自適應控加系統從2O世紀60年代初就開始使用，但是在過去幾年的時間內，微處理器速度的不斷提高及低價計算機存儲器的涌現已經大大增強了采用這種控制系統的優點。一般地，這些優點包括通過優化刀具負載降低循環時間，通過預防刀具破損延長刀具壽命，通過消除不必要的換刀而編短維護和停機時間，降低零件溫度，減少手動零件程序優化的必要，減少廢品和返工等。

自適應加工控制系統采用傳感器來測量主軸電機的功率負載和調節進給速度，從而實現連續負載。它相當于機床操作員不斷調節進給速度以維持恒定的功率負載。只不過這種調節是由系統自動進行的。自適應控制系統可以以微秒速度對負載變化作出響應、而人類操作員則通常要稍微慢一些。

那么自適應控制系統與刀具路徑優化軟件相比，有嘟些優點呢？

當今的某些CAM及CAM驗證軟件在其內部帶有刀具路徑優化功能．可以在切削圖譜中定義刀具路徑段，在刀具上維持恒定負載，并對每個切削段基于特定切削條件而自動調節進給速度。軟件會基于每段的其體切削條件而指定刀具路徑和進給速度，包括切深、切削寬度以及切削角度等。驗證軟件還有另一個優點，就是在開始切削前檢查刀具路徑的完整性，并發現任何可能的、代價昂貴的錯誤。

遺憾的是，任何這些軟件產品及其代碼都不存在針對導致斷刀的大量常見狀況進行自動調節的任何手段。這些狀況包括材料硬度的變化、工件尺寸以及表面不均勻、刀具磨用、切削過程中溫度變化以及夾其的不穩定等。為了避免因為這些狀況產生斷刀，程序員必須使用在最壞情況下采用的進給速度來保證比較安全，但效率較低的切削過程。即使如此，也依然存在斷刀的可能，尤其是在加工當今各種產品中所用大量堅韌金屬時。

而自適應控制卻可以安全應對這些可能的狀況，同時維持從高的金屬切除率。它不是優化和驗證軟件的替代，而是機床控制器的延伸，使機床可以應對軟件無法處理的各種變化。

自適應控制系統

自適應控制系統的工作原理

自適應控制是某些刀具監控系統中存在的功能延伸。一個典型的自適應控制系統可筑通過往加工中心的主軸負載傳感器輸入數據或者從添加的變送器采集數據而測量主軸電機的功率負載。用戶針對某次特定切削編定理想的功率值，而系統則對進給速度倍率進行控制，以維持恒定的功率。直到前不久，自適應控制系統還很復雜，且很難編程。但如今，這些系統配備圖形顯示，可以顯示施加的進給速度以及當前使用的功率值。操作員可以通過按鈕提高或降低進給速度倍率。此外，可以對機床的控制器進行適當編程，讓它在任意點接通和關閉自適應控制功能，同時還可以給機床上每把刀具指定該功能。

通過刀具監控系統，機床操作員可以設置負載門檻值及其他參數，保證在超出門檻值時發出警報并停止機床。但是，自適應控制系統卻可以調節進給速度，防止刀具達到這種門檻值。盡管有大量公司制造刀具監控控制器，但是僅僅只有少數同時還提供自適應控制選項。

Caron Engneering工程公司的總裁Rob Caron說“在加工鍛件以及鑄件時，自適應控制特別有用。我們有些客戶在鑄件中發現有較硬金屬塊——掉到熔融鑄鐵中的鋼螺母和螺釘等。在鉆頭或銑刀碰到此類金屬塊時，刀具通常會斷裂，但是自適應控制系統卻會立即感應到硬度方面的差異，然后降低進給速度，直到刀具通過了硬點為止。即使金屬中沒有意外的硬塊，鑄件的硬度也極易變化高達300%，而自適應控制系統可以調節進給速度以應對這種變化。我們給航空領城——如通用電氣公司及Pratt & whitney等——出售大量自適應控制系統。他們加工的金屬硬度非常高，以至于在單次切削中，刀具就會變鈍。在發生這種情況時，刀具可能在切削過程中斷裂，導致廢品或返工，但是借助自適應控制．進給速度可以減慢，保證變鈍的刀具能夠完成切削。”#p#分頁標題#e#

Caron Engneering的刀具監控系統

Caron說：“有好幾家公司生產刀具監控系統，但他們卻不涉及自適應控制。每個擁有刀具監控系統的人都喜歡我們的系統，他們越來越多地購買，并裝到越來越多的機床上。有些工作是在大學實驗室完成的，但是他們試圖將自適應技術帶到一種過高的水準，其中他們結合了聲學技術，并在調節進給速度的同時修改主軸速度。兩者這樣兼顧就增加了復雜性，而控制器也可能無法對此進行足夠響應，以足夠快地調節進給速度。在所有自適應切削中，80%～90%可以簡單地通過基于功率調節進給速度而實現?！?

