论文标题：Development and testing of a wireless smart toolholder with multi-sensor fusion（多传感器融合无线智能刀柄的研制）

期刊： Frontiers of Mechanical Engineering

作者：Jin ZHANG（张金）, Xinzhen KANG（康信禛）, Zhengmao YE（叶正茂）, Lei LIU（刘磊）,Guibao TAO（陶桂宝）, Huajun CAO（曹华军）

发表时间：15 Dec 2023

DOI： 10.1007/s11465-023-0774-y

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作者列表

Jin ZHANG（张金）, Xinzhen KANG（康信禛）, Zhengmao YE（叶正茂）, Lei LIU（刘磊）,Guibao TAO（陶桂宝）, Huajun CAO（曹华军）

原文链接

https://journal.hep.com.cn/fme/EN/10.1007/s11465-023-0774-y

关键词

01 wireless smart toolholder, multi-sensor fusion

无线智能刀柄，多传感器融合

02 circular runout, dynamic balancing

圆跳动，动平衡

03 static stiffness, dynamic inherent frequency

静态刚度，动态固有频率

文章亮点

(1) 针对目前用于铣削力、振动和温度测试的工作台和回转测力计存在安装繁琐、采集信号单一等问题，提出了一种可实时感知力、振动和温度信号的多传感器融合无线智能刀柄。

(2) 通过刚度实验测试智能刀柄刚度，借助锤击实验，分析智能刀柄自由模态和工作模态的固有频率。

(3) 借助刀柄偏转仪和动平衡机调试智能刀柄圆跳动和动平衡，以保证智能刀柄圆跳动和动平衡满足使用要求。

(4) 基于智能刀柄开展铣削力、振动和温度的精度和重复性测试。

文章简介

智能刀柄是智能和精密制造的核心部件，可实现对切削数据和加工精度演变的现场监测，已成为学术研究和工业应用的焦点。然而，目前用于铣削力、振动和温度测试的工作台和旋转测力计存在安装繁琐、采集信号单一等问题，限制了其在工程实际中的应用。本文提出了一种可实时感知力、振动和温度信号的多传感器融合无线智能刀柄。为了适应切削环境，我们选择了适合智能刀柄融合的力、振动和温度传感器。随后，我们进行了结构设计、圆跳动、动平衡、静态刚度和动态固有频率测试，以评估其静态和动态性能。最后，测试了智能刀柄在力、振动和温度方面的精度和可重复性。实验结果表明，智能刀柄能准确捕捉加工数据，与现有测力计相比，相对偏差小于1.5%，铣削温度和振动信号的重复性也很高，为加工状态监测提供了一个智能解决方案。

文章作者简介

曹华军 重庆大学

博士，二级教授、博士生导师

现任科学技术发展研究院院长、制造工程研究所所长，入选教育部首届青年长江学者、第三批国家“万人计划”科技创新领军人才。

长期从事绿色制造装备与系统研究，在齿轮高速干切滚齿数控机床及自动产线、离散制造双碳大数据及精益管控平台、复杂构件绿色智能制造等方面取得创新性成果，并实现产业化应用。

发表论文200余篇，出版专著5部，授权国内外发明专利49项，制定国家标准8项，获国家科技进步二等奖1项、省部级及行业一等奖4项。担任“十二五”国家绿色制造科技重点专项专家，“十四五”国家高性能制造技术与重大装备重点专项专家组副组长、“十四五”国家产业基础专家委员会委员、中国机械工程学会第十二届理事会理事及环境保护与绿色制造分会副主任委员、全国绿色制造技术标准化委员会委员兼副秘书长、重庆市绿色制造技术创新战略联盟秘书长，同时兼任国际生产工程学会（CIRP）Research Affiliate、《机械工程学报（英文版）》、《中国机械工程》、《计算机集成制造系统》编委等。

张金 重庆大学

博士研究生，主要研究方向为多能场辅助加工、绿色智能制造技术。

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