CN108919748A - 数控机床刀头寿命在线监测装置及数控机床 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了数控机床刀头寿命在线监测装置及数控机床，其中，数控机床刀头寿命在线监测装置包括金属刀柄，所述金属刀柄内设置有无线振动传感单元，所述无线振动传感单元的天线为片状且显露在外。本方案设计精巧，结构简单，采用无线振动传感单元进行数据的无线传输，有效的解决了数据的有线传输方式无法应用于需要自转的刀头的应用场景，应用的灵活性更加，同时将无线振动传感单元置于金属刀柄的内部，相对于置于金属刀柄表面对动平衡的影响大大降低，另外结合外露的片状天线，有效的避免了金属材质金属刀柄对无线信号的屏蔽，保证了数据传输的可靠性，片状的天线也更易于安装和减小对动平衡的影响。
Description
技术领域
本发明涉及数控设备，尤其是数控机床刀头寿命在线监测装置及数控机床。
背景技术
刀头磨损是机械加工中的常见现象，刀头磨损会降低工件加工精度、提高工件表面的粗糙度、减少设备使用寿命、产生车削热、增加停机时间、直接降低生产效率和收益，因此对刀头状态监测就成为了重要的控制措施。
刀头状态监测从出现到发展至今，主要经历了以下发展历程：
1、传统监控阶段
在传统切削加工过程中，刀头状态的识别是通过加工人员辨别切削声音、切屑颜色、切削时间等来判断，或根据在加工工序之间拆卸刀头后实测其破损程度和磨损量来判断，由于往往依靠的是技术工人的长期积累的生产经验，所以不可避免的会出现以下问题：
（1）如果刀头磨损量低于磨钝标准但已经被卸下，则没有充分利用刀头的实际寿命而造成浪费，增加加工成本。
（2）如果刀头磨损量高于磨钝标准，即刀头已经发生磨损或破损，则会影响工件的加工表面质量和尺寸精度，甚至损坏机床。
（3）造成人员上的浪费，现在工业生产的趋势是无人化生产，通过人员去发现刀头的磨损和破损已经不能满足现代工业生产的需要，而且如何通过拆卸刀头来检测刀头磨损量则会导致加工的停顿，影响生产效率。
2、智能监控阶段
发展到近几年出现的智能刀头状态监测，其摆脱了人员上的限制，实现了智能在线监测，所谓智能监控指的是在产品加工过程中，计算机通过检测各类传感器信号变化，预测刀头的磨损和破损状态，从而决定刀头是否需要更换，常用的刀头监测信号有振动信号、温度信号、主轴电流信号、图像信号等等， 但都存在一定的问题
例如，通过检测刀头的加工电流间接反馈刀头的状态，存在检测不准确，建模复杂等问题，无法适应智能制造的要求。
而图像信号通过对刀头形状的图像定期采集，与已有磨损刀头图形的比对，进行判断刀头是否更换的方法，此方法实用性差，图像采集受现场切削情况的影响很大，如削液、废渣等，同时刀头本省也有差异，好坏比较难以区分，误报率高。
采用振动传感器检测刀头的振动信号进而分析，如申请号为2015104909183的中国专利申请，其虽然具有较高的检测精度，但是其仍然存在一定的问题，主要表现为：
（1）振动传感器与滤波放大器通过数据线连接，有线连接的方式对于刀头的自转运动产生干涉，因此使用场景受到限制。
（2）振动传感器安装在铣刀的主轴的一侧，而当铣刀需要旋转加工时，则振动传感器的重量又会导致铣刀出现动不平衡的情况，易产生振动，导致振动传感器的检测值产生偏差，影响判断精度，同时动不平衡也会产生噪音及对轴承等其他部件产生损害，影响机床的使用寿命，尤其是在高转速（不小于13000转/分）的工作条件下，这种动不平衡的影响就更加严重。
（3）由于振动传感器暴露在复杂的加工环境中，振动传感器极易受到水、粉尘、切削液的侵蚀，影响了其使用的稳定性。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种通过使振动检测传感模块内置于刀柄中，并通过外置的天线进行信号的无线传输，以实现振动信号的无线、在线监测与动平衡的有效统一的数控机床刀头寿命在线监测装置及数控机床。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
