[發明專利]一種基于聲表面波傳感系統的智能刀具

有效

• 申請號: 201310078061.5
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103111642A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 丁輝;肖才偉;程凱
• 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;B23Q17/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于聲表面波傳感系統的智能刀具，屬于智能刀具技術領域。

背景技術

聲表面波傳感器是利用聲表面波傳播性能隨著壓電基片表面外界條件變化的特性制成的。利用聲表面波傳感器的特性來敏感外界物理量（如應力、溫度、流量和加速度等）的擾動，外界物理量的變化會引起聲表面波傳播速度的變化，從而引起諧振頻率和相位的變化，通過精確測量頻率變化和相位變化來度量物理量的變化。聲表面波傳感器的高精度、高靈敏度、線性度好以及無線和無源化的特點，使它非常適合于精密檢測量要求場合。其具有微型化、集成化、可陣列組合輸出等特點和優勢，非常適合于遙測信號的傳感，用于復雜惡劣環境、旋轉或移動部件以及微小空間場合。

為了更加深入理解和監測超精密加工過程的實時物理狀態，需要更加靈敏、穩定、可靠的感知和監測方式。而基于現有的實時監測手段，由于檢測設備復雜，成本高，體積大，使用不便，破壞精密加工設備的完備性，造成機床加工設備性能下降，受限于自身的動態特性和分辨率的參數大小，并且基于現有的檢測手段只能反應整體刀具的切削加工狀況，而很難檢測刀具參與切削區域，刀尖和切削附近區域的情況，制約了對超精密加工中微小切削力，振動以及溫度的變化的實時監測的能力，也制約著超精密加工的進步。將聲表面波傳感器引入到超精密切削加工中，用于實時無線監測切削狀態參量，如切削力、溫度、振動等，對深入理解和監測超精密加工過程以及超精密加工的發展都具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術存在的問題，即現有的實時監測手段，由于檢測設備復雜，成本高，體積大，使用不便，破壞精密加工設備的完備性，造成機床加工設備性能下降，受限于自身的動態特性和分辨率的參數大小，并且基于現有的檢測手段只能反應整體刀具的切削加工狀況，而很難檢測刀具參與切削區域，刀尖和切削附近區域的情況，制約了對超精密加工中微小切削力，振動以及溫度的變化的實時監測的能力。進而提供一種基于聲表面波傳感系統的智能刀具。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于聲表面波傳感系統的智能刀具，包括刀片、金剛石刀頭和聲表面波傳感系統，所述刀片的前端固定有金剛石刀頭，所述金剛石刀頭后側的刀片上為刀片信號感知區域，所述聲表面波傳感系統固定在刀片上的刀片信號感知區域內。

本發明具有以下優點：本發明所述基于聲表面波傳感系統的智能刀具，融合聲表面波傳感系統和金剛石刀片為智能金剛石刀具，打破了刀具以往只用于切削加工的單一執行器功能，實現了刀具智能化的自我實時監測的感知器轉變。

本發明解決了以往監測傳感系統設備復雜，價格高，體積大，安裝和結構尺寸受限，破壞超精密裝備的性能，實用性不足以及無法滿足超精密加工監測對測量精度和靈敏度的要求等問題。本發明的基于聲表面波傳感系統的智能刀具具有結構簡單緊湊，集成化程度高，使用方便簡單，實用性強，測量精度和靈敏度高，能實時監測刀具切削溫度和切削力。

本發明能很好解決和滿足超精密加工在大表面加工質量一致性要求，特殊光學器件的刀具恒定狀態的切削（如恒力切削，表面殘余應力控制切削），加工表面質量控制和加工表面完整性要求等超精密智能加工的要求和突破目前實施超精密智能切削加工的瓶頸，推動超精密加工技術的發展。

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附圖說明

圖1是基于聲表面波傳感系統的智能刀具的結構示意圖；

圖2是圖1的剖視圖；

圖3是聲表面波傳感系統的陣列排布示意圖；

圖4是聲表面波傳感系統的通用陣列排布示意圖。

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具體實施方式

下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護范圍不限于下述實施例。?

如圖1和圖2所示，本實施例所涉及的一種基于聲表面波傳感系統的智能刀具，包括刀片1、金剛石刀頭11和聲表面波傳感系統2，所述刀片1的前端固定有金剛石刀頭11，所述金剛石刀頭11后側的刀片1上為刀片信號感知區域12，所述聲表面波傳感系統2固定在刀片1上的刀片信號感知區域12內。