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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：本发明公开了一种智能滚压刀具系统，滚压刀具可直接在不规则回转工件表面加工并且同时具有感知切削力和振动信号的能力。此外，本发明基于多传感器集成式智能刀具结合表面粗糙度变化的在线监测方法，判断加工过程中的工件表面粗糙度的变化情况。最后，基于工件表面粗糙度变化在线监测，实现滚压过程多维力和振动信号的实时采集、表面粗糙度变化的在线监测等功能。本发明能够解决目前测力装置体积大、造价高，滚压不规则回转工件表面步骤冗余、加工周期长和表面粗糙度变化需要线下测量的局限性。

主权项：1.一种智能滚压刀具系统，其特征在于，该系统包括智能滚压刀具和加工工件表面粗糙度变化的在线感知装置；所述智能滚压刀具包括滚压刀头、智能滚压刀柄和激光位移传感器；所述滚压刀头通过其滚压刀架安装在智能滚压刀柄上；所述智能滚压刀柄包括振动信号感知测量段、切削力感知测量段和与切削力感知测量段连接的刀柄夹持段；所述振动信号感知测量段基于振动感知芯片测量振动信号；所述切削力感知测量段基于压电石英晶组测量切削力信号；所述激光位移传感器安装在振动信号感知测量段；所述加工工件表面粗糙度变化的在线感知装置用于获取切削力信号，计算切削系数，重构相空间，对相空间中的每一对点计算满足距离阈值的点对数占总点对数的比例得到关联积分，对关联积分和距离阈值进行线性拟合得到切削系数的关联维数；计算步骤如下：1）利用互信息法计算延迟时间，利用虚假临近点法计算最佳嵌入维数；2）重构相空间：基于已知的时间延迟和最佳嵌入维数，重构一维时间序列得到重构矩阵；3）计算关联积分Cr：首先，选择一系列的距离阈值r；若以r为半径的体积元包含相空间中所有相点，Cr值为1；若以r为半径的体积元不存在任何相点，Cr值为0；其次，对于相空间中的每一对点，计算它们之间的欧式距离；最后，计算对于每个距离阈值r，距离小于r的点对数占总点对数的比例： ；式中，Xi、Xj为相空间中的点；N为相空间中点的个数；H·是Heaviside阶跃函数；4）计算关联维数：对每个距离阈值r和关联积分Cr取对数进行线性拟合，最后计算拟合直线的斜率，得到切削系数的关联维数；根据关联维数和滚压加工后工件表面的面均方根高度关系，判断加工过程中的工件表面粗糙度的变化情况。

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