专利名称：自进给传感刀具机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机床部件，尤其涉及一种高精度进给且能够自传感的智能加工刀具。
背景技术：
传统方式的加工刀具相对于工件的加工进给，靠机床的进给系统保证。由于机床进给系统多数为电机带动传动机构的进给系统，驱动环节多，驱动组成部件多，最终作用在刀具上的驱动难以实现。经过对现有技术的检索发现，2009年5月20日授权公告的中国专利，公告号为 CN201239810Y，其公开了一种用于提高数控车床加工精度的磁致伸缩补偿机构，该刀具结构简单，直接将磁致伸缩位移用于刀具的进给驱动。这种方式可以容易实现刀具进给加工， 从而实现高效、高精度工件加工。但是，由于磁致伸缩具有磁滞回，磁饱和以及倍频等非线性驱动特征，这些特征将会严重影响磁致伸缩驱动的自进给刀具实现更高精度的驱动，难以形成微纳米精度的驱动进给加工能力。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种自进给传感刀具，其刀具可以实现相对被加工工件实现自伸缩进给的同时，可以实时自感知伸缩进给的位移量值，从而实现一种用于闭环控制的可自进给自传感智能刀具系统。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案其包括刀身筒体和刀头，还包括设置在刀身筒体内的驱动器，驱动器包括壳体以及设置在壳体内的可伸缩的变形体，变形体与凸出于壳体的位移输出杆固接，位移输出杆与刀头固接；刀头与壳体之间设有限位装置，限位装置之间设有弹性体和压电体，弹性体和压电体上下设置，且皆设置在刀身筒体与位移输出杆之间的间隔处。驱动器为现有技术，其可以产生致动的动作。位移输出杆可以产生精确位移和输出力，位移或输出力通过位移输出杆输出。压电体置于刀身筒体的内部，其集成化好，传感直接、灵敏，且压电体能够将力传感器转变成位移传感器。压电传感器检测力的分辨率高， 经过弹性体的力和位移转换关系可进行微米级甚至纳米级位移测量。本发明的限位装置可以采用以下多种结构1.所述限位装置包括旋紧体和轴肩， 旋紧体靠近刀头且与刀身筒体螺纹连接，轴肩靠近壳体且与位移输出杆固接。2.所述限位装置包括刀身筒体顶端向内弯折的折边、以及靠近壳体且与位移输出杆固接的轴肩。3.所述限位装置包括旋紧体，旋紧体与位移输出杆螺纹连接，所述限位装置还包括导向压紧体， 导向压紧体设置在旋紧体下侧。本机构可以利用对弹性体的初始上紧程度的调节，将弹性体和压电体调节到其线性工作区段，这样压电体的灵敏度和分辨率高，检测的数值更加准确。所述弹性体采用弹簧或弹片或弹性铰链或橡胶弹性件。弹性体可以采用多个小体
3积的个体，均勻间隔设置在位移输出杆与刀身筒体之间，也可以直接采用一个大体积的弹性体，直接套接在位移输出杆外侧即可。所述变形体采用磁致伸缩材料或压电材料或电致伸缩材料或热伸缩驱动材料。本发明所提出自进给自传感刀具可以实现刀具加工过程中的自驱动进给，并且驱动输出位移可以通过压电体自感知，因为基于本发明刀具驱动的原理和结构形式，压电传感器所受到的在进给方向上的压力与位移输出杆的输出位移即刀具进给位移成对应关系。与现有技术相比，本发明包括以下优点实现了一种兼有自进给和自进给位移传感功能的加工刀具，可以方便实现基于位移传感控制的自伸缩刀具。刀具的集成度高、结构简单，体积较小、并且安装方便，可以替代现有普通刀具直接安装在机床上使用，来大大改善现有机床加工精度，具有广泛的应用价值。基于以上优点，本发明的自进给自传感刀具， 特别适合制成驱动和传感一体化智能刀具。
图1为本发明的实施例1结构示意图；图2为本发明的实施例2结构示意图；图3为本发明的实施例3结构示意图；图4为本发明的实施例4结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作详细描述实施例1如图1所示，本发明的机构包括刀身筒体4和刀头1，还包括设置在刀身筒体4内的驱动器，驱动器包括壳体7以及设置在壳体内的可伸缩的变形体，变形体与凸出于壳体的位移输出杆2固接，位移输出杆2与刀头1固接；刀头1与壳体7之间设有限位装置，限位装置之间设有弹性体5和压电体6，弹性体5和压电体6上下设置，且皆设置在刀身筒体 4与位移输出杆2之间的间隔处。