具有实时感知监测系统的智能金刚石刀具及其配对刀体

摘要

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。本发明用于超精密切削加工及其过程实时监测。

主权项

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（1）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（1）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。