数控机床刀头寿命在线监测装置，包括金属刀柄，所述金属刀柄内设置有无线振动传感单元，所述无线振动传感单元的天线为片状且显露在外。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述无线振动传感单元包括集成有振动传感芯片、信号采集电路、MCU及无线通信模块的主板和蓄电池，所述无线通信模块连接天线。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述金属刀柄的中间区域开设有安装槽，所述主板固定在所述安装槽中靠近所述金属刀柄的刀头连接端，且通过防水胶体密封，所述蓄电池位于所述防水胶体中。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述防水胶体具有透光性，所述主板上集成有一组朝向所述安装槽的槽口的状态指示灯。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述主板与所述金属刀柄的轴线垂直，且其轴线与所述金属刀柄的轴线的间距在0±0.5mm，其上的振动传感芯片朝向所述金属刀柄的刀头连接端。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述振动传感芯片的零点位于所述金属刀柄的轴线上。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述蓄电池的质心位于所述安装槽槽口所在的半幅金属刀柄区域。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述主板上设置有充电电路，所述主板与所述金属刀柄上设置的充电接口电连接，所述充电接口由防护盖保护。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，所述天线通过粘结力不低于180MPa的胶黏物贴附于所述金属刀柄的外侧壁处。
优选的，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置中，还包括与所述无线振动传感单元通过网络通信的云服务端和/或用户终端。
数控机床，包括机床主体，还包括
上述任一的数控机床刀头寿命在线监测装置，用于安装刀头及连接机床主体；
金属刀柄库，包括至少一个用于数控机床刀头寿命在线监测装置放置和/或充电的结构；
机械手，能够进行数控机床刀头寿命在线监测装置的卸载、移动和安装；
数控装置，根据所述数控机床刀头寿命在线监测装置测得的蓄电池电量数据及刀头寿命数据控制机械手进行机床主体上的数控机床刀头寿命在线监测装置的切换。
本发明技术方案的优点主要体现在：
本方案设计精巧，结构简单，采用无线振动传感单元进行数据的无线传输，有效的解决了数据的有线传输方式无法应用于需要自转的刀头的应用场景，应用的灵活性更加，同时将无线振动传感单元置于金属刀柄的内部，相对于置于金属刀柄表面对动平衡的影响大大降低，另外结合外露的片状天线，有效的避免了金属材质金属刀柄对无线信号的屏蔽，保证了数据传输的可靠性，片状的天线也更易于安装和减小对动平衡的影响。
通过对主板及蓄电池的安装位置的巧妙设计，进一步减小了无线振动传感单元对金属刀柄动平衡的影响，保证了金属刀柄的有效运行，避免了因动不平衡产生的振动对检测精度的干扰，且有效的适应了高速转动加工环境的要求。
使振动传感芯片尽量的靠近刀头，同时使其零点在金属刀柄的轴线上，从而能够更加精确的采集振动信号，保证检测数据的精度和分析的准确性，并且能够有效的满足高转速下的检测要求。
采用防水胶体填充安装槽，能够有效的对无线振动传感单元进行防护，避免无线振动传感单元暴露在水、切屑液、粉尘等环境中影响其使用稳定性，保证了整个检测装置运行的稳定性和可靠性，同时使其具有透光性，便于直接进行状态显示灯的观察。
通过对防水胶的优选，能够有效的保证天线贴装的牢靠性和耐冲击性，避免在高速转动下出现松脱导致无法正常使用的问题。
充电接口的设置为更换后无线振动传感单元的充电提供了极大的便利，同时，防护盖的设计有效的对充电接口进行了保护避免其受损，并且，通过对防护盖的有效的设计，能够有效的与金属刀柄库中的充电插头配合实现自动的充电作业，从而极大的提高了设备的自动化程度。
附图说明
图 1 是本发明的示意图；
图 2 是本发明的无线振动传感单元的示意图；
图3是本发明的电量检测电路的电路示意图；
图4是本发明的数控机床刀头寿命在线监测装置中防护盖的第一种实施例示意图；
