专利摘要

本发明涉及车削加工中的车削力测量技术，具体是一种具有直接插嵌式敏感结构的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、无法在同一刀具上实现多量程测量的问题。一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，包括车刀刀柄、车刀刀头、两个插嵌座、八个第I六角头螺钉、四个螺纹销、四个第II六角头螺钉、四个六角螺母、弹性方梁、四个矩形弹性基片、四个薄膜传感器、车刀刀片、沉头螺钉；其中，车刀刀柄的前端面四角、车刀刀头的后端面四角各开设有一个安装盲孔，且八个安装盲孔均为盲螺孔。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。

权利要求

1.一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，其特征在于：包括车刀刀柄（1）、车刀刀头（2）、两个插嵌座、八个第I六角头螺钉（5）、四个螺纹销（6）、四个第II六角头螺钉（7）、四个六角螺母（8）、弹性方梁（9）、四个矩形弹性基片（10）、四个薄膜传感器、车刀刀片（12）、沉头螺钉（13）；

其中，车刀刀柄（1）的前端面四角、车刀刀头（2）的后端面四角各开设有一个安装盲孔，且八个安装盲孔均为盲螺孔；车刀刀柄（1）的前端面上边缘中部、车刀刀柄（1）的前端面下边缘中部、车刀刀头（2）的后端面上边缘中部、车刀刀头（2）的后端面下边缘中部各开设有一个定位盲孔，且四个定位盲孔均为盲螺孔；

每个插嵌座均包括一个倒U形立板（3）、一个正U形立板（4）；倒U形立板（3）的两个拐角处、正U形立板（4）的两个拐角处各开设有一个安装通孔（14）；倒U形立板（3）的顶边中部、正U形立板（4）的底边中部各开设有一个定位通孔（15）；倒U形立板（3）的两侧边下端面与正U形立板（4）的两侧边上端面对接；正U形立板（4）的两侧边上端面外端各延伸设置有一根方柱，且两根方柱的内侧面与倒U形立板（3）的两侧边外端面之间形成有两道竖条形豁槽（16）；倒U形立板（3）的两侧边正面下边缘、正U形立板（4）的两侧边正面上边缘各延伸设置有一个耳片，且倒U形立板（3）上的两个耳片分别与正U形立板（4）上的两个耳片对接；倒U形立板（3）的顶边上边缘、正U形立板（4）的底边下边缘各开设有一道横条形豁槽（17）；

两个插嵌座的背面分别与车刀刀柄（1）的前端面、车刀刀头（2）的后端面接触；两个插嵌座上的八个安装通孔（14）与车刀刀柄（1）上的四个安装盲孔、车刀刀头（2）上的四个安装盲孔一一对接；两个插嵌座上的四个定位通孔（15）与车刀刀柄（1）上的两个定位盲孔、车刀刀头（2）上的两个定位盲孔一一对接；

八个第I六角头螺钉（5）一一对应地贯穿八个安装通孔（14），且八个第I六角头螺钉（5）的尾端一一对应地旋拧于八个安装盲孔内；四个螺纹销（6）一一对应地贯穿四个定位通孔（15），且四个螺纹销（6）的尾端一一对应地旋拧于四个定位盲孔内；四个第II六角头螺钉（7）一一对应地贯穿两个倒U形立板（3）上的四个耳片和两个正U形立板（4）上的四个耳片；四个六角螺母（8）一一对应地旋拧于四个第II六角头螺钉（7）的尾端，且四个六角螺母（8）一一对应地紧压两个正U形立板（4）上的四个耳片；

弹性方梁（9）的后端面与车刀刀柄（1）的前端面中央固定为一体；弹性方梁（9）的前端面与车刀刀头（2）的后端面中央固定为一体；弹性方梁（9）的四个侧面各开设有一个跑道形凹槽（18），且跑道形凹槽（18）的槽腔为外粗内细的阶梯形槽腔；

每个矩形弹性基片（10）的正面后边缘、正面前边缘、背面后边缘、背面前边缘均各延伸设置有一对相互平行的凸棱；每对凸棱之间均开设有一道条形定位豁槽（19）；四个矩形弹性基片（10）上的八道条形定位豁槽（19）与两个插嵌座上的四道竖条形豁槽（16）、两个插嵌座上的四道横条形豁槽（17）一一对应地相互插嵌配合；四个矩形弹性基片（10）的背面与四个跑道形凹槽（18）一一正对；

四个薄膜传感器一一对应地磁控溅射沉积于四个矩形弹性基片（10）的正面中部，且四个薄膜传感器通过导线共同连接构成惠斯通电桥电路；每个薄膜传感器均由四个对称分布的薄膜电阻栅（11）组成；

