【CN209466035U】一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统【专利】
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9 .根据权利要求8所述的多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，所述控制器包括 功率放大器、数据采集卡以及监测模块；
所述振动传感器、所述声发射传感器以及所述切削力传感器分别与所述功率放大器的
2
CN 20 页
输入端电连接，且传输信号至所述功率放大器； 所述功率放大器的输出端和所述数据采集卡的输入端电连接，所述数据采集卡的输出
所述锁紧件为两组 ，且包括第一锁紧组 和第二锁紧组 ，所述第一锁紧组穿过所述第一 固定壁的 调节条形孔 ，且与所述第一抵接部抵接 ，所述第二锁紧组穿过所述第二固定壁的 调节条形孔，且与所述第二抵接部抵接。
6 .根据权利要求4所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述活动压板的端部包括第 一安装部和第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部能够与切削刀具的靠近刀头位 置 相对应 ，所述振动传感器固定于所述第一安装部 ，所述声发射传感器固定于所述第二安 装部。
所述第二固定件为U字型结构，且包括卡设槽，所述固定段插设于所述卡设槽且与所述 第二固定件固定连接。
4 .根据权利要求1所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述固定刀台包括台本体、 活动压板以及锁紧件；
所述台 本体固 定设置于所述 切削 力传感器 ，且开设有刀具安装孔 ，所述台 本体具有 相 邻的第一固定壁和第二固定壁，所述第一固定壁和所述第二固定壁均开设有调节条形孔；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )实 用新型专利
(21)申请号 201920091081 .9
(22)申请日 2019 .01 .18
(73)专利权人 四川大学 地址 610065 四川省成都市一环路南一段 24号四川大学制造科学与工程学院
(72)发明人 龙重旺 于淼 赵武 万浩 陈领 郭鑫 张凯 于泽源 杜琳 蒋薇 吴年汉
状态监测系统 ( 57 )摘要
本实 用新型公 开了一 种三合一 传感器夹具 及多模态刀具磨损状态监测系统 ，涉及切削加工 监测技术领域。该三合一传感器夹具包括夹具本 体、固定刀台、振动传感器、声发射传感器以及切 削 力 传 感 器 。切削 力 传 感 器 固 定 设 置 于 夹 具 本 体 ，固 定刀台固定设置于 切削 力传感器 ，固定刀 台具有安装切削刀具的安装空间 ，振动传感器和 声发射传感器用于固定在切削刀具上。多模态刀 具磨损状态监测系统包括数控机床、控制器以及 三合一传感器夹具。三合一传感器夹具固定设置 于数控机床 ，三 种传感器均与控 制器电 连接 ，该 夹具设计合理 ，集成了三种传感器 ，能 够实时准 确的 检 测数据信号 ，保证精度 ，实现 切削监 测系 统的前端监测功能 ，提升测量稳定性。
权利要求书2页 说明书8页 附图6页
CN 209466035 U
CN 209466035 U
权 利 要 求 书
1/2 页
1 .一种三合一传感器夹具，其特征在于，包括夹具本体、固定刀台、振动传感器、声发射 传感器以 及切削 力传感器 ，所述夹具本体包括安装面 ，所述 切削 力传感器固定设置于所述 安装面 ，所述固定刀台固定设置于所述 切削 力传感器背离所述安装面的 一 侧 ，所述固定刀 台具有安装切削刀具的安装空间，所述振动传感器和所述声发射传感器用于固定在切削刀 具上。
(74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理 事务所(普通合伙) 11371
代理人 李佳
(51)Int .Cl . B23Q 17/09(2006 .01)
( ESM )同样的发明创造已同日申请发明专利
(10)授权公告号 CN 209466035 U (45)授权公告日 2019.10.08
( 54 )实用新型名称 一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损
所述活 动压板嵌设于所述 刀具安装孔 ，且 用于 和切削 刀具的 刀柄配合 ，所述锁紧 件穿 过所述调节条形孔且抵接于所述活动压板。
5 .根据权利要求4所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述活动压板的横截面为L 型结构，所述活动压板包括第一抵接部和第二抵接部，所述第一抵接部和所述第二抵接部 形成用于和切削刀具的刀柄相匹配的夹角；
所述机床运动板卡接收所述监测模块发出的指令，并控制所述数控机床动作。
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CN 209466035 U
说 明 书
1/8 页
一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统
技术领域 [0001] 本实用新型涉及切削加工监测技术领域，具体而言，涉及一种三合一传感器夹具 及多模态刀具磨损状态监测系统。