图5是本发明的数控机床刀头寿命在线监测装置中防护盖的第二种实施例示意图；
图6是本发明的本发明的数控机床刀头寿命在线监测装置中防护盖的第三种实施例示意图；
图7是本发明的数控机床刀头寿命在线监测装置及数控机床的示意图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。
下面结合附图对本发明揭示的数控机床刀头寿命在线监测装置，如附图1所示，包括金属刀柄1，所述金属刀柄1内设置有无线振动传感单元2，所述无线振动传感单元2的天线21为片状且显露在外。
其中，所述金属刀柄1可以是已知的各种形式的金属刀柄，如，HSK金属刀柄、KM金属刀柄、NC5金属刀柄及CAPTO金属刀柄等，它们的具体形状为参数为已知技术，不再赘述，在其他实施例中，也可以是其他的可以与轴连接的旋转体结构。
如附图2所示，所述无线振动传感单元2包括主板22、振动传感芯片23、信号采集电路24、MCU25、无线通信模块26及蓄电池27，所述主板22可以是已知的各种材质的印刷电路板，其双面均布设有电路结构，同时其上开设有一组用于与金属刀柄连接的安装孔221。
所述振动传感芯片23、信号采集电路24、MCU25及无线通信模块26均集成于所述主板22上，所述振动传感器芯片23优选是MEMS三轴加速度传感器芯片，当然也可以是其他形式的各种振动传感器；所述信号采集电路24采用抗混叠滤波器和高速AD转换器实现振动数据的精确和快速采集；所述MCU25优选采用32位处理器，并且具有超低的功耗；所述无线通信模块26可以是已知的各种通信方式的无线收发模块，如蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、LoRa等，优选采用Wi-Fi模块，并且所述无线通信模块26连接天线21。
所述天线21优选为FPC无线天线，当然也可以是其他形式的片状天线，之所以采用片状天线是由于相对于其他类型的天线，如杆状，片状天线具有更大的安装面积，便于后续加工时，更加稳定的通过黏贴的方式贴附在金属刀柄的外表面，并且在金属刀柄的自转过程中，片状天线的稳定性更佳，同时对金属刀柄的动平衡的影响也微乎其微。
所述蓄电池27用于为整个无线振动传感单元2供电，其可以集成在所述主板22上，也可以不集成在所述主板22上，优选如附图1、附图2所示，所述蓄电池27不集成于主板22上且通过导线及接头（图中未示出）与所述主板22连接，分离的结构有利于减小主板22的尺寸，从而便于节约主板22所需的安装空间和充分利用金属刀柄的轴向空间进行安装。
另外，如附图2所示，在所述主板22上集成有一组用于显示无线振动传感单元2的各种工作状态的状态指示灯28，如进行启停状态、蓄电池电量状态、振动传感芯片状态、故障状态等情况的显示，它们可以是LED、OLED等能够发光的器件。
在将所述无线振动传感单元2与所述金属刀柄1连接时，如附图1所示，具体是在所述金属刀柄1的中间区域的侧壁上开设有安装槽11，所述主板22通过穿过所述安装孔221的螺钉15固定在所述安装槽11中靠近所述金属刀柄1的刀头连接端12的一端内壁上，从而保证了主板安装的稳定性和后续检测的精度，当然其也可以通过胶粘等形式固定在安装槽11中。
另外，在将所述无线振动传感单元2安装至安装槽11中时，使所述主板22与所述金属刀柄1的轴线垂直，且其轴线与所述金属刀柄1的轴线的间距在0±0.5mm，其上的振动传感芯片23朝向所述金属刀柄1的刀头连接端12，这样可以使振动传感芯片23尽量靠近振动源，从而有利于振动传感芯片准确的感应到细微的振动，以保证检测精度。
同时，由于本方案的无线振动传感单元2采用了三轴加速度传感芯片，因此，在振动传感芯片23安装时，尽量使其与所述金属刀柄1共轴，从而使所述三轴加速度传感芯片的零点位于所述金属刀柄的自转轴（轴线）上，这是因为，根据公式
其中，a为加速度，r为传感器偏离自转轴的距离，为角加速度。
从公式可以看出，加速度的直流分量与r成正比，如果三轴加速度传感芯片的零点不在自转轴上那么垂直于自转轴平面的两轴加速度测量值具有一个与转速相关的直流分量，导致在高转速时，有可能超出传感器的量程范围，从而导致无法有效检测的问题，同时对检测精度也带来一定的影响。
