[0037] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0038] 如图1所示，一种超智能拉削设备，包括机座9、拉削驱动组件、溜板导轨6、光电栅板4、快速定位夹紧装置3、智能拉削单元和电缆接头装拆机构11。溜板导轨6和光电栅板4均安装在机座9上。两个快速定位夹紧装置3均滑动连接在溜板导轨6上。其中一个快速定位夹紧装置3由拉削驱动组件驱动进行滑动，用于夹紧智能拉削单元的一段，且安装有电缆接头装拆机构11。另一个快速定位夹紧装置夹紧拉刀另一端，起到固定拉刀中心线的作用。
[0039] 智能拉削单元包括拉刀主体1和检测装置2。检测装置2同轴安装在拉刀主体1的一端，与拉刀主体1形成一体，用来监测拉刀主体1的受力、拉刀主体1往返次数‑位移‑速度‑加速度、刀刃尺寸。检测装置2的外端设置有电缆插座2‑1。智能拉削单元的两端分别夹持在两个快速定位夹紧装置3上，且检测装置2的电缆插座2‑1与电缆接头装拆机构11中的电缆插头11‑7对接。
[0040] 拉削驱动组件包括伺服电机10、拉削丝杠5、轴承8和轴承座7。拉削丝杠5通过轴承8和轴承座7支承在机座9上。拉削丝杠5与快速定位夹紧装置3的溜板3‑1上的螺母组成丝杠螺母副；伺服电机10固定在机座9上，且输出轴与拉削丝杠5的端部固定。在伺服电机10驱动下，使快速定位夹紧装置3在溜板导轨6上移动，带动拉刀主体1及检测装置2作直线运动，实现拉削过程的工作进给和快速退回。电缆接头装拆机构11用于自动将输送电源和信号的电缆接头快速插入检测装置2上的电缆插座2‑1内，或者快速将电缆接头从检测装置2上的电缆插座2‑1中拔出，实现智能拉削单元的电缆插座2‑1与外部的控制器及电源的快速对接。
[0041] 如图1和2所示，快速定位夹紧装置3包括溜板3‑1、正向定位夹紧块3‑6、反向定位夹紧块3‑4、溜板V型块3‑3、夹紧电机3‑7和双向丝杠3‑2。溜板3‑1的下部与溜板导轨6构成滑动副；溜板V型块3‑3固定在溜板3‑1上；溜板V型块3‑3的顶部开设有V型定位槽。V型定位槽用于实现智能拉削单元的定位。
[0042] 正向定位夹紧块3‑6和反向定位夹紧块3‑4均滑动连接在溜板3‑1上，且滑动方向垂直于溜板导轨6的长度方向。双向丝杠3‑2转动连接在溜板3‑1上。正向定位夹紧块3‑6和反向定位夹紧块3‑4与双向丝杠3‑2上旋向相反的两个螺纹段分别构成螺旋副。夹紧电机3‑7固定在溜板3‑1上，且输出轴与双向丝杠3‑2的一段固定。正向定位夹紧块3‑6和反向定位夹紧块3‑4由夹紧电机3‑7和双向丝杠3‑2驱动进行反向运动。正向定位夹紧块3‑6和反向定位夹紧块3‑4的相对侧面的底部设置有夹紧斜面。正向定位夹紧块3‑6和反向定位夹紧块3‑
4位于溜板V型块3‑3的上方，两个夹紧斜面分别挤压智能拉削单元上半部的两侧。
[0043] 如图1和5所示，检测装置2包括电缆插座2‑1、导线管2‑2、检测外壳、伸缩式图像采集组件、光电收发器2‑8、拉削力采集组件和控制模块2‑13。拉削力采集组件和伸缩式图像采集组件均安装在检测外壳的内腔中。
[0044] 检测外壳包括上筒体2‑3和下筒体2‑12。上筒体2‑3与下筒体2‑12的开口处螺纹连接。上筒体2‑3的开口处端面形成位于下筒体2‑12内侧的第一限位台阶。拉削力采集组件、控制模块2‑13和伸缩式图像采集组件均安装在检测外壳的内部且沿着远离拉刀主体1的方向依次排列。控制模块2‑13用于接收伸缩式图像采集组件、光电收发器2‑8和拉削力采集组件输出的信号，并对其进行采集、调理、滤波等操作后通过电缆发送给上位机。控制模块2‑13还用于接收外部控制信号对伸缩驱动电磁铁2‑4进行控制。
