机床工业作为先进制造技术的一个重要领域,正在向着高效、高精度的自动化加工目标发展,而切削刀具在切削加工过程中起着至关重要的作用,切削刀具的异常变化将直接影响加工精度和可靠性。因此,开发机床刀具工作状态监测系统,对刀具加工过程中这两种信号进行实时监测就显得尤为重要。本文针对刀具加工过程实时监测开发两套智能监测刀柄,分别监测振动信号和切削力/扭矩信号,将整个传感系统集成在刀柄内部,以无线方式进行数据回传和电能供给。在数据传输方面,通过分析振动信号和切削力/扭矩信号的信号特征,确定功能指标,并基于两种核心微处理器分别设计信号调理电路、数据采集电路以及无线通信电路,搭建监测系统的硬件平台。在此基础之上,构建监测系统的软件平台,实现信号的采集、数据的无线传输以及上位机对系统的控制功能,在上位机远程、实时地监测这两种刀具信号的波形,同时完成对采集数据的存储。在电能传输方面,针对机床和刀柄的结构及其高速旋转的特殊工作状态,确定应用电磁谐振式无线供电方式。从接收端和发射端线圈结构与布局出发,建立“2发多收”的刀柄无线供电模型。针对发射模块,设计方波发生电路、MOS管驱动电路以及高频逆变电路,实现直流到高频交流的转换。针对接收系统和负载设备的供电需求,设计整流滤波电路和电源管理电路,实现了高频交流到多路直流的转换,为刀柄内所有传感系统提供稳定直流电源。在验证系统数据传输与电能传输各节点设备性能的基础之上,对整个刀具监测系统进行实际的功能测试和性能分析,实现通过上位机对这两种信号进行远程、实时的监测,并保证整套刀具监测系统的可行性与稳定性。