一种数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置的制作方法

本发明属于数控刀具，具体是一种数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置。

背景技术：

1、数控切削加工过程中，刀具磨损是不可避免的常态加工损耗，刀具的磨损状态直接决定工件加工尺寸精度、表面成型质量与刀具整体使用寿命，因此对刀具磨损状态进行有效监测与调控是高精度数控加工的核心管控环节。目前行业内针对刀具磨损的检测方式多采用人工目检、定时抽检以及固定周期换刀的被动管控模式。

2、例如公开号为cn217776421u的一种用于精确调节镗刀的测量装置，包括第一刀架，所述第一刀架的外壁固定连接有固定装置，所述固定装置包括第一活动块、第一支撑板、第一开口槽、第一夹紧块、第一固定块、第二固定块、第二夹紧块。通过设置固定装置，手动将第一活动块插入到第一刀架的内部，达到了方便固定镗刀杆，避免螺栓卡接容易造成螺栓滑丝现象，导致无法进行正常的测量。

3、但上述装置属于离线检测设备，仅能够在设备停机、刀具拆卸完成后开展检测作业，无法在机床正常切削加工过程中对刀具磨损状态进行实时在线采集与动态监测，难以满足连续化、自动化数控加工的生产需求，且现有传统刀具磨损监测结构普遍采用单一传感采集模式，未设置独立的工况采集区域与基准自检对照结构，在实际使用过程中传统监测设备无法区分传感器自身松动、信号漂移、元件失灵的故障数据与刀具真实磨损产生的工况数据变化，极易出现传感器失效导致的监测数据失真情况，无法保障刀具磨损监测数据的真实性与准确性。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，包括同轴竖向对位装配的上端定位卡箍盘、下端刀头卡箍盘，且上端定位卡箍盘固定装配于刀轴端，下端刀头卡箍盘固定装配于刀头端，还包括：监测自检智控组件及密封减震防护组件；

3、所述监测自检智控组件套设装配于刀轴外壁并与上端定位卡箍盘匹配组装，所述监测自检智控组件包含两组对称抱合式对开式抱箍基体，两组所述对开式抱箍基体合围形成包覆刀轴的环形整体，所述对开式抱箍基体内部由环形分层隔板分隔形成双层独立腔体，所述双层独立腔体靠近刀轴一侧为内腔、远离刀轴一侧为外腔，所述内腔、外腔内部均固定安装有定位支架，各所述定位支架上分别刚性固定有多维传感检测器，内腔所设的所述多维传感检测器为切削工况采集传感器，外腔所设的所述多维传感检测器为基准自检传感器，与内腔所设的多维传感检测器形成成对反向自检结构；

4、所述环形分层隔板中部贯通开设安装仓体，安装仓体内部固定装配传感器自检器，所述传感器自检器为标准化激励模组，能够同步向内腔、外腔两组多维传感检测器输出统一幅值的标准激励信号。

5、优选地，所述对开式抱箍基体水平向两侧一体对称延伸成型耳板，各所述耳板贯穿开设用于穿设锁紧螺栓的螺栓锁紧贯通孔，通过螺栓穿过螺栓锁紧贯通孔锁紧两组对开式抱箍基体，用于实现监测自检智控组件与刀轴的可拆卸抱箍固定。

6、优选地，所述上端定位卡箍盘与监测自检智控组件的对接端面之间装配密封减震防护组件，所述密封减震防护组件包含开设于上端定位卡箍盘对接端面的环形密封限位凹槽，所述环形密封限位凹槽内部嵌装弧形弹性密封胶圈，所述弧形弹性密封胶圈上下端面分别对称固定延长密封片。

7、优选地，两组所述对开式抱箍基体朝向上端定位卡箍盘的端部分别一体成型环形对位嵌装凸台，所述环形对位嵌装凸台嵌入环形密封限位凹槽并与弧形弹性密封胶圈过盈密封配合，通过弧形弹性密封胶圈、延长密封片实现装配面的防尘防水密封，同时隔断切削振动由上端定位卡箍盘传递至对开式抱箍基体外腔，保障基准自检传感器数据稳定。

8、优选地，所述弧形弹性密封胶圈与延长密封片为同种弹性密封材质，且延长密封片沿弧形弹性密封胶圈的弧形端面双向延展。

9、优选地，所述环形对位嵌装凸台整体为环形环状凸起结构，且环形对位嵌装凸台外轮廓与环形密封限位凹槽内部轮廓相适配，用于长期维持密封结构完整性。

10、优选地，所述环形分层隔板整体呈完整环形片状结构，所述环形分层隔板为缓震材质。

11、优选地，所述安装仓体的开设位置位于内腔、外腔两组多维传感检测器的居中位置，居中布置的传感器自检器用于将激励信号同步传递至两侧腔体的多维传感检测器，避免自检校验过程中信号输出存在时差。