车刀刀头（2）的上侧面前端开设有装配凹槽；装配凹槽的槽底开设有装配盲孔（20），且装配盲孔（20）为盲螺孔；车刀刀片（12）嵌设于装配凹槽内，且车刀刀片（12）的下表面与装配凹槽的槽底接触；车刀刀片（12）的表面开设有装配通孔，且装配通孔为沉头孔；装配通孔与装配盲孔（20）对接；沉头螺钉（13）贯穿装配通孔，且沉头螺钉（13）的尾端旋拧于装配盲孔（20）内。

2.根据权利要求1所述的一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，其特征在于：每个倒U形立板（3）的两个内顶角、每个正U形立板（4）的两个内底角均为倒角；弹性方梁（9）的四条纵向棱边均为倒角棱边。

3.根据权利要求1所述的一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，其特征在于：每个矩形弹性基片（10）的中部均开设有两个相互对称的球冠形豁槽（21）。

4.根据权利要求1所述的一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，其特征在于：车刀刀柄（1）、车刀刀头（2）、弹性方梁（9）为一体成型结构。

5.根据权利要求1所述的一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，其特征在于：两个插嵌座均采用弹簧钢制成。

说明书

技术领域

本发明涉及车削加工中的车削力测量技术，具体是一种具有直接插嵌式敏感结构的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安装在刀具上的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和安装方式所限，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，由此导致其适用范围受限。其四，应变式测力仪和压电式测力仪共同存在的问题还包括：拆装过程过于繁琐，导致其无法实现量程更换，由此导致其无法在同一刀具上实现多量程测量。基于此，有必要发明一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，以解决现有车削力测量技术测量精度低、适用范围受限、无法在同一刀具上实现多量程测量的问题。

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、无法在同一刀具上实现多量程测量的问题，提供了一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，包括车刀刀柄、车刀刀头、两个插嵌座、八个第I六角头螺钉、四个螺纹销、四个第II六角头螺钉、四个六角螺母、弹性方梁、四个矩形弹性基片、四个薄膜传感器、车刀刀片、沉头螺钉；

其中，车刀刀柄的前端面四角、车刀刀头的后端面四角各开设有一个安装盲孔，且八个安装盲孔均为盲螺孔；车刀刀柄的前端面上边缘中部、车刀刀柄的前端面下边缘中部、车刀刀头的后端面上边缘中部、车刀刀头的后端面下边缘中部各开设有一个定位盲孔，且四个定位盲孔均为盲螺孔；

每个插嵌座均包括一个倒U形立板、一个正U形立板；倒U形立板的两个拐角处、正U形立板的两个拐角处各开设有一个安装通孔；倒U形立板的顶边中部、正U形立板的底边中部各开设有一个定位通孔；倒U形立板的两侧边下端面与正U形立板的两侧边上端面对接；正U形立板的两侧边上端面外端各延伸设置有一根方柱，且两根方柱的内侧面与倒U形立板的两侧边外端面之间形成有两道竖条形豁槽；倒U形立板的两侧边正面下边缘、正U形立板的两侧边正面上边缘各延伸设置有一个耳片，且倒U形立板上的两个耳片分别与正U形立板上的两个耳片对接；倒U形立板的顶边上边缘、正U形立板的底边下边缘各开设有一道横条形豁槽；

两个插嵌座的背面分别与车刀刀柄的前端面、车刀刀头的后端面接触；两个插嵌座上的八个安装通孔与车刀刀柄上的四个安装盲孔、车刀刀头上的四个安装盲孔一一对接；两个插嵌座上的四个定位通孔与车刀刀柄上的两个定位盲孔、车刀刀头上的两个定位盲孔一一对接；

八个第I六角头螺钉一一对应地贯穿八个安装通孔，且八个第I六角头螺钉的尾端一一对应地旋拧于八个安装盲孔内；四个螺纹销一一对应地贯穿四个定位通孔，且四个螺纹销的尾端一一对应地旋拧于四个定位盲孔内；四个第II六角头螺钉一一对应地贯穿两个倒U形立板上的四个耳片和两个正U形立板上的四个耳片；四个六角螺母一一对应地旋拧于四个第II六角头螺钉的尾端，且四个六角螺母一一对应地紧压两个正U形立板上的四个耳片；

弹性方梁的后端面与车刀刀柄的前端面中央固定为一体；弹性方梁的前端面与车刀刀头的后端面中央固定为一体；弹性方梁的四个侧面各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；

