申请/专利权人：重庆大学

申请日：2023-12-08

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN118143333A

主分类号：B23C9/00

分类号：B23C9/00;B23Q15/14;B23Q17/09;B23Q17/12

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.07#公开

摘要：本发明提供一种基于压电驱动刀具磨损高精度适时原位补偿与状态监测的智能精密铣削刀柄。在原有刀柄的基础上集成了振动传感器、力传感器和位移传感器。对刀柄头部结构进行了改动，在其内部安装了压电陶瓷驱动器，在接收到电压之后，推动铣刀进行微位移补偿，提高了加工精度，在安装外壳后能减少切屑和电磁干扰对电路的影响。所述无线传感融合智能数控精密铣刀柄装置能对旋转刀具所受切削力、切削振动和刀具微位移进行无线测量，同时对刀具磨损进行高精度原位补偿，不受工件大小和加工复杂程度等外界因素的影响，结构简单，测量准确，功能齐全，在结构设计上极大减小了传感器布置对刚性和信号衰减的影响。

主权项：1.一种基于压电驱动刀具磨损高精度适时原位补偿与状态监测的智能精密铣削刀柄，其特征在于：包括HSK-A刀柄、立铣刀8、压电驱动微位移补偿单元和信息采集单元；所述HSK-A刀柄包括刀柄本体和弹簧式夹持单元；所述刀柄本体从定位端到安装端依次包括刀柄头部1、刀柄柄身、刀柄尾部5；所述刀柄本体具有内腔；所述刀柄柄身上径向设置有通孔Ⅱ33；所述通孔Ⅱ33连通刀柄本体内腔与外界；所述刀柄柄身与刀柄头部1的接合位置处的轴肩标记为封装平台；所述刀柄柄身与刀柄尾部5的接合位置处的轴肩标记为定位平台；所述HSK-A刀柄外围罩设保护壳2；所述保护壳2为中空壳体；所述保护壳2的下端搁置在定位平台上；所述保护壳2将封装平台和刀柄柄身包覆；所述保护壳2、封装平台和刀柄柄身合围出圆环柱体状的工作腔；所述弹簧式夹持单元包括预紧环16、回复弹簧17、预紧连杆18和刀具夹持柄10；所述刀具夹持柄10包括中空的圆形套筒和夹头；所述套筒的下端内壁径向凸起形成安装联接部；所述安装联接部向下端延伸出夹头；所述套筒的内腔和夹头的内腔连通；所述夹头的内腔设置有内螺纹；所述刀具夹持柄10布置在刀柄安装端；所述刀具夹持柄10与刀柄尾部5之间存在间隙；所述预紧连杆18沿轴向设置有通孔Ⅰ32；所述预紧连杆18的上端容置在刀柄本体内腔中，下端穿过套筒内腔后伸入至夹头的内腔中；所述预紧连杆18上端的杆身上套设预紧环16和回复弹簧17；所述回复弹簧17抵接预紧环16；所述立铣刀8的上端旋入夹头的内腔中；所述压电驱动微位移补偿单元包括下柔性铰链7、垫片19、上柔性铰链22和压电陶瓷驱动器29；所述上柔性铰链22布置在套筒上端；所述下柔性铰链7布置在套筒下端；所述压电陶瓷驱动器29布置在套筒的内腔中；所述压电陶瓷驱动器29的上下端分别顶抵刀柄尾部5与安装联接部；所述上柔性铰链22与刀柄尾部5之间存在间隙中布置垫片19；所述套筒外围罩设有驱动部分外壳12；所述下柔性铰链7和上柔性铰链22容置在驱动部分外壳12中；所述信息采集单元包括压电薄膜力传感器9、环状电路板13、锂电池15、振动传感器26和位移传感器28；所述环状电路板13和锂电池15布置在工作腔中；所述环状电路板13套设在刀柄柄身上；所述环状电路板13上集成有信息无线传输模块14、信息采集与处理模块30以及供电模块31；所述供电模块31与锂电池15电连接；所述压电薄膜力传感器9布置在立铣刀8外壁上；所述振动传感器26布置在夹头的内腔中；所述振动传感器26夹设在预紧连杆18与立铣刀8之间；所述位移传感器28布置在刀柄本体内腔中；所述位移传感器28位于预紧连杆18上方；所述压电薄膜力传感器9、振动传感器26、位移传感器28和压电陶瓷驱动器29均与环状电路板13连接；所述通孔Ⅰ32和通孔Ⅱ33用于容置传感器导线与压电陶瓷驱动器导线；工作时，刀柄头部1与机床主轴连接；机床主轴带动立铣刀8转动进行铣削；所述压电陶瓷驱动器29在受到电压作用后产生位移，通过刀具夹持柄10作用到立铣刀8上，对刀具磨损进行原位补偿；原位补偿过程结束后，通过回复弹簧17将立铣刀8复位；立铣刀8刀刃上切削工件的反作用切削力传递至压电薄膜力传感器9、振动传感器26和位移传感器28；所述振动传感器26监测立铣刀8、HSK-A刀柄和机床主轴产生的切削振动；位移传感器28监测预紧连杆18在刀具磨损补偿过程中产生的微位移；所有压电薄膜力传感器9、振动传感器26和位移传感器28的监测信号传递至信息采集与处理模块30进行处理，信息无线传输模块14将处理结果传送至上位机。

全文数据：

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百度查询： 重庆大学 一种基于压电驱动刀具磨损高精度适时原位补偿与状态监测的智能精密铣削刀柄

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