【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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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；
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 20946Biblioteka Baidu035 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。
(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
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。
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。
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；
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；
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；
( 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
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
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CN 209466035 U
权 利 要 求 书
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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
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。
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。
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；
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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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。
(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
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。
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。
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；
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；
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；
( 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
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
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权 利 要 求 书
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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
权利要求书2页 说明书8页 附图6页
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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。
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。