[发明专利]一种嵌入薄膜传感器的一体式车削力测量刀具系统

说明书

本发明涉及车削加工中的车削力测量技术，具体是一种嵌入薄膜传感器的一体式车削力测量刀具系统。本发明解决了现有车削力测量技术测量精度低、适用范围受限的问题。一种嵌入薄膜传感器的一体式车削力测量刀具系统，包括车刀刀杆、车刀刀片、第I沉头螺钉、方形弹性基片、薄膜传感器、惠斯通电桥模块、第II沉头螺钉、信号处理模块、PC机；车刀刀杆的四个侧面中部各开设有一个方形定位凹槽；每个方形定位凹槽的槽底中央均开设有一个跑道形凹槽；四个方形弹性基片分别嵌设于四个方形定位凹槽内；四个薄膜传感器分别磁控溅射沉积于四个方形弹性基片的外侧面中央。本发明适用于各种场合（例如实验室、生产现场等）下的车削加工。

技术领域

本发明涉及车削加工中的车削力测量技术，具体是一种嵌入薄膜传感器的一体式车削力测量刀具系统。

背景技术

在车削加工过程中，车削力直接影响着工艺系统的变形、刀具磨损、功率消耗以及切削热的产生。因此，车削力的测量对研究车削机理和指导实际车削加工具有十分重要的意义。在现有技术条件下，车削力的测量主要是采用应变式测力仪或压电式测力仪来实现的。然而，这两种测力仪由于自身结构所限，存在如下问题：其一，应变式测力仪存在的问题是：由于电阻应变片粘贴工艺的局限性，一方面导致其测量精度低，另一方面导致其不适合在高温环境下使用，由此导致其适用范围受限。其二，压电式测力仪存在的问题是：由于压电晶体单向性不够，导致其测量三向力时存在相互干涉、测量静态力时具有滞后性，由此导致其测量精度低。其三，应变式测力仪和压电式测力仪共同存在的问题是：体积较大，由此导致适用范围受限。基于此，有必要发明一种全新的车削力测量系统，以解决现有车削力测量技术测量精度低、适用范围受限的问题。

发明内容

本发明为了解决现有车削力测量技术测量精度低、适用范围受限的问题，提供了一种嵌入薄膜传感器的一体式车削力测量刀具系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种嵌入薄膜传感器的一体式车削力测量刀具系统，包括车刀刀杆、车刀刀片、第I沉头螺钉、方形弹性基片、薄膜传感器、惠斯通电桥模块、第II沉头螺钉、信号处理模块、PC机；

其中，车刀刀杆的上侧面前端开设有装配凹槽，且装配凹槽的槽底开设有第I螺纹凹孔；车刀刀杆的左侧面后端开设有两个第II螺纹凹孔；车刀刀杆的四个侧面中部各开设有一个方形定位凹槽，且四个方形定位凹槽连通为一体；每个方形定位凹槽的前槽壁均延伸设置有两个相互对称的前定位凸起；每个方形定位凹槽的后槽壁均延伸设置有两个相互对称的后定位凸起；每个方形定位凹槽的槽底中央均开设有一个跑道形凹槽，且跑道形凹槽的槽腔为外粗内细的阶梯形槽腔；相对的两个跑道形凹槽的槽底中央之间各开设有一个圆形通孔，且两个圆形通孔交叉连通；车刀刀片嵌设于装配凹槽内，且车刀刀片的下表面与装配凹槽的槽底接触；车刀刀片的表面贯通开设有第I沉头孔，且第I沉头孔与第I螺纹凹孔连通；第I沉头螺钉贯穿第I沉头孔，且第I沉头螺钉的尾端旋拧于第I螺纹凹孔内；

方形弹性基片的数目为四个；每个方形弹性基片的前边缘均开设有两个相互对称的前定位豁口；每个方形弹性基片的后边缘均开设有两个相互对称的后定位豁口；四个方形弹性基片分别嵌设于四个方形定位凹槽内，且四个方形弹性基片的内侧面分别与四个方形定位凹槽的槽底扩散焊接；八个前定位豁口分别与八个前定位凸起吻合；八个后定位豁口分别与八个后定位凸起吻合；薄膜传感器的数目为四个；四个薄膜传感器分别磁控溅射沉积于四个方形弹性基片的外侧面中央；惠斯通电桥模块的输入端分别与四个薄膜传感器的输出端连接；惠斯通电桥模块的表面贯通开设有两个第II沉头孔；第II沉头螺钉的数目为两个；两个第II沉头螺钉分别贯穿两个第II沉头孔，且两个第II沉头螺钉的尾端分别旋拧于两个第II螺纹凹孔内；信号处理模块的输入端与惠斯通电桥模块的输出端连接；信号处理模块的输出端与PC机的输入端连接。