本發明涉及切削加工，尤其涉及一種自供電智能刀柄。

背景技術：

1、傳統的刀具監測系統往往使用多個外置傳感器，例如切削力傳感器、振動傳感器、聲發射傳感器和溫度傳感器等，傳感器一般被分散布置于工作臺周圍，需要額外的夾緊設備和幾何約束，限制了它們的工業應用。近年來，出現了一種集成了先進的傳感器技術的智能刀柄，能夠實時監測刀具的狀態，如磨損、振動和溫度等，但目前此種刀柄的運行還需使用蓄電池進行供電，刀柄一般在運行一段時間后需要停機來更換電池，影響加工效率。

技術實現思路

1、因此，為克服現有技術中存在的至少部分缺陷和不足，本發明實施例提供一種自供電智能刀柄。

2、具體地，本發明實施例提供的自供電智能刀柄，用于可拆卸連接機床主軸；所述自供電智能刀柄包括：包括：刀柄主體，用于連接于所述機床主軸上，所述機床主軸用于驅動所述刀柄主體旋轉；線圈組件，環設于所述刀柄主體上，所述線圈組件可隨所述刀柄主體旋轉；傳動組件，用于可拆卸連接于所述機床主軸上；磁鐵組件，環設于所述刀柄主體上，且所述線圈組件與所述磁鐵組件相對設置，所述磁鐵組件連接所述傳動組件，所述傳動組件可帶動所述磁鐵組件沿所述機床主軸的軸向移動，以調整所述磁鐵組件和所述線圈組件之間的距離；控制單元，設于所述刀柄主體上，所述控制單元與所述線圈組件電連接；傳感器組件，設于所述刀柄主體上，所述傳感器組件電連接所述控制單元。

3、在本發明的一個具體實施例中，所述傳動組件包括：固定座，用于環設于所述機床主軸上，且所述固定座用于可拆卸連接于所述機床主軸；以及傳動件，連接于所述固定座和所述磁鐵組件之間，所述傳動件用于帶動所述磁鐵組件移動。

4、在本發明的一個具體實施例中，當所述自供電智能刀柄處于工作狀態時，所述磁鐵組件和所述線圈組件之間的距離為1～5毫米。

5、在本發明的一個具體實施例中，所述磁鐵組件環設于所述刀柄主體靠近所述機床主軸的一端。

6、在本發明的一個具體實施例中，所述刀柄主體上還環設有保護支撐組件，所述保護支撐組件包括沿所述軸向依次設置的蓋板、安裝板、保護板、控制板和底板、以及環設于所述蓋板和所述底板周側的側板，所述線圈組件設置于所述蓋板和所述安裝板之間，所述控制單元設置于所述控制板上。

7、在本發明的一個具體實施例中，所述傳感器組件包括多個力傳感器，所述力傳感器電連接所述控制單元，所述刀柄主體對應所述保護支撐組件的周向設置有多個平面，多個力傳感器一一對應設置于多個所述平面上。

8、在本發明的一個具體實施例中，所述保護板沿周向設置多個拱形空腔，所述拱形空腔對應所述力傳感器設置，所述傳感器組件還包括加速度傳感器，所述自供電智能刀柄還包括超級電容，所述加速度傳感器和所述超級電容設置于所述拱形空腔內，且分別電連接所述控制單元。

9、在本發明的一個具體實施例中，所述刀柄主體內部沿所述軸向開設有冷卻液流道。

10、在本發明的一個具體實施例中，所述冷卻液流道包括連通的第一冷卻液流道、第二冷卻液流道和第三冷卻液流道，所述第一冷卻液流道對應所述保護支撐組件的位置，所述第二冷卻液流道位于所述第一冷卻液流道靠近所述磁鐵組件的一側，所述第三冷卻液流道位于所述第一冷卻液流道遠離所述磁鐵組件的一側，所述第一冷卻液流道的直徑大于所述第二冷卻液流道的直徑，所述第三冷卻液流道的直徑小于所述第二冷卻液流道的直徑。

11、在本發明的一個具體實施例中，所述刀柄主體包括：拉釘連接件，用于可拆卸連接所述機床主軸；第一刀柄主體，連接于所述拉釘連接件；第二刀柄主體，連接于所述第一刀柄主體；球閥，密封連接于所述第一刀柄主體和所述第二刀柄主體之間；調節件，連接于所述球閥，所述調節件用于通過控制所述球閥以控制所述冷卻液流道內的冷卻液流量；彈簧夾頭，通過密封件密封連接于所述第二刀柄主體；刀具，可拆卸連接于所述彈簧夾頭；其中，所述拉釘連接件、所述第一刀柄主體、所述第二刀柄主體和所述刀具均為中空結構，所述中空結構連通形成所述冷卻液流道。

