自适应加工是常规数控加工技术的一个分支,是数控设备具备了自适应的功能,或是一种测调一体化加工工艺技术,实现了对某些在加工过程中需要随时调整的特殊需求的一整套工艺措施。
自适应加工设备可根据加工状况及时做出调整,实现加工过程某些特殊需求的自动适应加工过程。例如,加工过程中能够依据当前设备负荷的变化,或零件的变形,或零件余量的不均,或不精确的装夹状态等工况,及时做出加工参数的调整或加工轨迹的调整,适应当前的设备或零件的状态,完成特定加工。如图所示,具备自适应调整功能的数控设备,能够根据切削余量的变化,自动调整进给速度。自适应加工技术可以应用在余量不均的复杂曲面加工、焊接式发动机盘的加工、整体叶盘的修复、发动机片的精加工、工件的不精确装夹及恒功率切削、恒扭矩切削、恒切削力切削等多方面。
自适应加工可分为工艺自适应与几何自适应。工艺自适应又可分为最佳自适应控制系统(adaptive control optimization,ACO)和约束式自适应控制系统(adaptive control constraint,ACC)两大类。ACO追求一种最佳的加工过程指标,如加工时间、切除率或表面质量某项指标达到最优。ACC则是要保持某种约束的恒定,如扭矩、切削力或切削功率,以提高加工效率、保持加工过程稳定或保证加工质量,在设备上的应用相对较广。几何自适应是跟随零件的几何形状或位置变化而进行的加工,也称为适应性加工。
自适应加工在数控加工领域通常有三种工作方式,一种是应用在设备上,是数控系统的重要延伸,通过软、硬件实现加工过程中设备的功率或负载或速度实时自动监测与调整,适应当前的加工状态,以达到某种最佳的技术指标;第二种是基于逆向工程,适应零件的形状的变化,跟随其变化而加工;第三种是在零件的快速不精确装夹的状况下,通过测量等手段,快速适应零件的不精确装夹状态,实现精确加工。
应用于数控设备的实时自动监测与调整的自适应加工技术将是未来高档数控机床的必然发展趋势,也将是未来数字化车间与无人工厂的必备技术。几何自适应在中国也正处于发展阶段,缺乏有效的专用软件和工艺来满足特定的零件加工需求。
自适应控制技术不但在飞机、导弹飞行控制等方面得到广泛应用,而且在数控加工领域得到发展,解决了零件按事先确定的程序加工与加工过程中工况变化不适应的矛盾。数控设备具备自适应加工能力将提高数控设备的加工效率,并且能够对数控设备起到极好的保护作用。基于逆向工程原理的自适应加工技术及不精确定位装夹加工技术,在整体叶盘修复、大型工件等某些特定领域发挥了巨大的作用。