[发明专利]一种基于智能刀柄的超声铣削自适应调控装置

说明书

本发明公开一种基于智能刀柄的超声铣削自适应调控装置，包括智能刀柄装置、二维超声辅助平台装置和自适应调控装置；智能刀柄装置包括标准刀柄模块，力传感器测量模块，电路载体传输模块和附件模块；二维超声辅助平台装置包括超声振动转换模块，平台模块和超声发生模块；本发明可监测加工过程异常并自适应调控加工振幅，以提高加工过程成品率并延长刀具使用寿命。

技术领域

本发明涉及精密数控铣床结构设计领域，具体是一种基于智能刀柄的超声铣削自适应调控装置。

背景技术

切削过程监测具有提高产品质量、降低生产成本和提高加工效率的作用。同时，它还能为复杂的加工过程提供准确、可靠和详细的信息。此外，切削力与刀具磨损、加工振动和表面质量等切削条件密切相关，这使其成为所有监测变量中极为重要的物理量。由于台式测力计具有易于制造和采集精度高的优点，所以基于应变片传感器，特别是压电传感器，已经开发出几种类型的工作台测力计。然而，台式测力计不仅在使用过程中需要额外的夹持设备，而且台面的几何形状也限制了其在工业应用中的推广。此外，高精度台式测力计价格昂贵，设置过程费时费力，因此，它更适合于环境稳定、工作条件简单的基础实验研究。

为了解决这个问题，有学者提出了将传感器嵌入刀柄的新方案。该方案可实现切削数据、刀具磨破损状态、加工精度演变等原位监测，成为当前学术研究和产业应用关注热点。但由于智能刀柄是通过测量铣削过程中的铣削力来间接保证表面质量和切削效率。在制造难加工材料时，仅靠监测铣削力很难保证表面质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于智能刀柄的超声铣削自适应调控装置，包括智能刀柄装置、二维超声辅助平台装置和自适应调控装置；

所述智能刀柄装置包括标准刀柄模块、力传感器测量模块、电路载体传输模块和附件模块；

所述标准刀柄模块包括7：24标准刀柄夹持部分和ER32标准接口螺母；

所述7：24标准刀柄夹持部分与ER32标准接口螺母固定；

所述力传感器测量模块测量标准刀柄模块的铣削力电荷变化，并传输至电路载体传输模块；

所述电路载体传输模块包括智能刀柄壳、聚合物电池、上法兰、核心控制板、智能刀柄壳封装底盖、信号放大板、高速wifi板；

所述智能刀柄壳为底端敞口的腔体；

所述智能刀柄壳用于供7：24标准刀柄夹持部分插入；

所述聚合物电池安装在上法兰顶面凹槽内，从而封装在智能刀柄壳内部；

所述聚合物电池为核心控制板、信号放大板、高速wifi板供电；

所述上法兰的顶面与智能刀柄壳接触，底面通过智能刀柄壳安装螺钉穿透核心控制板和信号放大板，进而与智能刀柄壳封装底盖接触；

所述核心控制板和信号放大板封装在智能刀柄壳内部；

所述核心控制板实时监测信号放大板上的铣削力电压信号，并实时监测切削力数值的大小与稳定性，通过高速wifi板将切削力数值实时传输至自适应调控装置；

所述智能刀柄壳封装底盖用于封闭智能刀柄壳的开口；

所述信号放大板接收和处理铣削力电荷变化，得到铣削力电压信号，并传输至核心控制板；

所述高速wifi板安装在上法兰的顶面，用于与上位机进行数据交互；

所述附件模块包括下法兰和定位盘；

所述下法兰通过螺钉与力传感器测量模块连接；

所述下法兰下端面通过螺钉与定位盘上端面连接；

所述下法兰安装有下法兰径向螺钉；