[发明专利]一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统

说明书

本发明公开了一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统，涉及切削加工监测技术领域。该三合一传感器夹具包括夹具本体、固定刀台、振动传感器、声发射传感器以及切削力传感器。切削力传感器固定设置于夹具本体，固定刀台固定设置于切削力传感器，固定刀台具有安装切削刀具的安装空间，振动传感器和声发射传感器用于固定在切削刀具上。多模态刀具磨损状态监测系统包括数控机床、控制器以及三合一传感器夹具。三合一传感器夹具固定设置于数控机床，三种传感器均与控制器电连接，该夹具设计合理，集成了三种传感器，能够实时准确的检测数据信号，保证精度，实现切削监测系统的前端监测功能，提升测量稳定性。

技术领域

本发明涉及切削加工监测技术领域，具体而言，涉及一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统。

背景技术

切削加工监测是实现智能制造的关键技术，配备了切削加工监测系统的数控机床可以准确及时地反应加工状态及刀具的磨损状态，通过对加工过程中的切削力、声发射及振动情况进行监测、分析，可以更为可靠地了解加工过程的刀具磨损状态，以便加工人员合理调整加工条件，能够减少停机时间，从而延长刀具寿命，降低加工成本，保证加工精度以及降低机床的能量消耗。

然而，切削测力仪实现了加工过程中切削三向力的监测，进而可以判断切削状态的一定变化趋势，但是，无法反应刀具内部的剪切、应变等情况，不能作为刀具磨损判别的准确依据；声发射信号包含了丰富的切削状态信息，且刀具破损前后信号变化十分明显，但是，在磨损阶段对各项加工状态变化不够敏感；振动信号包含了许多加工过程特征，但振动信号受切削条件及机床状态影响，单凭振动信号难以精确确定刀具磨损情况。

因此，研究切削力、声发射以及振动与刀具的关系，分析出刀具在加工过程中的磨损状态，以便合理的调整加工条件，从而延长刀具寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三合一传感器夹具，集成振动传感器、声发射传感器以及切削力传感器，能够实时准确的检测数据信号，保证精度，实现切削监测系统的前端监测功能，提升测量稳定性。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本发明的实施例提供了一种三合一传感器夹具，包括夹具本体、固定刀台、振动传感器、声发射传感器以及切削力传感器，所述夹具本体包括安装面，所述切削力传感器固定设置于所述安装面，所述固定刀台固定设置于所述切削力传感器背离所述安装面的一侧，所述固定刀台具有安装切削刀具的安装空间，所述振动传感器和所述声发射传感器用于固定在切削刀具上。

另外，根据本发明的实施例提供的三合一传感器夹具，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的可选实施例中，所述夹具本体包括固定连接的第一固定件和第二固定件，所述安装面位于所述第一固定件，所述第二固定件位于所述第一固定件的固定端，且所述第二固定件用于和机床的刀塔固定连接。

在本发明的可选实施例中，所述第一固定件为Z字型结构，且依次包括固定段、导向段以及安装段，所述安装面位于所述安装段靠近所述导向段的一侧；

所述第二固定件为U字型结构，且包括卡设槽，所述固定段插设于所述卡设槽且与所述第二固定件固定连接。

在本发明的可选实施例中，所述固定刀台包括台本体、活动压板以及锁紧件；

所述台本体固定设置于所述切削力传感器，且开设有刀具安装孔，所述台本体具有相邻的第一固定壁和第二固定壁，所述第一固定壁和所述第二固定壁均开设有调节条形孔；

所述活动压板嵌设于所述刀具安装孔，且用于和切削刀具的刀柄配合，所述锁紧件穿过所述调节条形孔且抵接于所述活动压板。

在本发明的可选实施例中，所述活动压板的横截面为L型结构，所述活动压板包括第一抵接部和第二抵接部，所述第一抵接部和所述第二抵接部形成用于和切削刀具的刀柄相匹配的夹角；