具有实时感知监测系统的智能金刚石刀具及其配对刀体。属于超精密切削加工及其切削状态实时监测领域。本发明专利技术可满足超精密加工过程实时感知监测和自适应加工的需要。智能金刚石刀具在切削加工的同时，通过微机电传感系统进行刀具切削温度、切削力、刀具振动的测量。金刚石刀具固结于刀具基片前端，微机电传感系统内置在刀具基体上的空腔内，其上设有感知测量长臂悬伸梁延伸至刀尖锐角区域内部，其端部设有温度感知器，其根部的上、下表面各对称设有一个应变感知器，加速度传感器、信息处理与无线传输模块集成在微机电传感系统中，空腔通过上密封盖和后密封压垫密封；智能金刚石刀具安装在配对的刀柄上。本发明专利技术用于超精密切削加工及其过程实时监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种智能金刚石刀具及刀体，属于超精密切削加工及其切削状态实时监测领域。
技术介绍
金刚石切削作为超精密切削加工的最主要手段，金刚石刀具在超精密加工过程中起着至关重要的作用。金刚石刀具在切削加工过程中所处的状态，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。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与零件质量的一致性。虽然可以通过实时监测刀具切削状态提高加工过程的可靠性和加工效率，降低加工成本和进行自适应加工。但是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，并受限于自身的动态特性和分辨率的参数大小，制约了金刚石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和自适应加工发展。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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有实时感知监测系统的智能金刚石刀具及其配对刀体，本专利技术将感知监测的微机电传感系统与刀具基体组装成为一体，可满足超精密加工过程实时感知监测和自适应加工的需要，克服了现有用于金刚石刀具加工状态监测手段复杂，成本高，设备体积大，安装空间受限，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。本专利技术的智能金刚石刀具在切削加工过程的同时，通过微机电传感系统进行刀具切削温度、切削力、刀具振动的测量，实现所述智能金刚石刀具切削状态自主实时监测。通过安装在微机电传感系统的感知测量长臂悬伸梁上的温度感知器进行刀尖锐角区域切削温度测量，同时通过感知测量长臂悬伸梁对刀尖锐角区域在切削力作用下位移的感知测量进行主切削力的测量，并且将加速度传感器集成在微机电传感系统的芯片上进行刀具切削振动的监测，并通过微机电传感系统上的无线传输模块进行切削状态信息的无线传递，本专利技术可实现工业化生产的实时感知监测和满足超精密自适应加工需求。实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是 具有实时感知监测系统的智能金刚石刀具，所述智能金刚石刀具包括金刚石刀片及刀具基体，金刚石刀片固结在刀具基体的上表面的前端用于切削工件，金刚石刀片的前端置于刀具基体的外部，所述智能金刚石刀具还包括微机电传感系统、后密封压垫及上密封盖；所述微机电传感系统包括温度感知器、芯片、感知测量长臂悬伸梁、加速度传感器、信息处理与无线传输模块以及两个应变感知器，刀具基体的前端设有刀尖锐角区域，刀具基体的后端设有矩形突出部分，刀具基体上的两侧面各设有一个钝角突起，且钝角突起位于刀尖锐角区域与矩形突出部分之间，两个钝角突起相对于刀具基体的纵向中分面对称设置，刀具基体上沿厚度方向加工有两个第一螺钉锁紧孔，两个第一螺钉锁紧孔位于两个钝角突起处，两个第一螺钉锁紧孔相对于刀具基体的纵向中分面对称设置，刀具基体的上表面向矩形突出部分方向设有一个空腔，空腔的后端与刀具基体的后端面相通，空腔的前端延伸至刀尖锐角区域内部，空腔相对于刀具基体的纵向中分面对称设置，空腔的底面的后端设有沉槽，后密封压垫设置在沉槽内，后密封压垫与刀具基体固接，后密封压垫和刀具基体上设有同轴的第二螺钉锁紧孔，第二螺钉锁紧孔及两个第一螺钉锁紧孔共同用于所述智能金刚石刀具的紧固安装，空腔的底面上设有多个用于固定微机电传感系统的锁紧螺钉孔，微机电传感系统设置在空腔内，微机电传感系统上设有感知测量长臂悬伸梁，感知测量长臂悬伸梁的前端延伸至刀尖锐角区域内部，感知测量长臂悬伸梁的前端上表面设有温度感知器，温度感知器与刀尖锐角区域内部的空腔30的前端上表面接触用于感知检测刀尖切削温度；感知测量长臂悬伸梁根部的上表面及下表面各对称设有一个应变感知器，用于感知检测切削加工的主切削力；加速度传感器设置在芯片上，用于切削振动的检测；信息处理与无线传输模块与芯片集成为一体，信息处理与无线传输模块用于感知检测的信号处理与无线传输，空腔通过上密封盖密封。·与具有实时感知监测系统的智能金刚石刀具配对刀体，所述刀体包括智能金刚石刀具及刀柄，所述刀柄上表面的前端加工有一个与所述智能金刚石刀具相配对的安装槽，智能金刚石刀具置于刀柄的安装槽内，智能金刚石刀具中的刀具基体的下表面及两个刀具定位侧面用于与所述安装槽相对应定位面配对定位，两个第一紧定螺钉通过两个第一螺钉锁紧孔紧固在所述刀柄上，第二紧定螺钉通过第二螺钉锁紧孔紧固在所述刀柄上。本专利技术的有益效果是本专利技术所述智能金刚石刀具，融合微机电传感系统和金刚石刀具于一体，打破了刀具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。