CN203858812U - 刀具教学演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种刀具教学演示装置。刀具教学主要通过图片展示，学生很难理解刀具的角度及其对切削效果的影响。本实用新型包括箱体、模拟工件、刀头组件、前后角解析机构和刃倾角解析机构；托板通过第一固长杆与主切削刃杆焊接；前刀面板和主后刀面板的一端均与主切削刃杆铰接；第一曲柄通过第一连杆与前刀面板铰接；第二曲柄通过第二连杆与前刀面板铰接；前后角解析机构包括第一旋转杆件、第一滑动杆、第一套筒、第二旋转杆件、第二滑动杆、第二套筒、第四固长杆和第五固长杆；刃倾角解析机构包括第三固长杆、第三旋转杆件、第三套筒、第三滑动杆和第六固长杆。本实用新型辅助教师讲解刀具的几何参数，及几何参数的变化对切削加工的影响。

Description

刀具教学演示装置

技术领域

本实用新型属于教学仪器领域，具体涉及一种刀具教学演示装置。

背景技术

机械类专业是工科中的一个重点学科专业，是理科生选报的热门专业之一。在现代装备制造业中，金属切削加工占主导地位，而刀具是切削加工中必不可少的工具，其重要性不言而喻。因此刀具是机械类学生学习中必学的知识点之一，同时也是实用性很强的知识点。所以学好刀具相关知识对于每一个机械专业的同学来说都非常重要的。

由于刀具的形状都是立体的，故刀具的角度及其对切削效果的影响是教学重点和难点，但是在实际教学中还没有相应的辅助讲解刀具角度变化的教具。目前该知识点的教学主要只能通过图片来展示辅助教学，不够直观，给老师讲课带来很大不便，学生也很难理解刀具相关的知识点。因此需要一种操作简单、价格低廉，并且能够形象演示各个刀具角度变化的教学装置。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种刀具教学演示装置，辅助教师讲解刀具的几何参数，以及各个几何参数的变化对刀具本身性能和切削加工过程的影响。

本实用新型包括箱体、模拟工件、刀头组件、前后角解析机构和刃倾角解析机构；所述的模拟工件固定在箱体的前面板外侧。

所述的刀头组件包括前刀面板、第一固长杆、主切削刃杆、第二固长杆、托板、主后刀面板、第一连杆、第一曲柄、第二曲柄、第二连杆、第一电机、第二电机和第三电机；所述第二电机的电机输出轴通过联轴器与第二固长杆的一端连接；所述第二固长杆的另一端焊接在托板底部，托板的一侧与第一固长杆的一端焊接，第一固长杆的另一端焊接在主切削刃杆中部。所述前刀面板和主后刀面板的一端均与主切削刃杆铰接。所述的第一电机和第三电机均固定在托板上，第一电机的输出轴与第一曲柄的一端固定，第一曲柄的另一端与第一连杆的一端铰接；第一连杆的另一端与前刀面板的另一端铰接；所述第三电机的输出轴与第二曲柄的一端铰接；所述第二曲柄的另一端与第二连杆的一端铰接；第二连杆的另一端与前刀面板的另一端铰接；所述前刀面板和主后刀面板的头部尖点均与模拟工件的外圆柱面接触。

所述的前后角解析机构包括第一旋转杆件、第一滑动杆、第一套筒、第二旋转杆件、第二滑动杆、第二套筒、第四固长杆、第五固长杆、第四电机和第五电机；所述第四电机的输出轴通过联轴器与第四固长杆的一端连接；第四固长杆的另一端焊接在第二旋转杆件的中部；第二旋转杆件的一端与箱体的前面板铰接，另一端与第一套筒的一端通过球铰链连接；第一滑动杆的一端套置在第一套筒内，并与第一套筒通过滑动副连接；第一滑动杆的另一端与箱体的前面板铰接。所述第五电机的输出轴通过联轴器与第五固长杆的一端连接；第五固长杆的另一端焊接在第一旋转杆件的中部；第一旋转杆件的一端与箱体的前面板铰接，另一端与第二套筒的一端通过球铰链连接；第二滑动杆的一端套置在第二套筒内，并与第二套筒通过滑动副连接；第二滑动杆的另一端与箱体的前面板铰接。

所述的刃倾角解析机构包括第三固长杆、第三旋转杆件、第三套筒、第三滑动杆、第六固长杆和第六电机；所述第六电机的输出轴通过联轴器与第六固长杆的一端连接；所述第六固长杆的另一端焊接在第三旋转杆件的中部，第三旋转杆件的一端与第三滑动杆的一端通过球铰链连接；第三滑动杆的另一端与第三套筒的一端通过滑动副连接；所述的第三固长杆固定在箱体的前面板上，两端分别与第三套筒的另一端及第三旋转杆件的另一端通过球铰链连接。

