“十四五”规划指出,装备制造业是国民经济基础性、战略性产业,制造业需朝着智能制造转型升级,加快推进制造强国,质量强国刻不容缓。机床的加工过程是受工艺参数、工艺系统影响的一种复杂加工过程,切削过程的不确定性,需要对切削条件实时地不断做出相应调整。在机床切削加工过程中,由于加工余量不均匀、切削热力等因素的影响,一般采用保守的进给速度以及切削量作为切削过程中的加工参数,因此在一定程度上限制了机床的加工效率。而基于机床自适应控制的恒功率约束自适应方法,能在一定程度上提高机床的智能化加工水平。目前,自适应控制系统主要采用外置传感器居多,受限于加工环境、安装调试等原因,使得自适应控制技术未能大范围推广使用。在此背景下,本文利用机床数控系统自有功能模块,对开放式数控系统的自适应控制技术展开了研究。本文研究内容分为以下部分:1.结合国内外自适应控制研究现状,通过分析主轴负载功率的能量传递以及主轴负载转矩的传递方式,证明了以约束机床主轴功率的自适应控制系统的可行性,并基于FANUC以及SIEMENS数控系统设计了自适应控制实现方案。2.在现有自适应控制算法的基础上,提出了一种自适应优化算法,该算法以主轴负载功率为约束对象,然后通过铣削力模型,计算出同一类型铣刀的最优进给速度修调量,并将进给速度修调量反馈给机床,最终实现进给速度的在线调整。3.以FANUC 0i-MD数控系统以及SINUMERIK 840Dsl数控系统为研究对象,分别开发恒功率自适应控制系统。首先分析两款数控系统的软硬件特点,选择最合适的开发途径,通过编写机床PMC/PLC程序,实现主轴功率的实时读取,PMC/PLC与NC的数据交互,进给速度的实时调整。针对两系统NC程序的编写规则,开发了智能自适应程序转换软件,通过引入机床系统变量,实现主轴功率的实时监测,并结合自适应优化算法,实时调整进给速度。最终将原NC程序转换为融合自适应控制功能的全新NC程序。4.以铝合金工件以及铸铁件为加工对象,分别在常规铣削和在添加恒功率自适应控制系统的铣削条件下进行对比实验。实验结果显示,添加自适应控制功能后,工件加工时长有了明显缩短,说明了以机床内置功能模块开发的自适应控制系统具有良好的控制效果,工件切削效率得到了提高。