其解决了以往监测传感系统复杂，价格高，测试精度和灵敏度不足，安装和结构尺寸受限问题。本专利技术的智能金刚石刀具及刀体具有结构简单紧凑，使用方便简单，能监测刀具切削温度、切削力和刀具振动，功能全面强大，测量灵敏度高。此外，本专利技术的智能金刚石刀具也可用于工具钢、高速钢、硬质合金、具有涂层的硬质合金或者超硬材料等各种材料的刀具中。附图说明图I示出本专利技术所述智能金刚石刀具的立体 图2 (a)示出本专利技术所述智能金刚石刀具的主视 图2 (b)示出所述图2 Ca)的A-A剖面 图3示出安装有本专利技术所述智能金刚石刀具的刀体的立体 图4示出安装有本专利技术所述智能金刚石刀具的刀体的主视 图5示出所述图4的B-B剖面 图6示出本专利技术所述刀具基片的立体图。图中，智能金刚石刀具I、第一紧定螺钉2、第二紧定螺钉3、刀柄4、上表面11、前侧面12、刀具定位侧面13、后侧面14、下表面15、后端面16、芯片17、弹性橡胶垫18、安装槽19、金刚石刀片21、刀具基体22、微机电传感系统23、后密封压垫24、上密封盖25、温度感知器26、应变感知器27、感知测量长臂悬伸梁28、加速度传感器29、空腔30、第一螺钉锁紧孔31、第二螺钉锁紧孔32、纵向中分面33、刀尖锐角区域34、钝角突起35、矩形突出部分37、底面螺钉锁紧孔41、沉槽42。具体实施例方式具体实施方式一如图I、图2 (a)、图2 (b)和图6所示，具有实时感知监测系统的智能金刚石刀具，所述智能金刚石刀具I包括金刚石刀片21及刀具基体22，金刚石刀片21固结在刀具基体22的上表面11的前端用于切削工件，金刚石刀片21的前端置于刀具基体22的外部，所述智能金刚石刀具I还包括微机电传感系统23、后密封压垫24及上密封盖25 ;所述微机电传感系统23包括温度感知器26、芯片17、感知测量长臂悬伸梁28、加速度传感器29、信息处理与无线传输模块以及两个应变感知器27， 刀具基体22的前端设有刀尖锐角区域34，刀具基体22的后端设有矩形突出部分37，刀具基体22上的两侧面各设有一个钝角突起35，且钝角突起35位于刀尖锐角区域34与矩形突出部分37之间，两个钝角突起35相对于刀具基体22的纵向中分面33对称设置，刀具基体22上沿厚度方向加工有两个第一螺钉锁紧孔31，两个第一螺钉锁紧孔31位于两个钝角突起35处，两个第一螺钉锁紧孔31相对于刀具基体22的纵向中分面33对称设置，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有实时感知监测系统的智能金刚石刀具，所述智能金刚石刀具(I)包括金刚石刀片(21)及刀具基体(22)，金刚石刀片(21)固结在刀具基体(22)的上表面(11)的前端用于切削工件，金刚石刀片(21)的前端置于刀具基体(22)的外部，其特征在于所述智能金刚石刀具(I)还包括微机电传感系统(23)、后密封压垫(24)及上密封盖(25);所述微机电传感系统(23)包括温度感知器(26)、芯片(17)、感知测量长臂悬伸梁(28)、加速度传感器(29 )、信息处理与无线传输模块以及两个应变感知器(27 )， 刀具基体(22)的前端设有刀尖锐角区域(34)，刀具基体(22)的后端设有矩形突出部分(37)，刀具基体(22)上的两侧面各设有一个钝角突起(35)，且钝角突起(35)位于刀尖锐角区域(34)与矩形突出部分(37)之间，两个钝角突起(35)相对于刀具基体(22)的纵向中分面(33)对称设置，刀具基体(22)上沿厚度方向加工有两个第一螺钉锁紧孔(31)，两个第一螺钉锁紧孔(31)位于两个钝角突起(35)处，两个第一螺钉锁紧孔(31)相对于刀具基体(22 )的纵向中分面(33 )对称设置，刀具基体(22 )的上表面(11)向矩形突出部分(37 )方向设有一个空腔(30)，空腔(30)的后端与刀具基体(22)的后端面(16)相通，空腔(30)的前端延伸至刀尖锐角区域(34)内部，空腔(30)相对于刀具基体(22)的纵向中分面(33)对称设置，空腔(30 )的底面的后端设有沉槽(42 )，后密封压垫(24 )设置在沉槽(42 )内，后密封压垫(24)与刀具基体(22)固接，后密封压垫(24)和刀具基体(22)上设有同轴的第二螺钉锁紧孔(32)，第二螺钉锁紧孔(32)及两个第一螺钉锁紧孔(31)共同用于所述智能金刚石刀具的紧固安装，空腔(30)的底面上设有多个用于固定微机电传感系统(23)的锁紧螺钉孔(41)，微机电传感系统23设置在空腔30内，微机电传感系统23上设有感知测量长臂悬伸梁28，感知测量长臂悬伸梁(28)的前端延伸至刀尖锐角区域(34)内部，感知测量长臂悬伸梁(28)的前端上表面设有温度感知器(26)，温度感知器(26)与刀尖锐角区域(34)内部的空腔的30前端上表面接触用于感知检测刀尖切削温度；感知测量长臂悬伸梁(28)根部的上表面及下表面各对称设有一个应变感知器(27)，用于感知检测切削加工的主切削力；加速度传感器(29)设置在芯片(17)上，用于切削振动的检测；信息处理与无线传输模块与芯片(17)集成为一体，信息处理与无线传输模块用于感知检测的信号处理与无线传输，空腔(30 )通过上密封盖(25 )密封。2.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：程凯，肖才伟，丁辉，李文德，陈时锦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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