如附图1所示，所述安装槽11通过防水胶体3填充密封，所述蓄电池27同样置于所述安装槽内11中并位于防水胶体3中，采用防水胶体3包裹主板22及蓄电池7，一来可以使它们位置固定并且限制它们的移动自由度，避免它们出现位置松动，另一方面，所述防水胶体3能够对整个无线振动传感单元2进行有效的防护，避免机床加工环境中的水、烟尘、切削液等对无线振动传感单元2中的各模块及电路产生损害，影响其使用寿命和监测的精度
同时，为了能够便于观察到所述主板22上的状态指示灯28的指示状态，在将主板22安装到所述安装槽时，使所述状态指示灯28朝向所述安装槽11的槽口，并且使所述防水胶体3具有透光性，从而状态指示灯28发出的光能够透过防水胶体3以便被直观的观察到。
当然在其他实施例中，为了对所述安装槽11中的无线振动传感单元2进行防护，也可以通过窗口（图中未示出）遮盖所述安装槽11的槽口，并且，所述窗口可以是有机玻璃盖板或亚克力板或钢化玻璃或金属板，并且使所述天线21设置在所述窗口上。
进一步，由于在所述金属刀柄1上开设有槽口，并且安装了无线振动传感单元2及防水胶体3等，这就导致金属刀柄1的质心发生变化，从而影响到金属刀柄1在转动过程中的动平衡，因此在进行所述无线振动传感单元2的安装时，使所述蓄电池27及集成后的主板22的质心位于所述安装槽11槽口所在的半幅金属刀柄区域，这是由于，开槽区域的质量减小，因此，需要通过蓄电池27、集成后的主板22及防水胶体来弥补相应的重量。
当然，在无线振动传感单元2和金属刀柄1完成组装后，需要对所述金属刀柄1进行动平衡测试，当出现不平衡时进行调整，具体，可以在金属刀柄1上预留一组配重孔，优选在3-36个，利用动平衡配重仪，把孔位输入仪器中，仪器校准配重后，根据给出的相应孔位需要增加的配重螺丝，完成动平衡调节，以避免不平衡产生的振动对检测精度及其他部件产生的不利影响。
进一步，由于所述蓄电池27是封装在防水胶体3中，无法取出进行充电，因此，如附图1、附图2所示，在所述主板22上还集成有充电电路29，所述主板22和金属刀柄1的安装端13（与刀头安装端相反的另一端）设置的充电接口210通过导线和接线器电连接，所述导线以所述金属刀柄1上原有的通孔为走线通道，并且，所述防水胶体3同样可以填充所述主板22和蓄电池27之间的走线通道，从而可以通过所述充电接口210及充电电路29进行蓄电池27的充电，所述充电接口210可以是各种可行的接口或插口，例如各种USB接口、车载充电器接口、电动汽车充电接口、电脑电源接口等。
另外，为了保证所述无线振动传感单元2的供电稳定性，避免蓄电池27电量过低无法供电，影响无线振动传感单元2的正常使用，还需要对蓄电池27的电量进行实时监控，因此一种可行的方式是使所述充电电路29具备蓄电池电量检测功能，当然，在其他实施例中，在所述主板22上也可以单独集成有用于检测蓄电池27电量的电量检测电路。
如附图3所示，所述电量检测电路包括与所述蓄电池27的负极连接的分流器FL，蓄电池27的电流流过分流器FL后在其两端形成压降,所述分流器FL的另一端接地，且所述分流器FL和蓄电池27的公共连接点与所述第一运放器U1的同相端连接，所述第一运放器U1的反相端与其输出端连接构成电压跟随器，所述第一运放器U1的输出端通过电阻R1连接第二运放器U2的同相端，所述第二运放器U2的同相端还通过电阻R2接地，所述第二运放器U2的反相端通过电阻R4接其输出端以及通过电阻R3接地，当对蓄电池27充电时，第二运放器U2输出正电压信号，当蓄电池27供电时，第二运放器U2输出负电压信号,所述第二运放器U2的输出端与信号极性转换器M的输入端连接，其用于对所述第二运放器U2输出的电压信号进行判断，所述信号极性转换器M的输出端连接所述MCU25，所述MCU25根据电压信号实时计算蓄电池27的剩余电量。
上述的电量检测电路工作时，当蓄电池26供电时，放电电流为I放，所述第一运放器U1采集的电压信号经过第二运放器U2放大后传送到正向输入端，所述信号极性转换器M对电流的方向进行判断并将负电压转化为正电压后传送到所述MCU25，所述MCU25对电压信号进行处理计算，所述放电电流随时间的推移而变化，当放电电流I放1时，所述MCU25计时为t1，当放电电流为I放2时，所述MCU25计时为t2，当所述放电电流为I放n时，所述MCU25计时为tn，因此，总放电量为：
Q放＝t1×I放1+t2×I放2+……+tn×I放,n
