【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能制造，特别是涉及一种自调整装夹直径的刀具状态监控环。
技术介绍
1、在切削加工过程中，工作人员常常因为无法确定刀具处于什么状态而不能充分利用刀具的性能，出现了由于使用保守的切削参数对刀具进行加工，使得刀具在未达到设计的磨损量时就对其进行报废处理造成资源的浪费，或刀具已达到设计的磨损量但仍在使用造成产品质量不合格等问题。
2、目前的商业化刀具磨损智能监测系统存在价格高昂、使用不便、设备安装复杂和结构普适性差等问题，且有些监测系统将传感器集成在刀柄内，严重破坏了刀柄的原有结构，降低了刀柄的强度和刚度。因此，设计一种智能监测系统以有效提高切削加工的效率和产品的加工质量，增加刀具的利用率，降低刀具工作状态监测的成本和难度，实现长时间、大行程、高速高效、高可靠性、自动化、智能化的加工，开展低成本、可复用的刀具状态监测设计和研究，对智能制造十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种自调整装夹直径的刀具状态监控环，能够有效提高刀具的利用率，降低监测成本且适用于不同直径的刀具。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种自调整装夹直径的刀具状态监控环，包括：壳体、柔性装夹结构、自调节模块、信号采集模块、无线传输模块以及无线充电模块；所述柔性装夹结构、所述自调节模块、所述信号采集模块和所述无线传输模块均设置在所述壳体上；
4、所述自调整装夹直径的刀具状态监控环装配在铣刀刀柄上；所述柔性装夹结构与所述自调节模
5、可选地，所述自调节模块包括启停按钮、电机以及扭矩传感器；
6、所述启停按钮与所述电机连接，所述启停按钮用于控制所述电机的启动和停止；所述电机的输出轴上设置有伞齿轮，所述电机用于带动所述伞齿轮进行旋转；所述扭矩传感器与所述电机的输出轴连接，用于检测所述电机提供的输出扭力；所述扭矩传感器还与所述无线传输模块连接，用于将电机的输出扭力传送至所述上位机。
7、可选地，所述柔性装夹结构包括第一伸缩卡爪、第一盘丝、第二盘丝以及第二伸缩卡爪；
8、所述第一盘丝位于所述第一伸缩卡爪和所述电机的输出轴之间；所述第一盘丝靠近所述电机的一面为齿轮面，通过齿轮面与所述电机的输出轴上设置的所述伞齿轮互相啮合；所述第一盘丝靠近所述第一伸缩卡爪的一面设置有平面螺纹；所述第一伸缩卡爪靠近所述第一盘丝的一面也设置有平面螺纹；所述第一伸缩卡爪通过平面螺纹与所述第一盘丝的平面螺纹相啮合；所述第二伸缩卡爪和所述第二盘丝与所述第一伸缩卡爪和所述第一盘丝关于所述电机所在平面对称设置；所述电机通过输出轴上设置的伞齿轮的转动带动所述第一盘丝和所述第二盘丝转动，进而带动所述第一伸缩卡爪和所述第二伸缩卡爪实现直线进给。
9、可选地，所述伸缩卡爪的伸缩头面对大直径刀具时不伸出，面对小直径刀具时分级伸出；所述伸缩头通过螺丝定位卡死。
10、可选地，所述信号采集模块为三轴加速度传感器。
11、可选地，所述无线传输模块为wi-fi模块；所述wi-fi模块通过tcp/ip协议将刀具切削过程中的三轴加速度信号传输至所述上位机。
12、可选地，所述无线充电模块包括发射端和接收端；
13、所述发射端通过usb接口与电源适配器连接，所述电源适配器与220v电源连接；所述发射端通过一对感应线圈与所述接收端相连，从而为所述无线充电模块充电。
14、可选地，所述上位机包括处理硬件和处理软件；所述处理硬件包括cpu、显卡、主板、电源、显示器以及内存条；所述处理软件包括机器学习算法和可视化窗口；所述可视化窗口包括用户登录界面、振动信号波形显示界面和刀具磨损状态显示界面。
15、可选地，所述自调整装夹直径的刀具状态监控环还包括设置在所述壳体上的工作模块安装盒；所述工作模块安装盒为突出的方形壳体，用于放置所述信号采集模块、所述无线传输模块以及所述无线充电模块的接收端。
16、可选地，所述自调整装夹直径的刀具状态监控环还包括设置在所述壳体上的动平衡配重安装盒；所述动平衡配重安装盒为环形槽，设置在所述工作模块安装盒的对侧，用于放置配重块以实现动平衡。
17、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
18、本专利技术提供了一种自调整装夹直径的刀具状态监控环，包括：壳体以及壳体上设置的柔性装夹结构、自调节模块、信号采集模块、无线传输模块以及无线充电模块。将所述自调整装夹直径的刀具状态监控环装配在铣刀刀柄上进行使用。自调节模块用于调节柔性装夹结构装夹刀具的夹紧力大小，从而装夹不同直径的刀柄。信号采集模块用于监测并采集刀具切削过程中的三轴加速度信号，并经由无线传输模块将三轴加速度信号传送至上位机。上位机基于三轴加速度信号提取加工过程中刀具的振动信号，即铣床主轴上的振动信号，并进一步通过机器学习算法来实现对刀具磨损状态的识别，实现刀具状态监控任务的智能化，能够有效提高刀具的利用率，降低监测成本且适用于不同直径的刀具。