所述限位装置包括旋紧体3和轴肩8，旋紧体3靠近刀头1且与刀身筒体4螺纹连接，轴肩8靠近壳体7且与位移输出杆2固接。所述弹性体5采用弹簧，所述变形体采用磁致伸缩材料变形体。本实施例的工作过程为驱动器受到外部激励变形伸长，传递到位移输出杆2，位移输出杆2带动轴肩8向上顶向弹性体5，此时由于旋紧体3的作用，弹性体5被压缩，弹性体5反作用力作用在压电体6上。由于压电体6受到压力可以产生电信号，并且该电信号的强弱与弹性体5的压紧力成正比，即电信号的强弱与传递到位移输出杆2的输出位移成正比。这样，驱动器产生位移的同时，其所产生位移的大小可以被压电体6产生的电信号反映出来。至此，本发明所提出刀具加工过程中的自进给自感知加工刀具得以实现。实施例2如图2所示，所述限位装置包括刀身筒体顶端向内弯折的折边10、以及靠近壳体且与位移输出杆固接的轴肩8，弹性体5的顶端直接卡在折边10下端即可。其它同实施例Io实施例3如图3所示，所述限位装置包括旋紧体3，旋紧体3与位移输出杆2螺纹连接。其它同实施例1。本实施例工作实现过程与实施列1相仿。只是在结构上，位移输出杆2外端攻有螺纹，一方面，旋紧体3通过螺纹旋进将位于壳体7和弹性体5之间的压电体6压紧；另一方面，刀头1可以通过螺纹与位移输出杆2紧固连接。此时，驱动器产生的输出位移将改变弹性体5作用在压电体6上的压紧程度，从而使压电体6产生随压紧程度不同，即随驱动器伸缩程度不同的对应电信号。检测到该电信号的变化量值，即可对应知道位移输出杆2产生的位移。至此，在这种结构方式下，本发明所提出自进给自感知加工刀具得以实现。实施例4如图4所示，所述限位装置还包括导向压紧体9，导向压紧体9设置在旋紧体3下侧，导向压紧体9能够起到位移输出杆2动作的导向作用，且使位移输出杆2的位移稳定性好。其它同实施例3。以上对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。
权利要求
1.一种自进给传感刀具机构，包括刀身筒体和刀头，其特征在于，还包括设置在刀身筒体内的驱动器，驱动器包括壳体以及设置在壳体内的可伸缩的变形体，变形体与凸出于壳体的位移输出杆固接，位移输出杆与刀头固接；刀头与壳体之间设有限位装置，限位装置之间设有弹性体和压电体，弹性体和压电体上下设置，且皆设置在刀身筒体与位移输出杆之间的间隔处。
2.根据权利要求1所述的自进给传感刀具机构，其特征在于，所述限位装置包括旋紧体和轴肩，旋紧体靠近刀头且与刀身筒体螺纹连接，轴肩靠近壳体且与位移输出杆固接。
3.根据权利要求1所述的自进给传感刀具机构，其特征在于，所述限位装置包括刀身筒体顶端向内弯折的折边、以及靠近壳体且与位移输出杆固接的轴肩。
4.根据权利要求1所述的自进给传感刀具机构，其特征在于，所述限位装置包括旋紧体，旋紧体与位移输出杆螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的自进给传感刀具机构，其特征在于，所述限位装置还包括导向压紧体，导向压紧体设置在旋紧体下侧。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的自进给传感刀具机构，其特征在于，所述弹性体采用弹簧或弹片或弹性铰链或橡胶弹性件。
7.根据权利要求6所述的自进给传感刀具机构，其特征在于，所述变形体采用磁致伸缩材料或压电材料或电致伸缩材料或热伸缩驱动材料。
全文摘要
本发明涉及一种机床部件，尤其涉及一种高精度进给且能够自传感的智能加工刀具。本发明的自进给传感刀具机构，包括刀身筒体和刀头，还包括设置在刀身筒体内的驱动器，驱动器包括壳体以及设置在壳体内的可伸缩的变形体，变形体与凸出于壳体的位移输出杆固接，位移输出杆与刀头固接；刀头与壳体之间设有限位装置，限位装置之间设有弹性体和压电体，弹性体和压电体上下设置，且皆设置在刀身筒体与位移输出杆之间的间隔处。本发明实现了一种兼有自进给和自进给位移传感功能，可以方便实现基于位移传感控制的自伸缩刀具。
文档编号B23B25/06GK102528100SQ201010622110
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者李健, 杨锦堂 申请人:杨锦堂