则剩余电量Q剩＝Q总-Q放。
从而可以有效的计算出蓄电池27的剩余电量情况，以便通过所述MCU25及时发出报警信号以保证供电的稳定性。
采用这种结构的电量检测电路，由于所述第一运放器U1构成的电压跟随器能够起到缓冲、隔离的作用，使所述电压跟随器的输入输出电压相同而不衰减电压，提高负载能力；并且，与霍尔式传感器相比，有利于降低设备成本，并且能够有效的克服霍尔式传感器易受温度等环境因素影响的问题。
并且，由于加工环境的复杂性，为了避免烟尘、水、切屑液等进入所述充电接口210产生损害，在所述安装端13还设置有防护盖4，在一种可行的实施例中，如附图4所示，所述防护盖4是可嵌入并密封所述充电接口的密封件或可螺栓在安装端的螺帽等，但是在这种结构中，当对数控机床刀头寿命在线监测装置的蓄电池27进行充电时，需要人工或通过机械手等将防护盖4取下后才能与充电插头连接，而人工操作就无法实现整个设备全过程的自动化运行，而增加机械手等一来增加了设备结构，二来还需要通过定位设备来确定防护盖4的位置，这就增加了操作难度。
在另一种可行的实施例中，如附图5所示，所述防护盖4可以采用共轴设置在所述安装端13的电子快门，所述电子快门连接所述MCU25，当需要充电时，通过MCU发出打开信号可以将电子快门打开以进行充电，不充电时，关闭所述电子快门即可对充电接头进行保护，同时电子快门的结构便于与所述金属刀柄1共轴安装从而保证金属刀柄的动平衡。
当然，在另一种可行的实施例中，如附图6所示，所述防护盖4可以是一密封所述充电接口的进口且可伸入到所述充电接口内的密封件41，所述密封件41的一端连接一弹簧42，所述弹簧42的另一端抵靠或固定在所述金属刀柄1的通孔的孔壁处，同时，所述充电接口210的接触端子位于所述充电接口的侧壁位置或者凹设在所述充电接口的侧壁位置。
常态下，所述弹簧42使所述密封件封堵所述充电接口，充电时，插头推动所述密封件移动，从而其可以插入到充电接口中，并且插头上的接触端子可以具有伸出结构，从而插入充电接口210中的插头上的接触端子在伸出与充电接口侧壁处的接触端子配接，从而可以实现自动充电，这种结构相对于上述的电子快门，结构更加简单，且不需要电控结构，更加易于实现。
进一步为了保证信号传输的稳定性及安装的便利性，所述天线21设置于所述金属刀柄1的外侧壁14处，具体是靠近所述安装槽区域的位置，从而可以方便走线，并且其通过胶黏剂黏贴在所述外侧壁14处，所述胶黏剂优选为粘结力不小于180MPa的胶黏物，优选为耐冲抗剥的a-氰基丙烯酸酯粘接剂，当然也可以通过其他的形式固定在相应位置，如焊接、螺栓连接等。
另外，为了便于进行远程控制和用户操作，如附图7所示，所述的数控机床刀头寿命在线监测装置还包括与所述无线振动传感单元2通过网络5通信的云服务端6和/或用户终端7，所述用户终端7可以是各种安装有相应的WEB软件或者APP的计算机、智能手机、PDA、PAD或下述的数控装置等。
本发明同时揭示了数控机床，如附图7所示，包括机床主体40，还包括上述的数控机床刀头寿命在线监测装置10、金属刀柄库20、机械手30及数控装置（图中未示出），
其中，所述数控机床刀头寿命在线监测装置10用于安装刀头50且可拆卸的组装到所述机床主体40上。
所述金属刀柄库20包括至少一个用于数控机床刀头寿命在线监测装置10放置和/或充电的结构，其可以是已知的各种金属刀柄库20，并且在金属刀柄库20的各金属刀柄放置位处设置有与所述充电接口匹配的充电插头（图中未示出）。
所述机械手30能够进行数控机床刀头寿命在线监测装置10的卸载、移动和安装，具体是将机床主体40上的数控机床刀头寿命在线监测装置10取下并移动到所述金属刀柄库20中以及将金属刀柄库20中的一个电量充沛的数控机床刀头寿命在线监测装置10组装到所述机床主体上，附图7中仅仅是机械手30的一种示意，其可以是各种可行的结构，如具有两个夹爪且设置在六轴机器人上的机械手。
所述数控装置根据所述数控机床刀头寿命在线监测装置10测得的蓄电池电量数据及刀头寿命数据控制机械手30进行机床主体上的数控机床刀头寿命在线监测装置10的切换。
