸工作件時對進給速度進行適當的調整，從而有效降低輔助時間，降低切入過程中給數控加工技術產生的沖擊，以此來有效防止過載問題，實現對刀具、機床和工件的有效保護，通過約束某些物理量減少自適應數控系統被破壞。

（三）降低生產成本

實際上，切削工件成本主要包括三個部分，這三個部分分別是：切削時工費、輔助過程的工時費用還有刀具的相關費用等。在切削加工時，為了更好的降低生產成本，需要選用較大的切削用量，但是提高切削用量將會導致刀具壽命縮短，提高刀具相關費用，因此會存在一個與最低成本相匹配的最優切削量。而自適應控制系統的優化可以結合加工參數的實際檢測數值，控制切削，從而降低生產成本。

二、自適應加工技術在數控加工領域的分類與應用介紹

自適應加工技術在數控加工領域的分類與應用主要可以總結為三個方面，這三個方面分別是：在數控設備中的自適應控制技術、自適應數控加工技術的實際應用高速數控加工速度的自適應控制等，下面主要對數控加工領域中，自適應加工技術的分類與應用進行了詳細的介紹。

（一）在數控設備中的自適應控制技術

通常情況下，對于普通數控加工切削而言，其需要數控機床嚴格按照NC 程序預先提交的進給率進行勻速加工，但是金屬切削屬于一個時變、高度非線性、不確定性較強、隨機干擾嚴重的復雜動態過程，同時刀具的磨損程度和切削余量都在不斷發生著變化，且NC 程序中的進給率無法優化加工目標。實際上，切削工況的變化也在誘發設備功率、扭矩、切削力和震顫等參數都在不斷的發生著變化，而刀具磨損程度監視方式的缺乏、刀具斷裂等都需要數控設備具有比較高的自適應水平。

（二）自適應數控加工技術的實際應用

對于美國本迪克斯公司來說，其在1962-1964 年第一個優化自適應數控明系統研制成功，該系統也由一臺K 型靠磨床、NC 控制器、自適應控制器和傳感器組成，傳感器測量切削力矩、刀具溫度還有機械振動，自適應控制器需要借助這些數據來對主軸轉速和進給速度進行優化，從而使各項性能指標最優化。但是該系統并沒有得到有效推廣和應用，造成這一現象的主要原因是自適應系統可以在線對刀具磨損進行測量，以便更好的了解和掌握刀具磨損情況。

（三）高速數控加工速度的自適應控制

隨著信息化技術的發展，有效推動了開放式CNC 系統的發展，并不斷拓展和豐富現代數控系統的功能，且在數控加工系統中一些比較復雜的自適應算法也開始被廣泛應用，從而有效提高數控加工精度和效率。同時在數控機床高速運行階段，還需要對機床進行平滑的控制，以此來有效降低較大沖擊對零件加工質量的不利影響，并實現對機床進給系統的有效保護。實際上，通過平滑處理多程序段運動速度，還可以降低加工過程中對機床產生的沖擊，進而使其加工精度和效率得到有效提升。

三、總結

綜上所述，基于信息化時代背景下，人工智能在各個領域中得到了廣泛應用，不斷提高了數控系統的智能化水平，此時在數控系統檢測工作中，還需要借助自適應控制技術來對重要信息進行檢測，并對系統的有關參數進行自動調整，以實現對系統運行狀態的有效改變。同時我們也應該依據成熟的自適應控制理論，進一步研究使用數控系統，特別是高速數控的集成自適應控制系統，因為這一數控技術是數控系統自適應控制真正走向實用的重要保障。