一種數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種用于工科院校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)的數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具。
【背景技術(shù)】
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[0002]課堂教學(xué)中，學(xué)生初次接觸數(shù)控技術(shù)，對(duì)實(shí)物沒(méi)有深刻的認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)課堂中圖片、視頻等形式很難滿(mǎn)足學(xué)生深入了解數(shù)控裝備的結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜運(yùn)動(dòng)過(guò)程的需求，大型數(shù)控設(shè)備無(wú)法進(jìn)入數(shù)控技術(shù)及裝備知識(shí)講解的理論課堂。在數(shù)控加工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備存在噪音，影響老師在加工現(xiàn)場(chǎng)講解數(shù)控技術(shù)理論知識(shí)的教學(xué)質(zhì)量，由于存在安全隱患，有些動(dòng)作細(xì)節(jié)即使是數(shù)控加工中心實(shí)際操作演示，學(xué)生也不易觀察的很清楚。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的是:為了輔助教師在理論課堂中演示數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備的相關(guān)知識(shí)，解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)不夠直觀形象，學(xué)生難以理解的問(wèn)題，特提供一種數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具，是由刀庫(kù)部分、主軸部分、工作臺(tái)、控制臺(tái)、銑刀和底板組成，其特征在于:刀庫(kù)部分為圓盤(pán)形齒輪，在其下方搭載四個(gè)刀座，圓盤(pán)形齒輪的左側(cè)與蝸桿A相嚙合，蝸桿A與左側(cè)電機(jī)E連接，電機(jī)E下方安裝開(kāi)關(guān)F，搭載四個(gè)刀座的圓盤(pán)形齒輪、電機(jī)E及蝸桿A、開(kāi)關(guān)F構(gòu)成一個(gè)整體，該整體安裝在中空方形套筒上；中空方形套筒嵌套在導(dǎo)軌上，左側(cè)與氣缸相連，氣缸安裝在導(dǎo)軌左側(cè)上，氣缸與氣泵聯(lián)接；主軸部分，蝸桿B與電機(jī)A連接；蝸桿滑塊為長(zhǎng)條形，左右兩側(cè)各有一個(gè)通孔，兩根支撐桿分別穿過(guò)左右通孔，蝸桿滑塊在兩支撐桿上滑動(dòng)，支撐桿左右兩端設(shè)置有開(kāi)關(guān)A、開(kāi)關(guān)B和開(kāi)關(guān)C ;工作臺(tái)安置在蝸桿滑塊機(jī)構(gòu)上，蝸桿D與電機(jī)C連接，蝸桿滑塊機(jī)構(gòu)及電機(jī)C左右兩端分別安裝在蝸桿E與蝸桿C的兩個(gè)蝸桿滑塊上，蝸桿C與電機(jī)D連接，蝸桿C的另一端與蝸桿E外接齒輪用鏈條連接；在工作臺(tái)行程經(jīng)過(guò)部分設(shè)置開(kāi)關(guān)E和開(kāi)關(guān)D，在工作臺(tái)上安裝卡盤(pán)、電機(jī)B和虎鉗，在控制臺(tái)上安置四個(gè)開(kāi)關(guān)和燈泡；刀具由通孔四棱錐和3毫米銑刀組成，3毫米銑刀穿過(guò)并固定在通孔四棱錐上；底板上方搭載部件從左至右分別為支柱、開(kāi)關(guān)E、蝸桿E、控制臺(tái)和蝸桿C，支柱與底板為可拆卸連接。
[0005]上述主軸部分是由導(dǎo)電滑環(huán)，空心齒輪，齒輪，電磁鐵，凹槽圓柱套筒組成，空心齒輪嵌套在導(dǎo)電滑環(huán)的動(dòng)子部分，空心齒輪與齒輪連接，齒輪與電機(jī)F連接,空心齒輪的下方安裝套筒，套筒下方安裝電磁鐵，電磁鐵下方安裝凹槽圓柱套筒；導(dǎo)電滑環(huán)定子部分和電機(jī)F安裝在蝸桿滑塊上，蝸桿滑塊嵌套在蝸桿B上。