每个矩形弹性基片的正面后边缘、正面前边缘、背面后边缘、背面前边缘均各延伸设置有一对相互平行的凸棱；每对凸棱之间均开设有一道条形定位豁槽；四个矩形弹性基片上的八道条形定位豁槽与两个插嵌座上的四道竖条形豁槽、两个插嵌座上的四道横条形豁槽一一对应地相互插嵌配合；四个矩形弹性基片的背面与四个跑道形凹槽一一正对；

四个薄膜传感器一一对应地磁控溅射沉积于四个矩形弹性基片的正面中部，且四个薄膜传感器通过导线共同连接构成惠斯通电桥电路；每个薄膜传感器均由四个对称分布的薄膜电阻栅组成；

车刀刀头的上侧面前端开设有装配凹槽；装配凹槽的槽底开设有装配盲孔，且装配盲孔为盲螺孔；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；车刀刀片的表面开设有装配通孔，且装配通孔为沉头孔；装配通孔与装配盲孔对接；沉头螺钉贯穿装配通孔，且沉头螺钉的尾端旋拧于装配盲孔内。

工作时，惠斯通电桥电路的输出端与信号处理模块的输入端连接；信号处理模块的输出端与PC机的输入端连接。具体工作过程如下：在进行车削加工时，车刀刀片的刀尖处受到车削力，车削力依次经车刀刀头、位置靠前的插嵌座作用于弹性方梁和四个矩形弹性基片，使得弹性方梁和四个矩形弹性基片产生较大的应力，由此使得弹性方梁和四个矩形弹性基片发生形变，从而使得四个薄膜传感器发生形变。此时，由于四个薄膜传感器的输出信号不一致，使得惠斯通电桥电路处于非平衡状态，惠斯通电桥电路由此输出电压信号，该电压信号经信号处理模块进行处理后传输至PC机，PC机根据接收到的电压信号即可实时获取车削加工中的车削力信息。在上述过程中，四个跑道形凹槽一方面能够显著减小弹性方梁的截面惯性矩，另一方面能够显著扩大四个薄膜传感器与弹性方梁之间的距离，由此有助于提高惠斯通电桥电路的输出灵敏度，从而有助于提高测量精度。根据实际测量要求，可以更换不同量程的敏感结构（即四个矩形弹性基片和四个薄膜传感器），由此实现量程更换。具体更换过程如下：先将原来的敏感结构从两个插嵌座上抽离，再将不同量程的敏感结构插嵌在两个插嵌座上，由此实现量程更换，从而在同一刀具上实现多量程测量。

基于上述过程，与现有车削力测量技术相比，本发明所述的一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统通过采用全新结构，实现了集车削加工功能和车削力测量功能于一体，由此具备了如下优点：其一，与应变式测力仪相比，本发明不再受电阻应变片粘贴工艺的局限性影响，因此其测量精度更高，且适合在高温环境下使用，由此使得适用范围不再受限。其二，与压电式测力仪相比，本发明不再受压电晶体单向性不够的影响，因此其测量三向力时不存在相互干涉、测量静态力时不具有滞后性，由此使得测量精度更高。其三，与应变式测力仪和压电式测力仪相比，本发明的体积更小，因此其适用范围不再受限。其四，与应变式测力仪和压电式测力仪相比，本发明中的敏感结构能够实现快速拆装，因此其能够实现量程更换，由此在同一刀具上实现多量程测量。

本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有车削力测量技术测量精度低、适用范围受限、无法在同一刀具上实现多量程测量的问题，适用于各种场合（例如实验室、生产现场等）下的车削加工。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明中车刀刀柄、车刀刀头、两个插嵌座、弹性方梁的立体结构示意图。

图3是本发明中插嵌座的平面结构示意图。

图4是本发明中倒U形立板的平面结构示意图。

图5是本发明中正U形立板的平面结构示意图。

图6是本发明中矩形弹性基片和薄膜传感器的立体结构示意图。

图7是本发明中矩形弹性基片和薄膜传感器的平面结构示意图。

图中：1-车刀刀柄，2-车刀刀头，3-倒U形立板，4-正U形立板，5-第I六角头螺钉，6-螺纹销，7-第II六角头螺钉，8-六角螺母，9-弹性方梁，10-矩形弹性基片，11-薄膜电阻栅，12-车刀刀片，13-沉头螺钉，14-安装通孔，15-定位通孔，16-竖条形豁槽，17-横条形豁槽，18-跑道形凹槽，19-条形定位豁槽，20-装配盲孔，21-球冠形豁槽。

