[發明專利]一種實時測量切削力、振動和切削溫度的多傳感融合智能化刀柄監測裝置

在審

• 申請號: 202210164934.3
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114749994A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 曹華軍;康信禛;張金;黃雪峰;渠達
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23Q17/09;B23Q17/12
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

1.一種實時測量切削力、振動和切削溫度的多傳感融合智能化刀柄監測裝置，其特征在于：包括所述刀柄頭部(1)、上法蘭盤(2)、力傳感器(4)、下法蘭盤(6)、刀柄尾部(8)、外殼(13)和信息采集系統；

所述上法蘭盤(2)固定在刀柄頭部(1)的下端，力傳感器(4)與上法蘭盤(2)的下表面連接，下法蘭盤(6)固定在力傳感器(4)的下表面，刀柄尾部(8)與下法蘭盤(6)連接；

所述下法蘭盤(6)的中央處開設有供母連接插頭(26)上端旋入的螺紋通孔，刀柄尾部(8)開設有貫穿其上下端的空腔S，空腔S的上端與下法蘭盤(6)中央處的螺紋通孔對接；

刀具(35)的上端通過卡簧(33)和壓帽(34)安裝到刀柄尾部(8)的空腔S內，刀具(35)的下端具有刀刃且伸出刀柄尾部(8)；

所述母連接插頭(26)的上端設置有外螺紋，母連接插頭(26)的上端旋入下法蘭盤(6)中央處的螺紋通孔，下端位于空腔S內；

公連接插頭(27)的上端與所述母連接插頭(26)的下端配合連接，公連接插頭(27)的下端設置有外螺紋；

連接頭(29)為軸線豎直的圓筒結構，所述連接頭(29)靠近其上端的內壁上設置有螺紋，公連接插頭(27)的下端與連接頭(29)的上端螺紋連接，連接頭(29)的下端與刀具(35)的上端過盈配合；

所述外殼(13)通過若干外殼固定螺釘(14)與刀柄頭部(1)緊密連接，刀柄頭部(1)、上法蘭盤(2)、力傳感器(4)和外殼(13)圍合成密閉空腔H，信息采集系統安裝到空腔H內；

所述信息采集系統包括鋰電池(23)、電路板(24)以及安裝在電路板(24)上的供電模塊(20)、信號采集與處理模塊(21)、信號無線傳輸模塊(22)和振動傳感器(36)；

所述刀具(35)的內部安裝有熱電偶(37)，熱電偶(37)的上端伸出刀具(35)并通過延伸導線Ⅱ與公連接插頭(27)連接，母連接插頭(26)與延伸導線Ⅰ(30)連接；

所述上法蘭盤(2)的下表面開設有供延伸導線Ⅰ(30)穿過的凹槽A，延伸導線Ⅰ(30)穿過力傳感器(4)和凹槽A并與信號采集與處理模塊(21)連接；

所述外殼(13)的上表面安裝有電源開關(31)和霍爾位置傳感器(38)；

加工時，將所述刀柄頭部(1)與拉釘連接，機床主軸帶動裝置轉動進行銑削，刀具(35)的刀刃上的工件反作用切削力傳遞到力傳感器(4)，振動傳感器(36)監測刀具(35)、刀柄和機床主軸產生的切削振動，霍爾位置傳感器(38)監測每個刀齒所對應的切削力和振動信號，熱電偶(37)監測刀刃與工件發生摩擦以及工件塑性變形產生的切削熱，所有監測裝置的監測信號傳遞至信號采集與處理模塊(21)進行處理，信號無線傳輸模塊(22)將處理結果傳送至上位機。

2.根據權利要求1所述的一種實時測量切削力、振動和切削溫度的多傳感融合智能化刀柄監測裝置，其特征在于：所述上法蘭盤(2)通過若干上法蘭盤固定螺釘(3)與刀柄頭部(1)連接，力傳感器(4)通過若干力傳感器固定螺釘(5)與上法蘭盤(2)的連接，下法蘭盤(6)通過若干力傳感器固定螺釘(5)與力傳感器(4)連接，刀柄尾部(8)通過若干刀柄尾部固定螺釘(9)與下法蘭盤(6)連接。