背景技术 [0002] 切削加工监测是实现智能制造的关键技术，配备了切削加工监测系统的数控机床 可以准确及时地反应加工状态及刀具的磨损状态，通过对加工过程中的切削力、声发射及 振动情况进行监测、分析，可以更为可靠地了解加工过程的刀具磨损状态，以便加工人员合 理 调整加工条件 ，能 够减少停机时间 ，从而延长刀具寿命 ，降 低加工成本 ，保证加工精度以 及降低机床的能量消耗。 [0003] 然而，切削测力仪实现了加工过程中切削三向力的监测，进而可以判断切削状态 的 一定变化趋势 ，但是 ，无法反应刀具内部的 剪 切、应变等情况 ，不能 作为刀具磨损判别的 准确依据；声发射信号包含了丰富的切削状态信息，且刀具破损前后信号变化十分明显，但 是，在磨损阶段对各项加工状态变化不够敏感；振动信号包含了许多加工过程特征，但振动 信号受切削条件及机床状态影响，单凭振动信号难以精确确定刀具磨损情况。 [0004] 因此，研究切削力、声发射以及振动与刀具的关系，分析出刀具在加工过程中的磨 损状态，以便合理的调整加工条件，从而延长刀具寿命。
2 .根据权利要求1所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述夹具本体包括固定连接 的第一固定件和第二固定件，所述安装面位于所述第一固定件，所述第二固定件位于所述 第一固定件的固定端，且所述第二固定件用于和机床的刀塔固定连接。
3 .根据权利要求2所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述第一固定件为Z字型结 构，且依次包括固定段、导向段以及安装段，所述安装面位于所述安装段靠近所述导向段的 一侧；
端 和所述监 测模块的 输入端电 连接 ，所述数 据采集卡接收 信号并 传输 信号至所述监 测模 块。
10 .根据权利要求9所述的多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，所述控制器还 包括机床运动板卡 ，所述机床运动板卡的 输入端与所述监 测模块电 连接 ，所述机床运动板 卡的输出端与所述数控机床电连接；
7 .根据权利要求6所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述第一安装部和所述第二 安装部沿所述活动压板的延伸方向分布，所述第二安装部相对于所述第一安装部靠近于端 部。
8 .一种多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，包括数控机床、控制器以及权利要 求1-7任意一项所述的三合一传感器夹具；
所述三合一传感器夹具固 定设置于所述数控机床的 刀塔 ，所述振动传感器 、所述声发 射传感器以及所述切削力传感器均与所述控制器电连接。
所述振动传感器、所述声发射传感器以及所述切削力传感器分别与所述功率放大器的
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CN 20 页
输入端电连接，且传输信号至所述功率放大器； 所述功率放大器的输出端和所述数据采集卡的输入端电连接，所述数据采集卡的输出
所述锁紧件为两组 ，且包括第一锁紧组 和第二锁紧组 ，所述第一锁紧组穿过所述第一 固定壁的 调节条形孔 ，且与所述第一抵接部抵接 ，所述第二锁紧组穿过所述第二固定壁的 调节条形孔，且与所述第二抵接部抵接。
6 .根据权利要求4所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述活动压板的端部包括第 一安装部和第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部能够与切削刀具的靠近刀头位 置 相对应 ，所述振动传感器固定于所述第一安装部 ，所述声发射传感器固定于所述第二安 装部。
所述第二固定件为U字型结构，且包括卡设槽，所述固定段插设于所述卡设槽且与所述 第二固定件固定连接。
4 .根据权利要求1所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述固定刀台包括台本体、 活动压板以及锁紧件；
所述台 本体固 定设置于所述 切削 力传感器 ，且开设有刀具安装孔 ，所述台 本体具有 相 邻的第一固定壁和第二固定壁，所述第一固定壁和所述第二固定壁均开设有调节条形孔；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )实 用新型专利
(21)申请号 201920091081 .9
(22)申请日 2019 .01 .18
(73)专利权人 四川大学 地址 610065 四川省成都市一环路南一段 24号四川大学制造科学与工程学院
(72)发明人 龙重旺 于淼 赵武 万浩 陈领 郭鑫 张凯 于泽源 杜琳 蒋薇 吴年汉
状态监测系统 ( 57 )摘要
本实 用新型公 开了一 种三合一 传感器夹具 及多模态刀具磨损状态监测系统 ，涉及切削加工 监测技术领域。该三合一传感器夹具包括夹具本 体、固定刀台、振动传感器、声发射传感器以及切 削 力 传 感 器 。切削 力 传 感 器 固 定 设 置 于 夹 具 本 体 ，固 定刀台固定设置于 切削 力传感器 ，固定刀 台具有安装切削刀具的安装空间 ，振动传感器和 声发射传感器用于固定在切削刀具上。多模态刀 具磨损状态监测系统包括数控机床、控制器以及 三合一传感器夹具。三合一传感器夹具固定设置 于数控机床 ，三 种传感器均与控 制器电 连接 ，该 夹具设计合理 ，集成了三种传感器 ，能 够实时准 确的 检 测数据信号 ，保证精度 ，实现 切削监 测系 统的前端监测功能 ，提升测量稳定性。
