normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">自适应控制技术是控制领域中的一个热点,用于控制对象在运动过程中能够根据环境参数的变化,自动进行调整,使控制对象运行在最佳状态。常规数控机床的金属切削过程都维持一个固定不变的、由NC程序预先设定好的进给率进行均速的加工,不能根据加工过程中出现的动态变化(表1)对进给率进行弹性的调整,导致低效率。金属切削加工过程中,众多切削参数的选择对加工生产率和经济效益具有重要的影响,有时即使单个切削参数的改善也可以显著的提高加工效果。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">以色列OMATIVE公司针对这一显著问题,把自适应控制技术应用于数控加工过程中,1995开发出投入实际应用的成熟产品——OMATIVE ACM自适应控制系统。北京嘉源易润工程技术股份有限公司作为OMATIVE 公司在中国的总代理,积极探寻客户需求,努力服务于客户,期望OMATIVE ACM自适应控制系统在数控加工生产中的优化功能可以和用户的需要契合,充分发挥提高效率、保护刀具、数控加工监控管理等作用,为用户带来实实在在的效益。
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核心功能
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">1.进给率实时优化,提高生产效率
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">在omat智能自适应控制系统的监控下,进给率将不再受这种限制,可以随着实际切削条件的不同实时而变。在内置金属加工专家系统与自适应控制技术的结合作用下,对当前的主轴负载值、刀具及工件的切削参数值综合计算,将每一步走刀的进给率调节到最优化的数值,做到“该快的时候快,该慢的时候慢”。从而缩短加工周期,显著的提高加工效率(图1)。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0"> 2.监测刀具磨损,提高刀具利用率
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">在制造业中,刀具的磨损或破损不仅会导致工件表面质量差、生产率低、生产成本高,而且严重时还会造成机床的功能失效及整个系统的故障。因此,在切削加工过程中对刀具磨损状态进行准确监测具有积极的现实意义。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">尽管刀具的正常磨损是不可避免的,但许多极限工况下的过度磨损是可以避免的。例如在金属切削过程中,刀具进给率固定不变的情况下,由于工件材料硬度的突然增加,机床主轴负载会随之增大,刀具磨损严重,致使刀具使用寿命缩短。这时,OMATIVE ACM就可通过实时降低机床的进给率来避免这种过度磨损。同时可对刀具的状况进行监测,并按刀具的当前磨损程度占最大磨损程度的百分比来进行显示刀具的磨损量。这样一来,操作者可准确地掌握刀具的磨损程度,适时更换刀具,充分发挥刀具的性能,提高刀具利用率。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">3.对加工过程的适时监控
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">OMATIVE ACM系统始终对切削工况进行自动监控,避免加工过程中机床、刀具和工件可能出现的损坏,减少停机时间,保障设备安全运行。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">在加工中,当OMATIVE ACM系统检测到实际负载达到主轴所能承载的最大允许值时,系统就通过降低进给速率予以响应,或使机床停止,以防止主轴和机床损坏,同时发出警报提醒操作者。当OMATIVE ACM系统检测到刀具出现过载情况时,系统自动将进给率调整到专家系统确定的安全范围值内进行加工。如果情况恶化,系统将在必要时停止机床以防止主轴和机床损坏,避免工件被划伤,同时发出警报以提醒操作者。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">OMATIVE ACM系统将所有在切削过程中的性能数据统计起来实时生成加工情况报表,形成完整的机床档案,供管理人员进行评估、分析,从而辅助生产管理。这些数据包括加工工件数、切削时间、主轴功率、刀具的磨损率、切削过程中测到的最小进给倍率等。
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实例分析
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">2008年OMATIVE ACM系统中的优铣(优化铣削加工)控制系统参与了科工集团“提高数控加工效能关键技术研究”课题中某机械厂的一个子项目。经过对该厂立卧转换加工中心DMU125P性能的了解后,在该机床上安装了OMATIVE优铣控制系统,并在加工工序中做了实验,此工序共3个工步,原加工时间总数为3799s,使用优铣控制系统后加工时间为3372s,提高效率为11.2%,且表面质量较好。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">另外还在一件工艺试验件的加工上进行实验,实验结论如下:
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">就零件的切削过程来说,OMATIVE ACM系统对粗加工、半精加工的优化效果明显,即加工时间缩短较为显著,对精加工的优化效果次之。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">OMATIVE ACM系统是在安全的前提下尽量发挥主轴的功率,甚至有时会处于保护的功能而降低进给倍率。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">对结论的说明:
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">OMATIVE ACM系统在工作时能根据加工状态的变化实时调整进给速度,当主轴切削功率或负载较小时,系统会自动提高速度加快切削进程,从而可以提高产品加工效率。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">当主轴功率或负载突然增大时,系统会迅速降低进给速度到100%水平甚至更低,从而保护刀具、主轴和工件质量。
normal style="TEXT-INDENT: 21pt; mso-char-indent-count: 2.0">据OMATIVE ACM系统在国内外的应用情况总结,应用该系统后,轮廓铣削省时约38%,铣槽省时约34%,3D铣面省时约37%,钻孔省时约28% 。典型加工工件的省时效率。如果一套该系统在加工中心上提高30%~40%的生产效率,那么使用三套OMATIVE ACM系统就将多出一台加工中心设备及利用率,且可节约一台加工中心的运行经费,从而获得明显的经济效益。