2. 相关专利

2.1 实时测量铣削过程中床主轴温度装置【1】

本发明公开了一种实时测量铣削过程中机床主轴温度的装置,包括套在铣刀柄下部的测温模块支架,测温模块支架上设有2～4个在周向上均布的测温模块,在铣刀柄上部位于与主轴接触的区域设有按照周向上均布、且数量与测温模块数量相同的热电偶热节点,测温模块与热电偶热节点之间均采用热电偶一一对应相连；测温模块设有与计算机匹配的插接件；计算机安装有数据采集软件,测温模块与计算机连接后,通过数据采集软件获得铣削过程中机床主轴的温度。本发明基于人工热电偶测温原理,采用固定在旋转刀柄上的自供电测温模块,连接固定在铣刀柄上端的标准热电偶,能够实现对机床主轴内部与铣刀柄上端相接触位置特定点进行温度实时测量。

2.2 一种基于应变片的测力系统【2】

本发明公开了一种机床多分量智能测力系统,包括刀柄本体、外壳、固定环、固定螺钉、人字型测力单元、第一梁、第二梁、第三梁、支撑片、电阻式应变片和安装槽,本发明相较于现有的压电式测力仪,通过在标准刀柄上进行二次加工改进,保证了刀柄的正常使用,更满足标准化生产、标准化使用,实现了即插即用的目的；本发明采用的人字型测力单元具有良好的测力性能、抗干扰能力和测量精度,且工艺难度低,安装方便,该结构有着较小的通道间干扰、较高的灵敏度、力分解较为彻底等优点；本发明通过有限元仿真分析和理论分析,选择恰当的位置进行布置电阻应变片,满足设计指标、工业需求,进一步降低了制造费用、制造难度等。
关键点总结：是一种基于应变片的，而不是基于压电传感器的方法。

• 51 - 人字型测力单元：
• 14 - 应变测量模块：
• 17： PC端处理模块 接收WIFI信号，并由计算机对数据进行解耦、分析，然后将结果显示出来

PS:，第一梁51、第二梁52和第三梁53为一体式结构，第二螺孔11用于安装固定螺钉4，第一螺孔9用于安装螺丝，线槽10用于容纳信号线。通孔12用于容纳刀柄本体1，数模转换单元151用于将模拟量转换成数字量，

• 152: 数字信号采集单元: 用于采集数字量信号，WIFI信号接收单元171用于接收信号，
• 172: 信号监测单元: 用于实时监测切削力，
• 173: 应变力解耦单元: 用于对切削力、扭矩进行解耦，
• 13: 电源模块: 用于供电。

*基本测量原理：
刀柄本体1产生的切削力传递至内部人字型测力单元5，经放大应变后，由电阻式应变片7测量出切削力与扭矩，应变采集模块14中的惠斯通电桥将检测到的应变转化为电压信号，并传输至信号采集电路，信号采集模块15中的差分放大器对电压信号进行放大、滤波，处理后的信号通过WIFI信号传输模块16上传至PC端处理模块17中。

3. 相关商业化产品

3.1 spike 测力刀柄【3】

Spike是来自考夫博伊伦（Kaufbeuren），德国巴伐利亚州一家叫做Pro-micron公司的产品。

• 测力刀柄实物图
  

• 下图是spike 测力刀柄的组装过程。

• 喷漆过程
  
  

• 电路焊接安装
  

• 电池
  

• 校准（没有实际测试的图片）
  

• 盒装产品
  

3.2 瑞士奇石乐（Kistler）旋转切削测力仪【4】

Kistler 公司成立于1957年，是世界著名压电传感器制造商。Kistler是利用压电技术测量力、压力、加速度、扭矩等物理量；产品广泛应用于汽车、发动机、制造业、军工、航空航天等领域。在切削力测量领域，Kistler公司创始人Kistler先生发明了电荷放大器，1969年发明了世界上第一个石英三向力传感器，并于1970年推出世界上第一款石英切削力传感器，1993年推出世界上第一台旋转式石英切削力传感器。世界众多著名的科研单位、企业均使用Kistler公司切削力传感器，如美国NASA等。

3.3 kistler的通用型压电式切削力测量系统

Kistler的压电测力计具有很高的耐用性，并且能够抵抗冷却润滑剂。通过这种方式，操作员可以利用其广泛的生命周期。

3.4 Kistler超小型测力刀柄-支持陶瓷刀具开发【5】

得益于MicroDyn的高固有频率，TU Dortmund可以在高达160000 rpm的主轴速度下测量高动态切削力。

参考文献资料

【1】专利 - 一种实时测量铣削过程中机床主轴温度的装置
【2】专利 - 一种机床多分量智能测力系统
【3】专利 - 高刚度测力刀柄上基于柔性电路板的薄膜应变计电桥电路
【4】 德国 Spike 测力刀柄-产品（（Spike Sensory Toolholder））
【5】 瑞士奇石乐（Kistler）旋转切削测力仪
【6】超小型测力刀柄