具体实施方式

一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统，包括车刀刀柄1、车刀刀头2、两个插嵌座、八个第I六角头螺钉5、四个螺纹销6、四个第II六角头螺钉7、四个六角螺母8、弹性方梁9、四个矩形弹性基片10、四个薄膜传感器、车刀刀片12、沉头螺钉13；

其中，车刀刀柄1的前端面四角、车刀刀头2的后端面四角各开设有一个安装盲孔，且八个安装盲孔均为盲螺孔；车刀刀柄1的前端面上边缘中部、车刀刀柄1的前端面下边缘中部、车刀刀头2的后端面上边缘中部、车刀刀头2的后端面下边缘中部各开设有一个定位盲孔，且四个定位盲孔均为盲螺孔；

每个插嵌座均包括一个倒U形立板3、一个正U形立板4；倒U形立板3的两个拐角处、正U形立板4的两个拐角处各开设有一个安装通孔14；倒U形立板3的顶边中部、正U形立板4的底边中部各开设有一个定位通孔15；倒U形立板3的两侧边下端面与正U形立板4的两侧边上端面对接；正U形立板4的两侧边上端面外端各延伸设置有一根方柱，且两根方柱的内侧面与倒U形立板3的两侧边外端面之间形成有两道竖条形豁槽16；倒U形立板3的两侧边正面下边缘、正U形立板4的两侧边正面上边缘各延伸设置有一个耳片，且倒U形立板3上的两个耳片分别与正U形立板4上的两个耳片对接；倒U形立板3的顶边上边缘、正U形立板4的底边下边缘各开设有一道横条形豁槽17；

两个插嵌座的背面分别与车刀刀柄1的前端面、车刀刀头2的后端面接触；两个插嵌座上的八个安装通孔14与车刀刀柄1上的四个安装盲孔、车刀刀头2上的四个安装盲孔一一对接；两个插嵌座上的四个定位通孔15与车刀刀柄1上的两个定位盲孔、车刀刀头2上的两个定位盲孔一一对接；

八个第I六角头螺钉5一一对应地贯穿八个安装通孔14，且八个第I六角头螺钉5的尾端一一对应地旋拧于八个安装盲孔内；四个螺纹销6一一对应地贯穿四个定位通孔15，且四个螺纹销6的尾端一一对应地旋拧于四个定位盲孔内；四个第II六角头螺钉7一一对应地贯穿两个倒U形立板3上的四个耳片和两个正U形立板4上的四个耳片；四个六角螺母8一一对应地旋拧于四个第II六角头螺钉7的尾端，且四个六角螺母8一一对应地紧压两个正U形立板4上的四个耳片；

弹性方梁9的后端面与车刀刀柄1的前端面中央固定为一体；弹性方梁9的前端面与车刀刀头2的后端面中央固定为一体；弹性方梁9的四个侧面各开设有一个跑道形凹槽18，且跑道形凹槽18的槽腔为外粗内细的阶梯形槽腔；

每个矩形弹性基片10的正面后边缘、正面前边缘、背面后边缘、背面前边缘均各延伸设置有一对相互平行的凸棱；每对凸棱之间均开设有一道条形定位豁槽19；四个矩形弹性基片10上的八道条形定位豁槽19与两个插嵌座上的四道竖条形豁槽16、两个插嵌座上的四道横条形豁槽17一一对应地相互插嵌配合；四个矩形弹性基片10的背面与四个跑道形凹槽18一一正对；

四个薄膜传感器一一对应地磁控溅射沉积于四个矩形弹性基片10的正面中部，且四个薄膜传感器通过导线共同连接构成惠斯通电桥电路；每个薄膜传感器均由四个对称分布的薄膜电阻栅11组成；

车刀刀头2的上侧面前端开设有装配凹槽；装配凹槽的槽底开设有装配盲孔20，且装配盲孔20为盲螺孔；车刀刀片12嵌设于装配凹槽内，且车刀刀片12的下表面与装配凹槽的槽底接触；车刀刀片12的表面开设有装配通孔，且装配通孔为沉头孔；装配通孔与装配盲孔20对接；沉头螺钉13贯穿装配通孔，且沉头螺钉13的尾端旋拧于装配盲孔20内。

每个倒U形立板3的两个内顶角、每个正U形立板4的两个内底角均为倒角；弹性方梁9的四条纵向棱边均为倒角棱边。

每个矩形弹性基片10的中部均开设有两个相互对称的球冠形豁槽21。

车刀刀柄1、车刀刀头2、弹性方梁9为一体成型结构。

两个插嵌座均采用弹簧钢制成。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

一种具有直接插嵌式敏感结构的车削力测量刀具系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。