[发明专利]一种基于声表面波传感系统的智能刀具

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于声表面波传感系统的智能刀具，属于智能刀具技术领域。

背景技术

声表面波传感器是利用声表面波传播性能随着压电基片表面外界条件变化的特性制成的。利用声表面波传感器的特性来敏感外界物理量（如应力、温度、流量和加速度等）的扰动，外界物理量的变化会引起声表面波传播速度的变化，从而引起谐振频率和相位的变化，通过精确测量频率变化和相位变化来度量物理量的变化。声表面波传感器的高精度、高灵敏度、线性度好以及无线和无源化的特点，使它非常适合于精密检测量要求场合。其具有微型化、集成化、可阵列组合输出等特点和优势，非常适合于遥测信号的传感，用于复杂恶劣环境、旋转或移动部件以及微小空间场合。

为了更加深入理解和监测超精密加工过程的实时物理状态，需要更加灵敏、稳定、可靠的感知和监测方式。而基于现有的实时监测手段，由于检测设备复杂，成本高，体积大，使用不便，破坏精密加工设备的完备性，造成机床加工设备性能下降，受限于自身的动态特性和分辨率的参数大小，并且基于现有的检测手段只能反应整体刀具的切削加工状况，而很难检测刀具参与切削区域，刀尖和切削附近区域的情况，制约了对超精密加工中微小切削力，振动以及温度的变化的实时监测的能力，也制约着超精密加工的进步。将声表面波传感器引入到超精密切削加工中，用于实时无线监测切削状态参量，如切削力、温度、振动等，对深入理解和监测超精密加工过程以及超精密加工的发展都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，即现有的实时监测手段，由于检测设备复杂，成本高，体积大，使用不便，破坏精密加工设备的完备性，造成机床加工设备性能下降，受限于自身的动态特性和分辨率的参数大小，并且基于现有的检测手段只能反应整体刀具的切削加工状况，而很难检测刀具参与切削区域，刀尖和切削附近区域的情况，制约了对超精密加工中微小切削力，振动以及温度的变化的实时监测的能力。进而提供一种基于声表面波传感系统的智能刀具。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于声表面波传感系统的智能刀具，包括刀片、金刚石刀头和声表面波传感系统，所述刀片的前端固定有金刚石刀头，所述金刚石刀头后侧的刀片上为刀片信号感知区域，所述声表面波传感系统固定在刀片上的刀片信号感知区域内。

本发明具有以下优点：本发明所述基于声表面波传感系统的智能刀具，融合声表面波传感系统和金刚石刀片为智能金刚石刀具，打破了刀具以往只用于切削加工的单一执行器功能，实现了刀具智能化的自我实时监测的感知器转变。

本发明解决了以往监测传感系统设备复杂，价格高，体积大，安装和结构尺寸受限，破坏超精密装备的性能，实用性不足以及无法满足超精密加工监测对测量精度和灵敏度的要求等问题。本发明的基于声表面波传感系统的智能刀具具有结构简单紧凑，集成化程度高，使用方便简单，实用性强，测量精度和灵敏度高，能实时监测刀具切削温度和切削力。

本发明能很好解决和满足超精密加工在大表面加工质量一致性要求，特殊光学器件的刀具恒定状态的切削（如恒力切削，表面残余应力控制切削），加工表面质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实施超精密智能切削加工的瓶颈，推动超精密加工技术的发展。

 

附图说明

图1是基于声表面波传感系统的智能刀具的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是声表面波传感系统的阵列排布示意图；

图4是声表面波传感系统的通用阵列排布示意图。

 

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。 

如图1和图2所示，本实施例所涉及的一种基于声表面波传感系统的智能刀具，包括刀片1、金刚石刀头11和声表面波传感系统2，所述刀片1的前端固定有金刚石刀头11，所述金刚石刀头11后侧的刀片1上为刀片信号感知区域12，所述声表面波传感系统2固定在刀片1上的刀片信号感知区域12内。