CN108856752A - 一种带切削力传感器的智能车刀 - Google Patents

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同刚
蔡中升
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
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    • B23B25/06—Measuring, gauging, or adjusting equipment on turning-machines for setting-on, feeding, controlling, or monitoring the cutting tools or work

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

本发明公开了一种带切削力传感器的智能车刀，包括车刀，其特征在于：所述车刀包括开有刀片槽(3)和方环槽(7)的刀体(1)，刀片(2)装于刀片槽(3)内，螺钉(4)将刀片(2)锁紧在刀体(1)上，传感器芯片(5)装配于方环槽(7)内；所述刀体(1)上的方环槽(7)分为上刀面芯片槽(71)、下刀面芯片槽(72)、前刀面芯片槽(73)和后刀面芯片槽(74)，并分别粘贴有敏感电阻R1、R2、R3和R4。本发明将刀具的切削功能，和测量系统的测量功能集成为一体，使刀具在进行切削加工的同时，可以实时监测数据，通过反馈系统，实时调整切削参数，使机床工作在最佳状态，实现智能制造。

Description

一种带切削力传感器的智能车刀
技术领域
本发明属于智能制造的测量加工技术领域，具体涉及一种集加工和测量于一体的智能车刀。
背景技术
在机械加工行业，车刀是应用最普遍的刀具。车削过程中，车削力是反映车削过程的重要指标，车削力的大小与刀具磨损、加工精度、车削温度、功率消耗等有着密切的关系。通常这些变化，只能凭借操作者的经验，根据观察来判断，所以人为因素、情绪因素的影响很大，没有量的概念。如要获得切削力数据，需要采用专用的测量系统，进行专门测量。
发明内容
为了克服传统加工中，只能凭借操作者的经验、观察来判断，以及专用的测量系统使用不方便的问题，本发明提供了一种带切削力传感器的智能车刀。该车刀是将刀具的切削功能，和测量系统的测量功能集成为一体，该刀具在进行切削加工的同时，可以将加工状态实时展现在屏幕上。更可以根据监测数据，通过反馈系统，实时调整切削参数，使机床工作在最佳状态，实现智能制造。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种带切削力传感器的智能车刀，包括车刀，其特征在于：所述车刀包括开有刀片槽(3)和方环槽(7)的刀体(1)，刀片(2)装于刀片槽(3)内，螺钉(4)将刀片(2)锁紧在刀体(1)上，传感器芯片(5)装配于方环槽(7)内。
进一步地，所述刀体(1)上的方环槽(7)，分为上刀面芯片槽(71)、下刀面芯片槽(72)、前刀面芯片槽(73)、后刀面芯片槽(74)，并分别粘贴有敏感电阻(即切削力传感器)R1、R2、R3、R4。
进一步地，所述敏感电阻R1、R2配上电阻R0，及引线即组成惠斯顿电桥，用于主切削力Fc的监测；同样所述敏感电阻R3、R4配上电阻R0及引线，组成第二惠斯顿电桥，用于进给切削力Fc的监测。
进一步地，所述刀体上具有盖板(6)，将传感器芯片(5)封于内部，以防水防尘；外观尺寸形状与通用车刀完全一致。
进一步地，所述上刀面芯片槽(71)、下刀面芯片槽(72)、前刀面芯片槽(73)和后刀面芯片槽(74)上分别设有孔(8)。
进一步地，所述刀体内开设有贯通的中心孔(9)，各芯片槽内的引线穿过孔(8)，汇于中心孔(9)，统一输出于刀体外，并与数据采集及后处理系统(10)链接。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，