所述的模拟工件设有已加工表面、过渡表面和未加工表面。

所述的前刀面板、第一固长杆、主切削刃杆、第二固长杆、托板、主后刀面板、第一连杆、第一曲柄、第二曲柄、第二连杆、第一电机、第三电机均设置在箱体的前面板外侧，所述的第二电机设置在箱体内。

所述的第一旋转杆件、第一滑动杆、第一套筒、第二旋转杆件、第二滑动杆、第二套筒、第四固长杆和第五固长杆均设置在箱体的前面板外侧，所述的第四电机和第五电机均设置在箱体内。

所述的第三固长杆、第三旋转杆件、第三套筒、第三滑动杆和第六固长杆均设置在箱体的前面板外侧；所述的第六电机设置在箱体内。

所述的第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机分别与一块控制板连接；所述第四电机的控制板与第三电机的控制板串联，所述第一电机的控制板与第五电机的控制板串联。

   本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以让学生更加直观地理解刀具的几何参数，以及各个几何参数的变化对刀具本身性能和切削加工过程的影响；携带方便，操作简单，方便老师上课讲解，能让学生更深刻理解和掌握刀具知识，也有利于提高学生的学习兴趣，增强课堂上老师与同学的互动性，使课堂气氛更加轻松愉快。

附图说明

图1为本实用新型的机构原理示意图；

图2为本实用新型的立体图；

图3为本实用新型中刀头组件的机构运动简图；

图4为本实用新型中主后刀面板的运动立体图；

图5为本实用新型中前刀面板的运动立体图；

图6为本实用新型中前后角解析机构的装配立体图；

图7为本实用新型中刃倾角解析机构的装配立体图。

图中：1、前刀面板，2、第一固长杆，3、主切削刃杆，4、模拟工件，5、第二固长杆，6、托板，7、第一旋转杆件，8、第一滑动杆，9、第一套筒，10、第二旋转杆件，11、第二滑动杆，12、第二套筒，13、第三固长杆，14、第三旋转杆件，15、第三滑动杆，16、第三套筒，17、主后刀面板，18、第一连杆，19、第一曲柄，20、第一电机，21、第二电机，22、第三电机23、第二曲柄，24、第二连杆25、第四固长杆，26、第四电机，27、第五固长杆，28、第五电机，29、第六固长杆，30、第六电机，31、箱体。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和2所示，刀具教学演示装置，包括箱体31、模拟工件4、刀头组件、前后角解析机构和刃倾角解析机构；模拟工件4固定在箱体的前面板外侧，且模拟工件4设有已加工表面、过渡表面和未加工表面。

如图1、2、3、4和5所示，刀头组件包括前刀面板1、第一固长杆2、主切削刃杆3、第二固长杆5、托板6、主后刀面板17、第一连杆18、第一曲柄19、第二曲柄23、第二连杆24、第一电机20、第二电机21和第三电机22；前刀面板1、第一固长杆2、主切削刃杆3、第二固长杆5、托板6、主后刀面板17、第一连杆18、第一曲柄19、第二曲柄23、第二连杆24、第一电机20、第三电机22均设置在箱体31的前面板外侧，第二电机21设置在箱体31内；第一电机20、第二电机21和第三电机22分别与一块控制板连接。第二电机21的电机输出轴伸出箱体的前面板外，且通过联轴器与第二固长杆5的一端连接；第二固长杆5的另一端焊接在托板6底部，托板6的一侧与第一固长杆2的一端焊接，第一固长杆2的另一端焊接在主切削刃杆3中部。前刀面板1和主后刀面板17的一端均与主切削刃杆3铰接。第一电机20和第三电机22均固定在托板6上，第一电机20的输出轴与第一曲柄19的一端固定，第一曲柄19的另一端与第一连杆18的一端铰接；第一连杆18的另一端与前刀面板1的另一端铰接；第三电机22的输出轴与第二曲柄23的一端铰接；第二曲柄23的另一端与第二连杆24的一端铰接；第二连杆24的另一端与前刀面板1的另一端铰接；前刀面板1和主后刀面板17的头部尖点均与模拟工件4的外圆柱面接触。