权利要求书2页 说明书8页 附图6页
CN 209466035 U
CN 209466035 U
权 利 要 求 书
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1 .一种三合一传感器夹具，其特征在于，包括夹具本体、固定刀台、振动传感器、声发射 传感器以 及切削 力传感器 ，所述夹具本体包括安装面 ，所述 切削 力传感器固定设置于所述 安装面 ，所述固定刀台固定设置于所述 切削 力传感器背离所述安装面的 一 侧 ，所述固定刀 台具有安装切削刀具的安装空间，所述振动传感器和所述声发射传感器用于固定在切削刀 具上。
(74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理 事务所(普通合伙) 11371
代理人 李佳
(51)Int .Cl . B23Q 17/09(2006 .01)
( ESM )同样的发明创造已同日申请发明专利
(10)授权公告号 CN 209466035 U (45)授权公告日 2019.10.08
( 54 )实用新型名称 一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损
所述活 动压板嵌设于所述 刀具安装孔 ，且 用于 和切削 刀具的 刀柄配合 ，所述锁紧 件穿 过所述调节条形孔且抵接于所述活动压板。
5 .根据权利要求4所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述活动压板的横截面为L 型结构，所述活动压板包括第一抵接部和第二抵接部，所述第一抵接部和所述第二抵接部 形成用于和切削刀具的刀柄相匹配的夹角；
所述机床运动板卡接收所述监测模块发出的指令，并控制所述数控机床动作。
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CN 209466035 U
说 明 书
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一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统
技术领域 [0001] 本实用新型涉及切削加工监测技术领域，具体而言，涉及一种三合一传感器夹具 及多模态刀具磨损状态监测系统。
背景技术 [0002] 切削加工监测是实现智能制造的关键技术，配备了切削加工监测系统的数控机床 可以准确及时地反应加工状态及刀具的磨损状态，通过对加工过程中的切削力、声发射及 振动情况进行监测、分析，可以更为可靠地了解加工过程的刀具磨损状态，以便加工人员合 理 调整加工条件 ，能 够减少停机时间 ，从而延长刀具寿命 ，降 低加工成本 ，保证加工精度以 及降低机床的能量消耗。 [0003] 然而，切削测力仪实现了加工过程中切削三向力的监测，进而可以判断切削状态 的 一定变化趋势 ，但是 ，无法反应刀具内部的 剪 切、应变等情况 ，不能 作为刀具磨损判别的 准确依据；声发射信号包含了丰富的切削状态信息，且刀具破损前后信号变化十分明显，但 是，在磨损阶段对各项加工状态变化不够敏感；振动信号包含了许多加工过程特征，但振动 信号受切削条件及机床状态影响，单凭振动信号难以精确确定刀具磨损情况。 [0004] 因此，研究切削力、声发射以及振动与刀具的关系，分析出刀具在加工过程中的磨 损状态，以便合理的调整加工条件，从而延长刀具寿命。
2 .根据权利要求1所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述夹具本体包括固定连接 的第一固定件和第二固定件，所述安装面位于所述第一固定件，所述第二固定件位于所述 第一固定件的固定端，且所述第二固定件用于和机床的刀塔固定连接。
3 .根据权利要求2所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述第一固定件为Z字型结 构，且依次包括固定段、导向段以及安装段，所述安装面位于所述安装段靠近所述导向段的 一侧；
端 和所述监 测模块的 输入端电 连接 ，所述数 据采集卡接收 信号并 传输 信号至所述监 测模 块。
10 .根据权利要求9所述的多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，所述控制器还 包括机床运动板卡 ，所述机床运动板卡的 输入端与所述监 测模块电 连接 ，所述机床运动板 卡的输出端与所述数控机床电连接；
7 .根据权利要求6所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述第一安装部和所述第二 安装部沿所述活动压板的延伸方向分布，所述第二安装部相对于所述第一安装部靠近于端 部。
8 .一种多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，包括数控机床、控制器以及权利要 求1-7任意一项所述的三合一传感器夹具；
所述三合一传感器夹具固 定设置于所述数控机床的 刀塔 ，所述振动传感器 、所述声发 射传感器以及所述切削力传感器均与所述控制器电连接。