12、由上可知，本發明實施例通過在自供電智能刀柄內設置線圈組件和磁鐵組件，通過機床主軸帶動線圈組件的旋轉產生感應電流，從而可以為刀柄主體上的傳感器組件以及電子元器件進行供電，無需更換電池或者停機進行充電，提高了加工效率，并且也無需外部電源供給，實現自供電智能刀柄輕量化、簡潔化。并且，本實施例通過設置傳動組件帶動磁鐵組件沿機床主軸的軸向移動，通過調整所述磁鐵組件和所述線圈組件之間的距離來實現不同需求的發電，從而提升發電效率。再者，通過傳感器組件的設置，實現加工過程中對刀具磨損狀態的實時監測，保證加工精度，并可以預測刀具壽命，提高了刀具利用率，減少成本。此外，自供電智能刀柄配合中心出水的機床主軸以及內冷刀具，通過冷卻液流道的設置，使得冷卻液可由拉釘連接件開孔進入刀柄內部可帶走刀柄內部的熱量，最終由刀具的流道噴出，不但可以起到冷卻刀具的效果，還可以對智能刀柄進行降溫，保證其平穩運行。

技術特征：

1.一種自供電智能刀柄，其特征在于，所述自供電智能刀柄用于可拆卸連接機床主軸；所述自供電智能刀柄包括：

2.如權利要求1所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述傳動組件包括：

3.如權利要求1所述的自供電智能刀柄，其特征在于，當所述自供電智能刀柄處于工作狀態時，所述磁鐵組件和所述線圈組件之間的距離為1～5毫米。

4.如權利要求1所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述磁鐵組件環設于所述刀柄主體靠近所述機床主軸的一端。

5.如權利要求1所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述刀柄主體上還環設有保護支撐組件，所述保護支撐組件包括沿所述軸向依次設置的蓋板、安裝板、保護板、控制板和底板、以及環設于所述蓋板和所述底板周側的側板，所述線圈組件設置于所述蓋板和所述安裝板之間，所述控制單元設置于所述控制板上。

6.如權利要求5所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述傳感器組件包括多個力傳感器，所述力傳感器電連接所述控制單元，所述刀柄主體對應所述保護支撐組件的周向設置有多個平面，多個力傳感器一一對應設置于多個所述平面上。

7.如權利要求6所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述保護板沿周向設置多個拱形空腔，所述拱形空腔對應所述力傳感器設置，所述傳感器組件還包括加速度傳感器，所述自供電智能刀柄還包括超級電容，所述加速度傳感器和所述超級電容設置于所述拱形空腔內，且分別電連接所述控制單元。

8.如權利要求5所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述刀柄主體內部沿所述軸向開設有冷卻液流道。

9.如權利要求8所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述冷卻液流道包括連通的第一冷卻液流道、第二冷卻液流道和第三冷卻液流道，所述第一冷卻液流道對應所述保護支撐組件的位置，所述第二冷卻液流道位于所述第一冷卻液流道靠近所述磁鐵組件的一側，所述第三冷卻液流道位于所述第一冷卻液流道遠離所述磁鐵組件的一側，所述第一冷卻液流道的直徑大于所述第二冷卻液流道的直徑，所述第三冷卻液流道的直徑小于所述第二冷卻液流道的直徑。

10.如權利要求8所述的自供電智能刀柄，其特征在于，所述刀柄主體包括：

技術總結
本發明實施例提供了一種自供電智能刀柄，包括：刀柄主體，用于連接于機床主軸上；線圈組件，環設于所述刀柄主體上，所述線圈組件可隨所述刀柄主體旋轉；傳動組件，用于可拆卸連接于所述機床主軸上；磁鐵組件，環設于所述刀柄主體上，且所述線圈組件與所述磁鐵組件相對設置，所述磁鐵組件連接所述傳動組件，所述傳動組件可帶動所述磁鐵組件沿所述機床主軸的軸向移動，以調整所述磁鐵組件和所述線圈組件之間的距離；控制單元，設于所述刀柄主體上，所述控制單元與所述線圈組件電連接；傳感器組件，設于所述刀柄主體上，所述傳感器組件電連接所述控制單元。本實施例為刀柄上的傳感器組件進行供電，提高了加工效率。

技術研發人員：秦長江,胡燦,黃錦超,潘建,張海鵬,胡自化
受保護的技術使用者：湘潭大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24