如图6所示，前后角解析机构包括第一旋转杆件7、第一滑动杆8、第一套筒9、第二旋转杆件10、第二滑动杆11、第二套筒12、第四固长杆25、第五固长杆27、第四电机26和第五电机28；第一旋转杆件7、第一滑动杆8、第一套筒9、第二旋转杆件10、第二滑动杆11、第二套筒12、第四固长杆25和第五固长杆27均设置在箱体31的前面板外侧，第四电机26和第五电机28均设置在箱体31内；第四电机26和第五电机28分别与一块控制板连接，且第四电机26的控制板与第三电机22的控制板串联；第四电机26的输出轴伸出箱体的前面板外，并通过联轴器与第四固长杆25的一端连接；第四固长杆25的另一端焊接在第二旋转杆件10的中部；第二旋转杆件10的一端与箱体的前面板铰接，另一端与第一套筒9的一端通过球铰链连接；第一滑动杆8的一端套置在第一套筒9内，并与第一套筒9通过滑动副连接；第一滑动杆8的另一端与箱体的前面板铰接。第五电机28的输出轴伸出箱体的前面板外，并通过联轴器与第五固长杆27的一端连接；第五固长杆27的另一端焊接在第一旋转杆件7的中部；第一旋转杆件7的一端与箱体的前面板铰接，另一端与第二套筒12的一端通过球铰链连接；第二滑动杆11的一端套置在第二套筒12内，并与第二套筒12通过滑动副连接；第二滑动杆11的另一端与箱体的前面板铰接。

如图7所示，刃倾角解析机构包括第三固长杆13、第三旋转杆件14、第三套筒16、第三滑动杆15、第六固长杆29和第六电机30；第三固长杆13、第三旋转杆件14、第三套筒16、第三滑动杆15和第六固长杆29均设置在箱体31的前面板外侧；第六电机30设置在箱体31内，并与一块控制板连接；第六电机30的输出轴伸出箱体31的前面板外，并通过联轴器与第六固长杆29的一端连接；第六固长杆29的另一端焊接在第三旋转杆件14的中部，第三旋转杆件14的一端与第三滑动杆15的一端通过球铰链连接；第三滑动杆15的另一端与第三套筒16的一端通过滑动副连接；第三固长杆13固定在箱体的前面板上，两端分别与第三套筒16的另一端及第三旋转杆件14的另一端通过球铰链连接。

该刀具教学演示装置的运动原理：

1、刀头组件的运动：刀头组件包含三个运动，分别是刀头组件绕刀尖点（刀头组件与模拟工件4的接触点）的旋转运动，前刀面板1绕主切削刃杆3的转动，主后刀面板17绕主切削刃杆3转动。刀头组件绕刀尖点的旋转运动用来改变主偏角与副偏角，整个运动由第二电机21带动，第二电机21的转动通过联轴器把动力传到第二固长杆5，第二固长杆5的转动又带动托板6一起运动，托板6通过第一固长杆2与主切削刃杆3固定，使得刀头组件绕刀尖点旋转，从而改变主、副偏角的大小。前刀面板1绕主切削刃杆3的转动来改变前角，第三电机22的转动带动第二曲柄23转动，第二曲柄23又带动第二连杆24转动，第二连杆24与前刀面板1铰接，使前刀面板1绕主切削刃杆3转动，从而改变前角。主后刀面板17绕主切削刃杆3转动来改变后角大小，第一电机20的转动带动第一曲柄19转动，第一曲柄19又带动第一连杆18转动，第一连杆18与主后刀面板17铰接，使主后刀面板17绕主切削刃杆3转动，从而改变后角大小。

2、前后角解析机构的运动：前后角解析机构可视为沿主后刀面板1所在平面方向观测刀头组件，从而第一滑动杆8和第一套筒9的运动模拟前角的变化，第一旋转杆件7的运动模拟后角的变化。前后角解析机构中前角改变由第四电机26带动，第四电机26的转动通过联轴器把动力传到第四固长杆25，第四固长杆25的转动带动第二旋转杆件10转动，第二旋转杆件10又带动第一套筒9运动，使第一滑动杆8在第一套筒9内滑动，从而第一滑动杆8及第一套筒9绕箱体前面板的转动模拟前角的变化。第四电机26的控制板与第三电机22的控制板串联，使得第一滑动杆8及第一套筒9绕箱体前面板的转动与刀头组件的前角变化达到联动效果。前后角解析机构中后角改变由第五电机28带动，第五电机28通过联轴器把动力传到第五固长杆27，第五固长杆27的转动带动第一旋转杆件7转动，第一旋转杆件7又带动第二套筒12运动，使第二滑动杆11在第二套筒12内滑动，从而第一旋转杆件7绕箱体前面板的转动模拟后角的变化。第五电机28的控制板与第一电机20的控制板串联，使得第一旋转杆件7绕箱体前面板的转动与刀头组件后角的变化达到联动效果。