[0006]上述刀庫(kù)部分是由圓盤(pán)形齒輪，蝸桿A，四個(gè)間距90度布置的刀座和開(kāi)關(guān)F組成。其特征在于:四個(gè)間距90度布置的刀座安放在圓盤(pán)形齒輪上，圓盤(pán)形齒輪與蝸桿A連接，蝸桿A與電機(jī)E連接，開(kāi)關(guān)F與刀座安裝在同一水平面，在刀座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生接觸。
[0007]上述刀座是由大徑圓環(huán)，小徑圓環(huán)組成，其特征在于在小徑圓環(huán)內(nèi)嵌套小磁鐵。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:(1)通過(guò)各行程開(kāi)關(guān)與各用電器的配合，通過(guò)單片機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心各工作過(guò)程的演示；(2)電磁鐵下方安置四棱錐形的凹槽圓柱套筒與刀具上端相配合，自動(dòng)定心，在模擬加工時(shí)帶動(dòng)刀具的旋轉(zhuǎn)；(3)通過(guò)刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刀座撞擊行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)各銑刀到達(dá)換刀點(diǎn)位置時(shí)的準(zhǔn)確定位；(4)在刀座小徑圓環(huán)內(nèi)嵌套小磁鐵，解決了主軸把刀具安放到刀座上時(shí)電磁鐵斷電后存在的磁滯問(wèn)題；(5)底板上方支柱可以拆卸，便于模塊的升級(jí)和替換。
【附圖說(shuō)明】
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[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]圖1為本發(fā)明數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本教具主軸部分的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本教具刀庫(kù)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為本教具刀座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為本教具刀具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1.氣缸，2.中空方形套筒，3.蝸桿A，4.圓盤(pán)形齒輪，5.刀座，6.開(kāi)關(guān)A，7.開(kāi)關(guān)B，8.電機(jī)Α，9.空心齒輪，10.蝸桿滑塊，11.開(kāi)關(guān)C，12.導(dǎo)電滑環(huán)，13.套筒，14.電磁鐵，15.凹槽圓柱套筒，16.蝸桿B，17.支撐桿，18.卡盤(pán)，19.電機(jī)B，20.電機(jī)C，21.開(kāi)關(guān)D，22.電機(jī)D，23.蝸桿C，24.工作臺(tái)，25.蝸桿D，26.控制臺(tái)，27.燈泡，28.虎鉗，29.鏈條，30.蝸桿E，31.開(kāi)關(guān)E，32.支柱，33.氣泵，34.開(kāi)關(guān)F，35.電機(jī)E，36.導(dǎo)軌，37.齒輪，38.電機(jī)F，39.通孔四棱錐，40.3毫米銑刀，41.底板，5-1.大徑圓環(huán)，5-2.小徑圓環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
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[0016]1.回原點(diǎn):按動(dòng)控制臺(tái)26上開(kāi)關(guān)a，電機(jī)A8帶動(dòng)蝸桿B16轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸在蝸桿滑塊10的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)B7后停止。工作臺(tái)24先后在由電機(jī)C20和電機(jī)D22帶動(dòng)的蝸桿滑塊作用下，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)D21和行程開(kāi)關(guān)E31限位，到達(dá)x，y軸指定的原點(diǎn)位置，控制臺(tái)26上指示燈27點(diǎn)亮實(shí)現(xiàn)對(duì)回原點(diǎn)過(guò)程的演示；
