[發明專利]多物理量實時監測加工狀態的智能刀具

有效

• 申請號: 201210089513.5
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102601399A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 程凱;肖才偉;丁輝;李文德;陳時錦
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00;B23Q17/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多物理量實時監測加工狀態的智能刀具，所述的智能刀具包括刀具基體（1）和功能涂層（2），其特征是：所述功能涂層（2）包括傳感器感知涂層（3）、切削涂層（4）和保護涂層（5）；

傳感器感知涂層（3）包括壓電薄膜涂層（6）、射頻天線（7）、以及與射頻天線（7）相連的一列或多列叉指換能器陣列（8）；切削涂層（4）涂敷在刀具基體（1）的各表面上，切削涂層（4）的表面涂敷壓電薄膜涂層（6）；在涂敷刀具基體（1）的后刀面（9）和副后刀面（10）的切削涂層（4）上或者壓電薄膜涂層（6）上各分別制作一個射頻天線（7）和與之連接的一列或多列金屬叉指換能器陣列（8）；一列或多列叉指換能器陣列（8）中的叉指換能器陣列沿豎直方向均勻分布在刀具后刀面（9）和副后刀面（10）上，且靠近刀尖切削區；保護涂層（5）為最外層，保護涂層（5）涂敷在傳感器感知涂層（3）的表面。

2.如權利要求1所述的多物理量實時監測加工狀態的智能刀具，其特征是：所述刀具基體（1）外形為正多邊形；在涂敷刀具基體（1）正多邊形外形每個外側面的切削涂層（4）上或者壓電薄膜涂層（6）上采用微加工方式各分別制作一個射頻天線（7）和與之連接的兩列金屬叉指換能器陣列（8）；所述的兩列金屬叉指換能器陣列（8）位于該側面的兩端，兩列金屬叉指換能器陣列（8）以所在側面中心線相互對稱遠離并靠近各自刀尖位置，每個切削刃切削區的后刀面（9）和副后刀面（10）各有一列金屬叉指換能器陣列（8），所述的射頻天線（7）布置在該側面上的兩列金屬叉指換能器陣列（8）的中間。

3.如權利要求1所述的多物理量實時監測加工狀態的智能刀具，其特征是：所述的刀具基體（1）外形為菱形；在涂敷菱形刀具基體（1）的每個側面的切削涂層（4）上或者壓電薄膜涂層（6）上采用微加工方式各分別制作一個射頻天線（7）和與之連接的一列金屬叉指換能器陣列（8）；在菱形刀具基體（1）上位于每個切削區刀具后刀面（9）上的一列金屬叉指換能器陣列（8）靠近所在切削刃后刀面（9）的切削區設置，在菱形刀具基體上位于每個副后刀面（10）上的金屬叉指換能器陣列（8）靠近所在每個切削區刀具副后刀面（10）的切削區設置。

4.如權利要求1、2或3所述的多物理量實時監測加工狀態的智能刀具，其特征是：壓電薄膜涂層（6）為ZnO壓電薄膜涂層或AlN壓電薄膜涂層；保護涂層（5）為非電磁屏蔽材料。

5.一種多物理量實時監測加工狀態的智能刀具，所述的智能刀具包括刀具基體（1）和功能涂層（2），其特征是：功能涂層（2）包括傳感器感知涂層（3）和切削涂層（4）；

傳感器感知涂層（3）包括壓電薄膜涂層（6）、射頻天線（7）、以及與射頻天線（7）相連的一列或多列叉指換能器陣列（8）；刀具基體（1）的表面涂敷壓電薄膜涂層（6），在涂敷刀具基體（1）的每個側面的壓電薄膜涂層（6）上制作一個射頻天線（7）和與之連接的一列或多列金屬叉指換能器陣列（8），刀具后刀面（9）和副后刀面（10）各有一列金屬叉指換能器陣列（8）；一列或多列金屬叉指換能器陣列（8）中的金屬叉指換能器陣列沿豎直方向均勻分布在刀具后刀面（9）和副后刀面（10），且靠近刀尖切削區；切削涂層（4）為最外層，切削涂層（4）涂敷在壓電薄膜涂層（6）的表面，作為保護涂層（5）。

6.如權利要求5所述的一種多物理量實時監測加工狀態的智能刀具，其特征是：所述刀具基體（1）外形為正多邊形；在涂敷刀具基體（1）正多邊形外形每個外側面的壓電薄膜涂層（6）上制作一個射頻天線（7）和與之連接的兩列金屬叉指換能器陣列（8）；所述的兩列金屬叉指換能器陣列（8）位于該側面的兩端，兩列金屬叉指換能器陣列（8）以所在側面中心線相互對稱遠離并靠近各自刀尖位置；所述的射頻天線（7）布置在該側面上的兩列金屬叉指換能器陣列（8）的中間。

7.如權利要求5所述的一種多物理量實時監測加工狀態的智能刀具，其特征是：所述的刀具基體（1）外形為菱形；在涂敷菱形刀具基體的每個側面的壓電薄膜涂層（6）上制作一個射頻天線（7）和與之連接的一列金屬叉指換能器陣列（8）；在菱形刀具基體（1）上位于每個切削區刀具后刀面（9）上的一列金屬叉指換能器陣列（8）靠近所在切削刃后刀面（9）的切削區設置，在菱形刀具基體上位于每個副后刀面（10）上的金屬叉指換能器陣列（8）靠近所在每個切削區刀具副后刀面（10）的切削區設置。