12、优选地，所述内腔布置的多维传感检测器包含切削力传感器、振动传感器及声发射传感器，用于实时采集刀具切削过程中的力、振动、声发射信号。

13、优选地，所述传感器自检器输出的标准激励信号可同步作用于力传感、振动传感、声发射传感三类采集单元，外置集成控制终端通过比对内腔传感器与外腔传感器对同一标准激励信号的响应幅值与相位差，当差值超出预设阈值时判定内腔传感器故障，反之则根据内腔采集的工况信号计算刀具磨损量。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

15、本发明通过设置对开式抱箍基体、环形分层隔板、内腔以及外腔结构的配合，在传感监测结构内部形成双层独立腔体空间，分别布置工况采集传感器与基准自检传感器，实现切削工况监测与传感器自检校验的同步运行，有效解决传统刀具磨损监测设备无法区分传感器故障与刀具真实磨损的问题，避免因传感器失效导致监测数据失真，保障刀具磨损监测数据的真实性与准确性，系统可依托精准校验后的监测数据完成刀具磨损量核算，进而实现加工参数的动态智能补偿，有效提升数控加工的整体精度与加工稳定性；

16、本发明通过设置安装仓体、传感器自检器以及成对布置的多维传感检测器结构的配合，利用居中布置的标准化激励模组同步向内外腔体传感器输出统一激励信号，实现多类型传感器的同步一体化自检校验，消除多组传感器自检时差与校验标准不统一的缺陷，大幅提升传感器故障识别的精准度与稳定性；

17、本发明通过设置环形密封限位凹槽、弧形弹性密封胶圈、延长密封片以及环形对位嵌装凸台组成的密封减震防护组件结构的配合，利用过盈密封配合结构实现装置对接位置的全方位密封防护，阻挡切削液、铁屑等杂质侵入设备内部，同时配合缓震材质的环形分层隔板形成双重隔震体系，有效隔绝切削振动对基准传感器的干扰，保障监测与自检工作长期稳定开展，降低设备故障率与维护成本。

1.一种数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，包括同轴竖向对位装配的上端定位卡箍盘（1）、下端刀头卡箍盘（2），且上端定位卡箍盘（1）固定装配于刀轴端，下端刀头卡箍盘（2）固定装配于刀头端，其特征在于：还包括：监测自检智控组件（3）及密封减震防护组件（4）；

2.根据权利要求1所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述对开式抱箍基体（300）水平向两侧一体对称延伸成型耳板（306），各所述耳板（306）贯穿开设用于穿设锁紧螺栓的螺栓锁紧贯通孔（307），通过螺栓穿过螺栓锁紧贯通孔（307）锁紧两组对开式抱箍基体（300），用于实现监测自检智控组件（3）与刀轴的可拆卸抱箍固定。

3.根据权利要求1所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述上端定位卡箍盘（1）与监测自检智控组件（3）的对接端面之间装配密封减震防护组件（4），所述密封减震防护组件（4）包含开设于上端定位卡箍盘（1）对接端面的环形密封限位凹槽（400），所述环形密封限位凹槽（400）内部嵌装弧形弹性密封胶圈（401），所述弧形弹性密封胶圈（401）上下端面分别对称固定延长密封片（402）。

4.根据权利要求3所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：两组所述对开式抱箍基体（300）朝向上端定位卡箍盘（1）的端部分别一体成型环形对位嵌装凸台（403），所述环形对位嵌装凸台（403）嵌入环形密封限位凹槽（400）并与弧形弹性密封胶圈（401）过盈密封配合，通过弧形弹性密封胶圈（401）、延长密封片（402）实现装配面的防尘防水密封。

5.根据权利要求4所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述弧形弹性密封胶圈（401）与延长密封片（402）为同种弹性密封材质，且延长密封片（402）沿弧形弹性密封胶圈（401）的弧形端面双向延展。

6.根据权利要求5所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述环形对位嵌装凸台（403）整体为环形环状凸起结构，且环形对位嵌装凸台（403）外轮廓与环形密封限位凹槽（400）内部轮廓相适配。

7.根据权利要求1所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述环形分层隔板（303）整体呈完整环形片状结构，所述环形分层隔板（303）为缓震材质。

8.根据权利要求1所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述安装仓体（304）的开设位置位于内腔、外腔两组多维传感检测器（302）的居中位置，居中布置的传感器自检器（305）用于将激励信号同步传递至两侧腔体的多维传感检测器（302）。

9.根据权利要求1所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述内腔布置的多维传感检测器（302）包含切削力传感器、振动传感器及声发射传感器。

10.根据权利要求1所述的数控刀具磨损在线监测与智能补偿装置，其特征在于：所述传感器自检器（305）输出的标准激励信号可同步作用于力传感、振动传感、声发射传感三类采集单元。