[0045] 拉削力采集组件安装在检测外壳的内腔中，包括预紧板簧2‑9、力传感器2‑10和连接轴2‑11。下筒体2‑12的端面上开设有让位孔。让位孔的内端形成第二限位台阶。连接轴2‑11穿过下筒体2‑12端部的让位孔；连接轴2‑11的内端设置有限位盘。限位盘与下筒体2‑12的内腔端面之间设置有呈环形的力传感器2‑10。预紧板簧2‑9设置在检测外壳的内腔中，边缘处抵住第一限位台阶，中心位置抵住限位盘，对连接轴施加朝向力传感器2‑10的预紧力，使连接轴2‑11压紧在力传感器2‑10上；该预紧力大于作用在检测装置2上的推力，以免检测不到推力大小。连接轴2‑11的外端与拉刀主体1固定。力传感器2‑10能够检测到限位盘与下筒体2‑12的内腔端面之间的挤压力，从而获得拉刀主体1对工件的拉削力。
[0046] 伸缩式图像采集组件包括伸缩驱动组件，以及沿着检测外壳中心轴线的周向均布的四个拍摄单元。检测外壳的中部开设有沿周向均布的四个径向滑槽。四个拍摄单元分别安装在四个径向滑槽内。所述的拍摄单元包括径向移动块2‑6和图像传感器(采用CCD)。径向移动块2‑6滑动连接在径向滑槽内。图像传感器通过嵌入方式固定在径向移动块2‑6朝向拉刀主体1的侧面上。图像传感器的朝向与拉刀主体1的轴线平行。
[0047] 伸缩驱动组件包括伸缩驱动组件和活塞推拉锥柱2‑7。活塞推拉锥柱2‑7包括同轴连接的活塞部和锥形部。活塞部与检测外壳的内腔滑动连接。锥形部的外侧面上开设有沿自身轴线的周向均布的四个导向槽。导向槽为T型槽。在沿着智能拉削单元的轴线靠近拉刀主体的方向上，导向槽到智能拉削单元轴线的距离逐渐增大。四个拍摄单元内的径向移动块2‑6的内端均设置有倾斜的T形滑块；T形滑块与对应的导向槽滑动连接。活塞推拉锥柱2‑7由伸缩驱动组件驱动下进行滑动。
[0048] 当活塞推拉锥柱2‑7向远离拉刀主体1的方向滑动时，活塞推拉锥柱2‑7连接各径向移动块2‑6的位置的直径逐渐增大，使得各径向移动块2‑6向外滑出，使得图像传感器能够拍摄拉刀圆周上四个不同位置的图像，从而使用所得图像测量拉刀刀刃的尺寸以及磨损情况。
[0049] 当活塞推拉锥柱2‑7向靠近拉刀主体1的方向滑动时，活塞推拉锥柱2‑7连接各径向移动块2‑6的位置的直径逐渐减小，使得各径向移动块2‑6向内滑动，使得图像传感器缩入径向滑槽内，避免拉削过程中产生的切屑损伤图像传感器。
[0050] 伸缩驱动组件包括伸缩驱动电磁铁2‑4和复位弹簧2‑5。伸缩驱动电磁铁2‑4固定在检测外壳的内腔远离拉刀主体的端部。复位弹簧2‑5设置在检测外壳内，且两端分别抵住检测外壳内腔端部和活塞推拉锥柱2‑7的活塞部。活塞推拉锥柱2‑7的活塞部采用铁磁性材料，能够受到通电后的伸缩驱动电磁铁的吸引；通过伸缩驱动电磁铁2‑4的通断电，控制活塞推拉锥柱2‑7在两个极限位置之间切换，实现图像传感器伸出与缩回之间的切换。
[0051] 沿着检测外壳的径向朝外设置的四个光电收发器2‑8嵌入在检测外壳的外侧面上，且沿着检测外壳中心轴线的周向均布。其中一个光电收发器2‑8与光电栅板4对齐，形成光栅尺位移传感器，用于检测拉刀主体1的位移‑速度‑加速度以及拉刀主体1往复次数。
[0052] 电缆插座2‑1固定在检测外壳的端部中心位置，且插口沿着智能拉削单元的轴向朝外设置，用于将电源和控制信号传送至检测装置2内部，将内部各传感器监测信号传出。导线管2‑2固定在检测外壳内。导线管2‑2内设置有电缆。各图像传感器、光电收发器2‑8、伸缩驱动电磁铁2‑4、控制模块的供电接口和控制接口通过电缆的不同芯线引出至电缆插座
2‑1；通过电缆插座2‑1与电缆插头11‑7对接，即可实现对拉削力采集组件的供电的信号传输。
[0053] 如图1、3和4所示，电缆接头装拆机构11包括支架11‑2、加强板11‑11、固定螺栓11‑12、活塞推杆11‑3、电缆插头11‑7、插拔驱动组件和旋转驱动组件。支架11‑2通过固定螺栓
