[发明专利]一种无线感知切削状态的智能金刚石刀具

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线感知切削状态的智能金刚石刀具，属于金刚石刀具技术领域。

背景技术

超精密切削加工作为制造领域最尖端的加工技术之一，决定了一个国家先进制造技术水平在世界范围内的地位。金刚石刀片在超精密加工过程中就起着至关重要的作用。在切削加工过程中金刚石刀具所处的状态，如刀具磨损和破损、切削力、切削温度等直接影响金刚石切削加工精度、表面质量、刀具的寿命和加工效率。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，也制约着超精密智能加工的发展。目前，由于缺乏加工情况下刀具状态情况的实时感知，无法在切削加工过程中考虑刀具的磨损、切削力及切削热等因素对加工的影响，实时动态调整加工工艺参数，因此直接影响了加工精度、加工效率以及加工过程的可靠性，更加无法满足大表面加工质量一致性要求，恒定状态的切削（如恒力切削，表面残余应力均一性控制切削）、加工表面质量控制和加工表面完整性要求等自适应加工和智能加工的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，即为了克服金刚石刀具加工过程状态监测手段复杂，成本高，设备体积大，安装空间受限，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，进而提供一种无线感知切削状态的智能金刚石刀具。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无线感知切削状态的智能金刚石刀具，包括：金刚石刀片、智能金刚石刀片、刀杆、传感器系统和感知信号处理系统，所述智能金刚石刀片固定在刀杆上的前部，智能金刚石刀片前部的上端固定有金刚石刀片，所述传感器系统设置在智能金刚石刀片内，感知信号处理系统设置在刀杆内。

本发明的有益效果是：本发明所述无线自感知切削状态的智能金刚石刀具，融合传感器系统阵列和金刚石刀片为自感知智能金刚石刀片，打破了刀具以往只用于切削加工的单一执行器功能，实现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。本发明具有结构简单紧凑、集成化程度高、使用方便简单、成本低、实用性强、测量精度和灵敏度高，能实时监测刀具切削温度、切削力和刀具振动，声发射等多种刀具切削过程中的信息，功能全面强大。

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，推动了超精密加工技术的发展。

 

附图说明

图1是本发明所述智能金刚石刀具的整体结构示意图；

图2是本发明所述智能金刚石刀具与机床数控系统数据无线交互示意图；

图3是本发明所述一种智能金刚石刀具的结构示意图；

图4是图3所述智能金刚石刀具的侧剖视图；

图5是本发明所述一种智能金刚石刀具的结构示意图；

图6是图5所述智能金刚石刀具的侧剖视图；

图7是图5所述智能金刚石刀具的仰视图。

 

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所示，本实施例所涉及的一种无线感知切削状态的智能金刚石刀具，包括：金刚石刀片1、智能金刚石刀片2、刀杆3、传感器系统4和感知信号处理系统5，所述智能金刚石刀片2固定在刀杆3上的前部，智能金刚石刀片2前部的上端固定有金刚石刀片1，所述传感器系统4设置在智能金刚石刀片2内，感知信号处理系统5设置在刀杆3内。