3、刃倾角解析机构的运动：刃倾角解析机构可视为垂直主后刀面板1方向观测刀头组件，从而第三旋转杆件14的转动模拟主切削刃杆3的角度变化，即刃倾角的变化。第六电机30的转动通过联轴器把动力传到第六固长杆29，第六固长杆29带动第三旋转杆件14转动，第三旋转杆件14又带动第三滑动杆15在第三套筒16内滑动。第三旋转杆件14绕第三固长杆13的转动即可模拟刃倾角的变化。

Claims (6)

1. 刀具教学演示装置，包括箱体、模拟工件、刀头组件、前后角解析机构和刃倾角解析机构，其特征在于：所述的模拟工件固定在箱体的前面板外侧；

所述的刀头组件包括前刀面板、第一固长杆、主切削刃杆、第二固长杆、托板、主后刀面板、第一连杆、第一曲柄、第二曲柄、第二连杆、第一电机、第二电机和第三电机；所述第二电机的电机输出轴通过联轴器与第二固长杆的一端连接；所述第二固长杆的另一端焊接在托板底部，托板的一侧与第一固长杆的一端焊接，第一固长杆的另一端焊接在主切削刃杆中部；所述前刀面板和主后刀面板的一端均与主切削刃杆铰接；所述的第一电机和第三电机均固定在托板上，第一电机的输出轴与第一曲柄的一端固定，第一曲柄的另一端与第一连杆的一端铰接；第一连杆的另一端与前刀面板的另一端铰接；所述第三电机的输出轴与第二曲柄的一端铰接；所述第二曲柄的另一端与第二连杆的一端铰接；第二连杆的另一端与前刀面板的另一端铰接；所述前刀面板和主后刀面板的头部尖点均与模拟工件的外圆柱面接触；

所述的前后角解析机构包括第一旋转杆件、第一滑动杆、第一套筒、第二旋转杆件、第二滑动杆、第二套筒、第四固长杆、第五固长杆、第四电机和第五电机；所述第四电机的输出轴通过联轴器与第四固长杆的一端连接；第四固长杆的另一端焊接在第二旋转杆件的中部；第二旋转杆件的一端与箱体的前面板铰接，另一端与第一套筒的一端通过球铰链连接；第一滑动杆的一端套置在第一套筒内，并与第一套筒通过滑动副连接；第一滑动杆的另一端与箱体的前面板铰接；所述第五电机的输出轴通过联轴器与第五固长杆的一端连接；第五固长杆的另一端焊接在第一旋转杆件的中部；第一旋转杆件的一端与箱体的前面板铰接，另一端与第二套筒的一端通过球铰链连接；第二滑动杆的一端套置在第二套筒内，并与第二套筒通过滑动副连接；第二滑动杆的另一端与箱体的前面板铰接；

所述的刃倾角解析机构包括第三固长杆、第三旋转杆件、第三套筒、第三滑动杆、第六固长杆和第六电机；所述第六电机的输出轴通过联轴器与第六固长杆的一端连接；所述第六固长杆的另一端焊接在第三旋转杆件的中部，第三旋转杆件的一端与第三滑动杆的一端通过球铰链连接；第三滑动杆的另一端与第三套筒的一端通过滑动副连接；所述的第三固长杆固定在箱体的前面板上，两端分别与第三套筒的另一端及第三旋转杆件的另一端通过球铰链连接。

2.根据权利要求1所述的刀具教学演示装置，其特征在于：所述的模拟工件设有已加工表面、过渡表面和未加工表面。

3.根据权利要求1所述的刀具教学演示装置，其特征在于：所述的前刀面板、第一固长杆、主切削刃杆、第二固长杆、托板、主后刀面板、第一连杆、第一曲柄、第二曲柄、第二连杆、第一电机、第三电机均设置在箱体的前面板外侧，所述的第二电机设置在箱体内。

4.根据权利要求1所述的刀具教学演示装置，其特征在于：所述的第一旋转杆件、第一滑动杆、第一套筒、第二旋转杆件、第二滑动杆、第二套筒、第四固长杆和第五固长杆均设置在箱体的前面板外侧，所述的第四电机和第五电机均设置在箱体内。

5.根据权利要求1所述的刀具教学演示装置，其特征在于：所述的第三固长杆、第三旋转杆件、第三套筒、第三滑动杆和第六固长杆均设置在箱体的前面板外侧；所述的第六电机设置在箱体内。

6.根据权利要求1所述的刀具教学演示装置，其特征在于：所述的第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和第六电机分别与一块控制板连接；所述第四电机的控制板与第三电机的控制板串联，所述第一电机的控制板与第五电机的控制板串联。