[0017]2.刀具裝夾:按動(dòng)控制臺(tái)26上開(kāi)關(guān)b，氣泵33啟動(dòng)，刀庫(kù)在氣缸I的帶動(dòng)下到達(dá)主軸下方，蝸桿A3在電機(jī)E35帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓盤(pán)形的齒輪4旋轉(zhuǎn)，把所要裝夾刀具運(yùn)動(dòng)到主軸正下方，電機(jī)AS帶動(dòng)蝸桿B16轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸在蝸桿滑塊10的帶動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)A6后停止，到達(dá)機(jī)床的換刀點(diǎn)，四棱錐形凹槽圓柱套筒15壓住通孔四棱錐39，電磁鐵14通電，主軸在蝸桿滑塊10的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)B7后停止，主軸在電機(jī)F38的帶動(dòng)下正轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具的裝夾；
[0018]3.換刀:按動(dòng)控制臺(tái)26上開(kāi)關(guān)C，氣泵33啟動(dòng)，刀庫(kù)在氣缸I的帶動(dòng)下到達(dá)主軸下方，電機(jī)AS帶動(dòng)蝸桿B16轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸在蝸桿滑塊10的帶動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)A6后停止，電磁鐵14斷電，把刀具安置在刀座5上，電機(jī)A8帶動(dòng)蝸桿B16轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸在蝸桿滑塊10的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)B7后停止，蝸桿A3在電機(jī)E35帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，把所要裝夾刀具運(yùn)動(dòng)到主軸正下方，電機(jī)AS帶動(dòng)蝸桿B16轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸在蝸桿滑塊10的帶動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)A6后停止，到達(dá)機(jī)床的換刀點(diǎn)，四棱錐形凹槽圓柱套筒15壓住通孔四棱錐39，電磁鐵14通電，主軸在蝸桿滑塊10的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，觸碰到行程開(kāi)關(guān)B7后停止，主軸在電機(jī)F38的帶動(dòng)下正轉(zhuǎn)，氣泵33反向啟動(dòng)，刀庫(kù)在氣缸I的帶動(dòng)下回到原位，實(shí)現(xiàn)換刀過(guò)程；
[0019]4.模擬加工:按動(dòng)控制臺(tái)26上開(kāi)關(guān)d，主軸正轉(zhuǎn)，通過(guò)控制主軸螺桿的電機(jī)A8，控制卡盤(pán)18的電機(jī)B19，控制工作臺(tái)螺杠B25和螺桿C23的電機(jī)C20和電機(jī)D22與各個(gè)限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動(dòng)模擬加工。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具，是由刀庫(kù)部分，主軸部分，工作臺(tái)，控制臺(tái)，銑刀和底板組成，其特征在于:刀庫(kù)部分，在圓盤(pán)形齒輪(4)下方搭載四個(gè)刀座(5)，圓盤(pán)形齒輪⑷的左側(cè)與蝸桿A(3)相嚙合，蝸桿A(3)與左側(cè)電機(jī)E(35)連接，電機(jī)E(35)下方安裝開(kāi)關(guān)F(34)，搭載四個(gè)刀座(5)的圓盤(pán)形齒輪(4)、電機(jī)E(35)及蝸桿A(3)、開(kāi)關(guān)F(34)構(gòu)成一個(gè)整體，該整體安裝在中空方形套筒(2)上；中空方形套筒(2)嵌套在導(dǎo)軌(36)上，中空方形套筒(2)左側(cè)與氣缸(I)相連，氣缸(I)安裝在導(dǎo)軌(36)左側(cè)上，氣缸(I)與氣泵(33)聯(lián)接；主軸部分，蝸桿B (16)與電機(jī)A (8)連接；蝸桿滑塊(10)為長(zhǎng)條形，左右兩側(cè)各有一個(gè)通孔，兩根支撐桿(17)分別穿過(guò)左右通孔，蝸桿滑塊(10)在兩支撐桿(17)上滑動(dòng)，支撐桿(17)左右兩端設(shè)置有開(kāi)關(guān)A(6)、開(kāi)關(guān)B(7)及開(kāi)關(guān)C(Il);工作臺(tái)(24)安置在蝸桿滑塊機(jī)構(gòu)上，蝸桿D (25)與電機(jī)C(20)連接，蝸桿滑塊機(jī)構(gòu)及電機(jī)C(20)左右兩端分別安裝在蝸桿E (30)與蝸桿C (23)的兩個(gè)蝸桿滑塊上，蝸桿C (23)與電機(jī)D (22)連接，蝸桿C(23)的另一端與蝸桿E(30)外接齒輪用鏈條(29)連接；在工作臺(tái)(24)行程經(jīng)過(guò)部分設(shè)置開(kāi)關(guān)E (31)和開(kāi)關(guān)D (21)，在工作臺(tái)(24)上安裝卡盤(pán)(18)、電機(jī)B (19)和虎鉗(28)，在控制臺(tái)(26)上安裝四個(gè)開(kāi)關(guān)和燈泡(27);刀具由通孔四棱錐(39)和3毫米銑刀(40)組成，3毫米銑刀(40)穿過(guò)并固定在通孔四棱錐(39)上；底板(41)上方搭載部件從左至右分別為支柱(32)、開(kāi)關(guān)E(31)、蝸桿E(30)、控制臺(tái)(26)和蝸桿C(23)，支柱(32)與底板(41)為可拆卸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具，其特征是:所述主軸部分是由導(dǎo)電滑環(huán)(12)，空心齒輪(9)，齒輪(37)，電磁鐵(14)，凹槽圓柱套筒(15)組成，空心齒輪(9)嵌套在導(dǎo)電滑環(huán)(12)的動(dòng)子部分，空心齒輪(9)與齒輪(37)連接，齒輪(37)與電機(jī)F(38)連接，空心齒輪(9)的下方安裝套筒(13)，套筒(13)下方安裝電磁鐵(14)，電磁鐵(14)下方安裝凹槽圓柱套筒(15);導(dǎo)電滑環(huán)(12)定子部分和電機(jī)F(38)安裝在蝸桿滑塊(10)上，蝸桿滑塊(10)嵌套在蝸桿B (16)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具，其特征是:所述刀庫(kù)部分是由圓盤(pán)形齒輪(4)，蝸桿A(3)，四個(gè)間距90度布置的刀座(5)和開(kāi)關(guān)F(34)組成，其特征在于:四個(gè)間距90度布置的刀座(5)安放在圓盤(pán)形齒輪(4)上，圓盤(pán)形齒輪(4)與蝸桿A(3)連接，蝸桿A(3)與電機(jī)E (35)連接，開(kāi)關(guān)F(34)與刀座(5)安裝在同一水平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具，其特征是:所述刀座(5)是由大徑圓環(huán)(5-1)，小徑圓環(huán)(5-2)構(gòu)成，在小徑圓環(huán)(5-2)內(nèi)嵌套小磁鐵。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于工科院校機(jī)械工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的數(shù)控加工中心換刀及加工過(guò)程演示教具。它解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)不夠直觀形象，學(xué)生難以理解的問(wèn)題。其技術(shù)方案：刀庫(kù)部分，圓盤(pán)形齒輪下方搭載刀座，齒輪左側(cè)與蝸桿A嚙合，蝸桿A與電機(jī)E連接，電機(jī)E下方安裝開(kāi)關(guān)F，該整體安裝在中空方形套筒上，套筒嵌在導(dǎo)軌上，左側(cè)與氣缸相連，氣缸安在導(dǎo)軌上，氣缸與氣泵聯(lián)接；主軸部分，蝸桿B與電機(jī)A連接，蝸桿滑塊安在兩支撐桿上，工作臺(tái)安在蝸桿滑塊機(jī)構(gòu)上；工作臺(tái)安裝卡盤(pán)、電機(jī)B及虎鉗；底板上搭載支柱、開(kāi)關(guān)、蝸桿E、控制臺(tái)及蝸桿C。本演示教具是實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心各工作過(guò)程的演示，幫助學(xué)生對(duì)換刀、對(duì)刀及刀具軌跡的理解。
【IPC分類(lèi)】G09B25-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104599577
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410491317
【發(fā)明人】黃建明, 苗杰, 司虛, 符偉督, 涂慶, 謝友春
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年9月24日