自适应加工技术在数控加工领域的分类与应用探究

吕世旭 沈阳飞机工业（集团）有限公司

随着科学技术的不断发展，为了降低各类问题的发展，则需要在加工过程中适当的进行控制，同时还需要在控制过程中提高对过程和对象所处环境出现恶化或者多变的情况。在遇到此种情况的时候，大多数系统都会出现比较明显的不确定性和非线性，从而导致其无法应用数学模型来进行描述。对于此类系统，经典的反馈控制就会显得十分无力，而光依靠变结构控制和自适应控制技术虽然能够有效改善上述问题，但是由于该控制技术仍需要依赖系统的数学模型，从而导致问题无法从源头上得到解决。所以本文主要对自适应数控加工技术和应用情况进行了详细的介绍。

一、自适应数控加工特点

通常情况下，自适应数控加工过程中，常见的特点主要可以概括为三个方面，这三个方面分别是：提高生产效率、简化数控机床的编程工作、降低生产成本等想，下面主要对自适应数控加工特点进行了详细的介绍。

（一）提高生产效率

智能自适应数控加工属于一项先进的数控加工技术，其特点更多的体现在粗加工阶段所采用的自适应数控系统中。通常情况下，在传统数控加工过程中，为了避免过载现象的发生，一般会选择以最差切削条件来进行编程，并采用较保守的进给率，这样将会导致加工效率比较低。而在只能对自适应数控加工过程给予约束，并需要结合切削宽度和深度变化特点来对主轴转速、切削速度等参数给予一定的调节，始终保持最大的进给率，同时零件形状越复杂，所对应的加工余量越大，但是可以获取比较好的自适应数控加工效果。通过大量的试验结果分析发现，与传统数控系统进行对比可以发现，自适应数控系统具有比较高的加工效率，且提高了20%-40%，为今后的发展奠定一定基础。

（二）简化数控机床的编程工作

通常情况下，智能自适应数控系统可以结合实际工况来完成“自我编程”，而且基于给定的控制目标下，还能够确定瞬时切削用量，这样一来编程者不需要再对每次切削用量和走刀路径进行选择，而且还可以完成空行程的自动转换，具备切入切出转换和识别功能，在空行程时还需要采用高速进给，接触工作件时对进给速度进行适当的调整，从而有效降低辅助时间，降低切入过程中给数控加工技术产生的冲击，以此来有效防止过载问题，实现对刀具、机床和工件的有效保护，通过约束某些物理量减少自适应数控系统被破坏。

（三）降低生产成本

实际上，切削工件成本主要包括三个部分，这三个部分分别是：切削时工费、辅助过程的工时费用还有刀具的相关费用等。在切削加工时，为了更好的降低生产成本，需要选用较大的切削用量，但是提高切削用量将会导致刀具寿命缩短，提高刀具相关费用，因此会存在一个与最低成本相匹配的最优切削量。而自适应控制系统的优化可以结合加工参数的实际检测数值，控制切削，从而降低生产成本。

二、自适应加工技术在数控加工领域的分类与应用介绍

自适应加工技术在数控加工领域的分类与应用主要可以总结为三个方面，这三个方面分别是：在数控设备中的自适应控制技术、自适应数控加工技术的实际应用高速数控加工速度的自适应控制等，下面主要对数控加工领域中，自适应加工技术的分类与应用进行了详细的介绍。

（一）在数控设备中的自适应控制技术

通常情况下，对于普通数控加工切削而言，其需要数控机床严格按照NC 程序预先提交的进给率进行匀速加工，但是金属切削属于一个时变、高度非线性、不确定性较强、随机干扰严重的复杂动态过程，同时刀具的磨损程度和切削余量都在不断发生着变化，且NC 程序中的进给率无法优化加工目标。实际上，切削工况的变化也在诱发设备功率、扭矩、切削力和震颤等参数都在不断的发生着变化，而刀具磨损程度监视方式的缺乏、刀具断裂等都需要数控设备具有比较高的自适应水平。

（二）自适应数控加工技术的实际应用

对于美国本迪克斯公司来说，其在1962-1964 年第一个优化自适应数控明系统研制成功，该系统也由一台K 型靠磨床、NC 控制器、自适应控制器和传感器组成，传感器测量切削力矩、刀具温度还有机械振动，自适应控制器需要借助这些数据来对主轴转速和进给速度进行优化，从而使各项性能指标最优化。但是该系统并没有得到有效推广和应用，造成这一现象的主要原因是自适应系统可以在线对刀具磨损进行测量，以便更好的了解和掌握刀具磨损情况。

（三）高速数控加工速度的自适应控制

随着信息化技术的发展，有效推动了开放式CNC 系统的发展，并不断拓展和丰富现代数控系统的功能，且在数控加工系统中一些比较复杂的自适应算法也开始被广泛应用，从而有效提高数控加工精度和效率。同时在数控机床高速运行阶段，还需要对机床进行平滑的控制，以此来有效降低较大冲击对零件加工质量的不利影响，并实现对机床进给系统的有效保护。实际上，通过平滑处理多程序段运动速度，还可以降低加工过程中对机床产生的冲击，进而使其加工精度和效率得到有效提升。

三、总结

综上所述，基于信息化时代背景下，人工智能在各个领域中得到了广泛应用，不断提高了数控系统的智能化水平，此时在数控系统检测工作中，还需要借助自适应控制技术来对重要信息进行检测，并对系统的有关参数进行自动调整，以实现对系统运行状态的有效改变。同时我们也应该依据成熟的自适应控制理论，进一步研究使用数控系统，特别是高速数控的集成自适应控制系统，因为这一数控技术是数控系统自适应控制真正走向实用的重要保障。