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1.一种自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，包括：壳体、柔性装夹结构、自调节模块、信号采集模块、无线传输模块以及无线充电模块；所述柔性装夹结构、所述自调节模块、所述信号采集模块和所述无线传输模块均设置在所述壳体上；
2.根据权利要求1所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述自调节模块包括启停按钮、电机以及扭矩传感器；
3.根据权利要求2所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述柔性装夹结构包括第一伸缩卡爪、第一盘丝、第二盘丝以及第二伸缩卡爪；
4.根据权利要求3所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述伸缩卡爪的伸缩头面对大直径刀具时不伸出，面对小直径刀具时分级伸出；所述伸缩头通过螺丝定位卡死。
5.根据权利要求1所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述信号采集模块为三轴加速度传感器。
6.根据权利要求1所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述无线传输模块为Wi-Fi模块；所述Wi-Fi模块通过TCP/IP协议将刀具切削过程中的三轴加速度信号传输至
7.根据权利要求1所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述无线充电模块包括发射端和接收端；
8.根据权利要求1所述的调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述上位机包括处理硬件和处理软件；所述处理硬件包括CPU、显卡、主板、电源、显示器以及内存条；所述处理软件包括机器学习算法和可视化窗口；所述可视化窗口包括用户登录界面、振动信号波形显示界面和刀具磨损状态显示界面。
9.根据权利要求7所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，还包括设置在所述壳体上的工作模块安装盒；所述工作模块安装盒为突出的方形壳体，用于放置所述信号采集模块、所述无线传输模块以及所述无线充电模块的接收端。
10.根据权利要求9所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，还包括设置在所述壳体上的动平衡配重安装盒；所述动平衡配重安装盒为环形槽，设置在所述工作模块安装盒的对侧，用于放置配重块以实现动平衡。
...【技术特征摘要】
1.一种自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，包括：壳体、柔性装夹结构、自调节模块、信号采集模块、无线传输模块以及无线充电模块；所述柔性装夹结构、所述自调节模块、所述信号采集模块和所述无线传输模块均设置在所述壳体上；
2.根据权利要求1所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述自调节模块包括启停按钮、电机以及扭矩传感器；
3.根据权利要求2所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述柔性装夹结构包括第一伸缩卡爪、第一盘丝、第二盘丝以及第二伸缩卡爪；
4.根据权利要求3所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述伸缩卡爪的伸缩头面对大直径刀具时不伸出，面对小直径刀具时分级伸出；所述伸缩头通过螺丝定位卡死。
5.根据权利要求1所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述信号采集模块为三轴加速度传感器。
6.根据权利要求1所述的自调整装夹直径的刀具状态监控环，其特征在于，所述无线传输模块为wi-fi模块；所述wi-fi...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈妮，吴文涛，薛仲岭，李亮，杨吟飞，郝秀清，赵国龙，赵威，何宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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