Адаптивное управление станками является новым этапом развития металлообрабатывающего оборудования. При обработке заготовок на станках с ЧПУ уровень оптимальности принятых режимов резания зависит от того, насколько точно начальная информация характеризует действительные условия протекания процесса обработки и насколько изменяются исходные параметры, принятые при расчете и составлении управляющей программы (припуск, твердость обрабатываемого материала, жесткость технологической системы и др.).
В действительности условия процесса обработки изменяются во времени случайным образом по следующим причинам:
- непрерывно изменяются режущие свойства инструментов, которые невозможно точно определить в данный момент;
- неопределенные свойства всей технологической системы (упругие и температурные деформации, вибрации);
- для каждой заготовки из обрабатываемой партии имеется разброс припусков, твердости, структуры металла и др.
Адаптивное управление станками, в отличие от систем ЧПУ, обеспечивает автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Это приспособление осуществляется на основе информации, получаемой системой управления непосредственно в процессе обработки заготовок.
Ha основе получаемой информации о текущем состоянии процесса обработки система адаптивного управления станка, увеличивая или уменьшая съем металла с заготовки путем соответствующего изменения скорости резания и подачи, поддерживает постоянным предельное значение какого-либо заданного параметра обработки (например, силы резания) или в более общем, но и более сложном случае — обеспечивает получение оптимальных значений точности, производительности или себестоимости обработки заготовок.
Причины появления адаптивного управления станками
Предпосылками появления и развития адаптивного управления станками являются:
- необходимость автоматизации мелкосерийного производства, особенностью которого является большая номенклатура изготавливаемых деталей и, как следствие этого, весьма широкий диапазон изменения обрабатываемых материалов, режимов резания, припусков на обработку, твердости материала заготовок и др.;
- необходимость обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов, по режимам резания которых нет проверенных данных;
- необходимость повышения точности изготовления деталей с компенсацией влияния на нее случайных факторов (колебание припуска, твердости и др.);
- необходимость ограничения режима обработки, заданного управляющей программой, в том случае, когда превышаются возможности станка (по допустимым значениям Р, Мкр, N);
- необходимость выполнения сложных видов обработки с экономичным расходом режущего инструмента, предохранением инструмента от поломок (например, сверление отверстий диаметром до 3 мм в заготовках из жаропрочной стали);
- упрощение процесса подготовки управляющей программы;
- необходимость объединения проектирования и обработки с оптимизацией их выполнения и др.
Измеряемыми параметрами, характеризующими процесс обработки, могут быть: сила резания; вибрации; температура резания t, °C; крутящий момент Mкр на шпинделе; мощность приводного двигателя N.
Наиболее информативным показателем процесса резания является изменение силы резания, которое обусловлено совместным влиянием изменения припуска на обработку, колебания твердости обрабатываемого материала, затупления режущего инструмента и др.