11‑12安装在溜板3‑1上。支架11‑2的直角转折处固定有加强板11‑11，以提高支架11‑2的结构强度。活塞推杆11‑3与支架11‑2构成圆柱副。活塞推杆11‑3与智能拉削单元上的电缆插座2‑1同轴设置。活塞推杆11‑3的外端同轴固定有电缆插头11‑7；装夹智能拉削单元后，电缆插头11‑7与电缆插头2‑1同轴且相互正对。电缆插头11‑7由插拔驱动组件驱动进行直线插拔运动，旋转驱动组件驱动进行旋转，从而能够实现多芯的电缆插头11‑7与电缆插座2‑1的自动对接。
[0054] 旋转驱动组件包括定位电机11‑8、齿轮轴11‑9、小齿轮11‑10和大齿轮11‑6。轴线平行于活塞推杆11‑3的齿轮轴11‑9转动连接在支架11‑2上。定位电机11‑8固定在支架11‑2上，且输出轴与齿轮轴11‑9的端部固定。小齿轮11‑10、大齿轮11‑6分别固定在齿轮轴11‑9、活塞推杆11‑3上。在电缆插头11‑7抵住且未插入电缆插座2‑1的状态(电缆插头11‑7与电缆插座2‑1的周向上未完全对齐，导致无法插合)下，小齿轮11‑10与大齿轮11‑6啮合。在电缆插头11‑7插入电缆插座2‑1的状态下，小齿轮11‑10与大齿轮11‑6分离。
[0055] 插拔驱动组件包括插拔驱动电磁铁11‑4、插拔弹簧11‑1和筒身11‑5。筒身11‑5固定在支架11‑2远离智能拉削单元的一侧。活塞推杆11‑3内端的活塞板与筒身11‑5的内腔滑动连接。筒身11‑5的内腔端部固定有插拔驱动电磁铁11‑4。插拔弹簧11‑1套置在活塞推杆11‑3上，且两端分别抵住支架11‑2和大齿轮11‑6。
[0056] 插拔弹簧11‑1对活塞推杆11‑3施加朝向智能拉削单元的弹力；活塞推杆11‑3的活塞板采用铁磁性材料，能够受到通电后的插拔驱动电磁铁11‑4的吸引；插拔驱动电磁铁11‑4对活塞推杆11‑3吸引力朝向远离智能拉削单元的方向。
[0057] 当插拔驱动电磁铁11‑4通电时，电缆插头11‑7与电缆插座2‑1分离。当插拔驱动电磁铁11‑4断电时，电缆插头11‑7在插拔弹簧11‑1的弹力作用下抵住电缆插座2‑1，当电缆插头11‑7转动至与电缆插座2‑1所有插针插孔对齐的状态时，电缆插头11‑7在插拔弹簧11‑1的弹力作用下插入电缆插座2‑1。
[0058] 该智能拉削设备的工作过程具体如下：
[0059] 步骤一、将检测装置2与拉刀主体1端部同轴固定，得到智能拉削单元。
[0060] 步骤二、将检测装置2、拉刀主体1的末端分别放置到两个快速定位夹紧装置3的溜板V型块3‑3的溜板V型块3‑3上；启动夹紧电机3‑7，双向丝杠3‑2带动正向定位夹紧块3‑6和反向定位夹紧块3‑4相向运动，夹紧检测装置2和拉刀主体1的末端。
[0061] 步骤三、插拔驱动电磁铁11‑4失电，插拔弹簧11‑1推动活塞推杆11‑3端部的电缆插头11‑7抵住检测装置2上的电缆插座2‑1；之后，电缆接头装拆机构11上的定位电机11‑8带动小齿轮11‑10转动预设角度θ＝2π·Z1/Z2。Z1为大齿轮11‑6的齿数，R2为小齿轮11‑10的齿数。小齿轮11‑10带动大齿轮11‑6和电缆插头11‑7旋转；当电缆插头11‑7与电缆插座2‑1在周向上对齐时，电缆插头11‑7在插拔弹簧11‑1的弹力作用下插入电缆插座2‑1。
[0062] 步骤四、在伺服电机10驱动下，快速定位夹紧装置3在溜板导轨6上移动，带动拉刀主体1及检测装置2作直线运动，实现拉削过程的工作进给和快速退回。
[0063] 步骤五、检测装置2在拉削过程中对位移、速度、加速度、拉力等工况参数进行监测，并对拉削进行计数。每次拉削进给完成后，检测装置2的伸缩驱动电磁铁2‑4得电，拉动活塞推拉锥柱2‑7移动，其锥面推动四个径向移动块2‑6沿径向向外位移；各图像传感器伸出后拍摄拉刀主体1的刃口图像；根据所得刃口图像测量拉刀主体1刀刃的尺寸以及磨损情况。
[0064] 若拉刀主体1损坏或磨损情况超过预设值时，上位机提醒工作人员换刀。换刀时，插拔驱动电磁铁11‑4通电，吸引电缆插头11‑7向外移动，与电缆插座2‑1分离。之后，快速定位夹紧装置3上的正向定位夹紧块3‑6和反向定位夹紧块3‑4相背运动，解除智能拉削单元的夹紧。
