本發明屬于機械制造及其自動化技術領域，具體涉及一種切削力自感知的梯度壓電陶瓷智能切削刀具裝置。
背景技術：
目前，切削力的測量和監測主要采用傳統的切削測力儀裝置。切削測力儀作為目前國內外應用最為廣泛和通用的測力手段有其優點，也有一些缺點，首先，切削力測量裝置的介入勢必會降低加工系統的剛度，影響機床的整體動態性能。其次，受切削力測量裝置體積的影響，在使用時需要改變機床的原有部件，不利于使用安裝，限制了其在精密加工工業生產中的實際應用。
對集成化刀具系統研究，實現了刀具系統從末端執行器到感知-執行器的轉變，但仍然受到一些自身性能的限制，如質量問題、切削力相互耦合的問題、信號傳輸問題、靈敏度問題以及動態特性的問題等。這些問題直接限制了集成化刀具的應用，難以滿足超精密切削中微小切削力的持續實時監測與切削力控制和參數優化的通用性要求。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種切削力自感知的梯度壓電陶瓷智能切削刀具裝置，可以很好的解決超精密加工領域切削過程的實時監測問題，促進自適應智能加工技術的發展。
本發明是這樣實現的：本發明的結構如圖1所示，其特征是包括有梯度壓電陶瓷刀片1、方形截面刀桿2、高溫屏蔽信號線4、信號放大、A/D轉換以及無線發射電路集成模塊6、信號無線傳輸7和信號接收和處理系統8，梯度壓電陶瓷刀片1選用對切削力作用下產生的相應應變進行實時感知的、通過分層裝填、熱壓燒結技術制備的梯度壓電陶瓷刀具材料,梯度壓電陶瓷刀片1安裝在方形截面刀桿2最前端的凹槽內，方形截面刀桿2沿軸向制有刀桿中心孔3，刀桿中心孔3的直徑≤5mm，方形截面刀桿2的前端制有與刀桿中心孔3連通的導線孔5，高溫屏蔽信號線4的一端與梯度壓電陶瓷刀片1的電極連接在一起，其另一端通過導線孔5和刀桿中心孔3與安裝在刀桿中心孔3后端的信號放大、A/D轉換以及無線發射電路集成模塊6相連接，信號放大、A/D轉換以及無線發射電路集成模塊6將采集到的電信號通過無線傳輸7傳輸至信號接收和處理系統8，信號接收和處理系統8通過無線接收電路接收數據，傳輸給單片機，再通過串行通信方式將數據送入上位機，上位機通過軟件對數據進行補償、解耦等運算處理之后，通過顯示器顯示出各向切削力信息。
本發明優點及積極效果是：（1）刀片采用梯度壓電陶瓷材料，可以實現切削力的實時感知，且靈敏度高。（2）信號采用無線傳輸，可以克服動態切削力無法用有線傳輸的缺陷。（3）刀具結構簡單，集成化程度高，切削力耦合小、靈敏度和檢測精度高。
附圖說明：
圖1為本發明結構示意圖；
圖中：1~梯度壓電陶瓷刀片，2~方形截面刀桿，3~刀桿中心孔，4~高溫屏蔽信號線，5~導線孔，6~信號放大、A/D轉換以及無線發射電路集成模塊，7~信號無線傳輸，8~信號接收和處理系統。
具體實施方式
將本發明切削力自感知的梯度壓電陶瓷智能刀具固定安裝在加工機床上，當進行切削加工時，梯度壓電陶瓷刀片1所產生的動態信號通過高溫屏蔽信號線4傳輸給信號放大、A/D轉換以及無線發射電路集成模塊6，經過信號放大、A/D轉換處理的信號通過信號無線傳輸7傳輸給信號接收和處理系統8，再傳輸給與其連接的單片機和上位機，上位機通過對接收到的數據進行補償、解耦等運算處理之后，再通過顯示器顯示出各向切削力的信息。