工作时，所述振动传感芯片23实时的测量金属刀柄1在加工过程中的细微振动，并通过信号采集电路24对振动信号进行采集处理后通过无线通信模块26及天线21传输到网关，然后通过网络上传到所述云服务端6，并在所述云服务端6对振动数据进行分析建模，例如分析加速度峰峰值、速度RMS值、位移峰峰值、峭度值振动特征值等特征，从而实现对刀头的寿命进行在线状态检测，当分析振动数据达到设定的阀值时，通过声、光、电等方式进行报警，同时由所述数控装置发信号给所述机床主体停机，并控制所述机械手进行数控机床刀头寿命在线监测装置10的更换，并重新启动机床主体。
同时，所述电量检测电路实时检测蓄电池27的剩余电量，但蓄电池的剩余电量低于设定阈值时，所述数控装置控制同样控制所述机床主体停机，并控制所述机械手进行数控机床刀头寿命在线监测装置10的更换到金属刀柄库中进行充电，并重新启动机床主体。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：包括金属刀柄（1），所述金属刀柄（1）内设置有无线振动传感单元（2），所述无线振动传感单元（2）的天线（21）为片状且显露在外。
2.根据权利要求1所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述无线振动传感单元（2）包括集成有振动传感芯片（23）、信号采集电路（24）、MCU（25）及无线通信模块（26）的主板（22）和蓄电池（27），所述无线通信模块（26）连接天线（21）。
3.根据权利要求2所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述金属刀柄（1）的中间区域开设有安装槽（11），所述主板（22）固定在所述安装槽（11）中靠近所述金属刀柄（1）的刀头连接端（12）的一端，且通过防水胶体（3）密封，所述蓄电池（27）位于所述防水胶体（3）中。
4.根据权利要求3所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述防水胶体（3）具有透光性，所述主板（22）上集成有一组朝向所述安装槽（11）的槽口的状态指示灯（28）。
5.根据权利要求2所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述主板（22）与所述金属刀柄（1）的轴线垂直，且其轴线与所述金属刀柄（1）的轴线的间距在0±0.5mm，其上的振动传感芯片（23）朝向所述金属刀柄（1）的刀头连接端（12）。
6.根据权利要求2所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述振动传感芯片（23）的零点位于所述金属刀柄（1）的轴线上。
7.根据权利要求2所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述蓄电池（27）的质心位于所述安装槽（11）槽口所在的半幅金属刀柄区域。
8.根据权利要求2所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述主板（22）上设置有充电电路（29），所述主板（22）与所述金属刀柄（1）上设置的充电接口（210）电连接，所述充电接口（210）由防护盖（4）保护。
9.根据权利要求1所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：所述天线（21）通过粘结力不低于180MPa的胶黏物贴附于所述金属刀柄（1）的外侧壁（14）处。
10.根据权利要求1-9任一所述的数控机床刀头寿命在线监测装置，其特征在于：还包括与所述无线振动传感单元（2）通过网络（5）通信的云服务端（6）和/或用户终端（7）。
11.数控机床，包括机床主体，其特征在于：还包括权利要求1-10任一所述的数控机床刀头寿命在线监测装置（10），用于安装刀头及连接机床主体；
金属刀柄库（20），包括至少一个用于数控机床刀头寿命在线监测装置（10）放置和/或充电的结构；
机械手（30），能够进行数控机床刀头寿命在线监测装置（10）的卸载、移动和安装；
数控装置，根据所述数控机床刀头寿命在线监测装置（10）测得的蓄电池电量数据及刀头寿命数据控制机械手（30）进行机床主体上的数控机床刀头寿命在线监测装置（10）的切换。
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