图1是本发明中带切削力传感器的智能车刀基本结构示意图；
图2是本发明中带切削力传感器的智能车刀俯视图示意图；
图3是本发明中带切削力传感器的智能车刀外观示意图；
图4是本发明中芯片分布示意图；
图5是本发明中惠斯顿电桥示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
具体来说，本发明公开了一种带切削力传感器的智能车刀，包括车刀，其特征在于：所述车刀包括开有刀片槽(3)和方环槽(7)的刀体(1)，刀片(2)装于刀片槽(3)内，螺钉(4)将刀片(2)锁紧在刀体(1)上。所述刀体(1)上的方环槽(7)，分为上刀面芯片槽(71)、下刀面芯片槽(72)、前刀面芯片槽(73)、后刀面芯片槽(74)，并分别粘贴有敏感电阻(即切削力传感器)R1、R2、R3、R4。所述R1、R2配上电阻R0及引线，即组成第一惠斯顿电桥，用于主切削力Fc的监测；同样R3、R4配上电阻R0及引线即组成第二惠斯顿电桥，用于进给切削力Fc的监测。
所述上刀面芯片槽(71)、下刀面芯片槽(72)、前刀面芯片槽(73)和后刀面芯片槽(74)上分别设有孔(8)。所述刀体内开设有贯通的中心孔(9)，各芯片槽内的引线穿过孔(8)，汇于中心孔(9)，统一输出于刀体外，并与数据采集及后处理系统(10)链接。
所述刀体上具有盖板(6)，所述盖板(6)将传感器芯片(5)封于内部，以防水防尘。
本车刀外观尺寸形状与通用车刀完全一致。
本发明的工作原理：
刀具工作时，刀具与工件之间会产生如图1所示的切削力F，通常将该切削力F划分为互相垂直的三个切削力分量，即主切削力Fc、进给切削力Ff和吃刀抗力Fp。
如图1所示，主切削力Fc，使上刀面芯片槽的敏感电阻R1，处于受拉应力状态，而下刀面芯片槽的敏感电阻R2，处于受压应力状态，见图5中(a)，R1、R2的变形，促使检流计G,有信号输出，经过数据采集及后处理系统(10)，就可以看到主切削力Fc的变化状态。
同样道理，如图1所示，进给切削力Ff，使前刀面芯片槽的敏感电阻R3，处于受拉应力状态，而后刀面芯片槽的敏感电阻R4，处于受压应力状态，见图5中(b)，R3、R4的变形，促使检流计G,有信号输出，经过数据采集及后处理系统(10)，就可以看到进给切削力Ff的变化状态。
这里，吃刀抗力Fp暂时不进行监测。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带切削力传感器的智能车刀，包括车刀，其特征在于：所述车刀包括开有刀片槽(3)和方环槽(7)的刀体(1)，刀片(2)装于刀片槽(3)内，螺钉(4)将刀片(2)锁紧在刀体(1)上，传感器芯片(5)装配于方环槽(7)内；所述刀体(1)上的方环槽(7)分为上刀面芯片槽(71)、下刀面芯片槽(72)、前刀面芯片槽(73)和后刀面芯片槽(74)，并分别粘贴有敏感电阻R1、R2、R3和R4。
2.根据权利要求1所述的带切削力传感器的智能车刀，其特征在于：所述敏感电阻R1、R2配上电阻R0及第一引线组，组成第一惠斯顿电桥，；所述敏感电阻R3、R4配上电阻R0及第二引线组，成第二惠斯顿电桥。
3.根据权利要求1或2所述的带切削力传感器的智能车刀，其特征在于：所述车刀上具有盖板(6)，所述盖板(6)将传感器芯片(5)封于刀体内部。
4.根据权利要求1或2所述的带切削力传感器的智能车刀，其特征在于：所述上刀面芯片槽(71)、下刀面芯片槽(72)、前刀面芯片槽(73)和后刀面芯片槽(74)上分别设有孔(8)。
5.根据权利要求4所述的带切削力传感器的智能车刀，其特征在于：所述刀体内开设有贯通的中心孔(9)，各芯片槽内的引线穿过孔(8)，汇于中心孔(9)，统一输出于刀体外，并与数据采集及后处理系统(10)链接。
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