GE Fanuc的生產率解決方案產品經理Mark Brownhill說：“基于功率調節進給速度可以在不必花費很高成本的情況下產生許多價值。但是我們現在正在利用高速機床自學習功能，其中將考察伺服對于某特定零件將產生什么作用，而且如果它發現出現諧振，則可以補償或預測性地調節進給速度．以避開這樣的狀況。這些系統需要較高的存儲容量，而直到最近控制器中的存儲器才價格合適，可以保證成本效益?！?

Smith & Wesson Firearms(www.smith-wesson.com)在其28臺加工中心上采用Caron的自適應控制系統。Smith & Wesson的新技術經理Richard Picard說：“我們在過去15年的時間里，一直采用刀具壽命管理軟件，俱是如果你的刀磨得不好，或者你的刀具供應商給你提供不同的刀片，那么有時候在預定切削時間未到達之前，刀具就會斷裂。而自適應功能卻可以預防這一點。如今，幾乎從來沒有發生斷刀現象?？梢栽谟操|合金鉆頭和立銑刀上進行十次或十次以上的重磨。按分鐘計量刀具壽命，利用刀具監控功能，在刀具真正變鈍之前，它會觸發報警，機床停機。如果一名操作員操作五、六臺機床，那么操作員必定是在時時換刀，有些機床會停機等候換刀。更有甚者，在用維修刀刃運作時，破損的刀具可能引起機床損壞，破壞機床操作時間和生產率。但是，對于自適應控制，它卻可以調節進給速度，從而不會達到報警速度，相反會提醒操作員換刀 。這樣就叮以提高操作員的效率?！?

自適應控制主要在不注重表面栩糙度的粗切中使用，但是Smith & Wesson卻在精加工中也用。．Picard說“我們既在粗加工，也在精加工刀具上采用自適應控制。我們是一個生產性工廠，可以快速制作精加工和粗加工用特制刀具?！?
盡管預防刀具破損是自適應控制系統的主要優點，但是所有生產這種系統的公司都聲稱它們還可以降低循環時間。

維護技術公用的應用工程師Steve Blum說：“一般的零件程序會快速讓刀具靠近待加工材料。然后在開始切削前，暫停一小會。而新的自適應控制系統響應時間為毫稱級，因此無需暫停，因為一旦碰到材料邊緣，進給速度就可以立即降低到一個合適的速度。有個生產小型醫療零件的客戶發現，通過避免這種暫停，每個零件的加工時間可以大大縮短。”除了降低或避免不必要的加工暫停外．若條件允許，這種系統還可以提高進給速度，這樣就進一步降低了循環時間。

Caron，GE Fanuc及維護技術公司提供的自適應控制系統可以添加到機床上并與機床的現有控制器連接。海德漢直接在其新推出的iTNC 530控制器系列中建有其自適應控制功能。海德漢的市場部經理Chris Weber說：“自適應控制是公司內部開發的一種解決方案，并且是iTNC 530控制器的一個整體組成部分。用戶可以用M代碼指令接通和關閉自適應控制，或者可以針對加在特定刀具上的負載及進給速度而指定自適應進給控制，可以適當設況參數，以確保當前刀具上的負載太高時選擇一把新刀具。所有過程數據都顯示在控制器的屏幕上，從而無需配備個人計算機來獲取所有信息。”客戶可以定購已啟用或未啟用自適應控制功能的iTNC 530。如果他們以后也啟動該功能，則可以通過購買并輸入一個代碼字來實現。 #p#分頁標題#e#

維護技術公司的系統，對每臺機床的報價為9000～14000美元，具體價格視安裝的機床而定。Caron Engneering的報價為12000美元左右。海德漢的自適應控制選項價格為5400美元，但是用戶還必須從其購買一個iTNC 530控制器，價格在4000～30000美元之間，具體視型號而定。