CN221261864U - 一种桌面型机床教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种桌面型机床教具，包括底座、立座、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、加工组件和控制系统；X轴移动机构安装在底座上，并与Y轴移动机构连接；Z轴移动机构安装在立座上，以驱动主轴上下移动；加工组件可拆卸地安装在主轴上；Y轴移动机构上安装有Y轴滑动座，Y轴滑动座顶部设有支撑座；支撑座的第一立板与第二立板之间铰接有俯仰铰接座；第一立板上设有驱动俯仰铰接座上下摆动的俯仰驱动机构；俯仰铰接座的顶部转动设置有转盘工作台，转盘工作台上安装有夹持组件；俯仰铰接座上设有驱动转盘工作台自转的回转驱动机构；本实用的桌面型机床教具为五轴机床，可自动调整工件的待加工面，减少操作工序，提高操作安全性。

Description

一种桌面型机床教具

技术领域

本实用新型属于教学设备领域，特别是涉及一种用于工科院校机械类专业教学用桌面型机床教具。

背景技术

在高等教育和高等职业教育中，机电类专业都会涉及到车床、铣床等各种机械设备的教学。为了保证教学效果，通常会进行各种机床的实物教学(即老师在真机上讲解后由学生操作演练)。但目前的车床、铣床等数控机械设备大多为三轴机床，加工面仅为工件顶面，为了满足工件的多面加工，需要更换工件的夹持部位以调整工件的待加工面。由于学生在操作演练过程中会涉及到工件加工面的调整，增加了操作难度，一旦学生忘记停机就自行调整工作位置，极易发生危险。

此外，目前的机床教具为减材加工，加工方式单一，不利于学生理解增材加工与减材加工的区别和应用。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种可实现多面加工的桌面型机床教具，以省略工件加工面调整工序，降低学生操作难度和操作危险性，提高学生的操作安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种桌面型机床教具，包括底座、立座、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、主轴、加工组件和控制系统；所述X轴移动机构安装在底座上，并与Y轴移动机构连接；所述立座垂直固定在底座上；所述Z轴移动机构安装在立座上，用于驱动主轴上下移动；所述加工组件可拆卸地安装在所述主轴上；所述Y轴移动机构上安装有Y轴滑动座，所述Y轴滑动座的顶部设有支撑座；所述支撑座包括沿Y轴方向间隔设置的第一立板和第二立板；所述第一立板与第二立板之间转动设置有俯仰铰接座；所述第一立板上设有驱动所述俯仰铰接座上下摆动的俯仰驱动机构；所述俯仰铰接座的顶部通过轴承转动设置有转盘工作台，所述转盘工作台上可拆卸地固定有夹持组件；所述俯仰铰接座上设有驱动转盘工作台自转的回转驱动机构；本实用的桌面型机床教具为五轴机床，可自动调整工件的待加工面，提高学生的操作安全性。

优选地，所述加工组件包括增材组件和减材组件；所述增材组件和减材组件均可拆卸地固定在主轴上，便于学生实物了解增材加工与减材加工的原理和特点，进而理解增减材复合加工的优势。

优选地，所述增材组件为3D打印头。

优选地，所述减材组件包括车刀、铣刀和磨具。

优选地，所述X轴移动机构包括X轴丝杠、X轴导轨和X轴驱动电机；所述X轴丝杠转动设置在底座内，且X轴丝杠的一端与X轴驱动电机连接；所述X轴丝杠上套设有X轴丝杠螺母座，所述底座顶部设有避让X轴丝杠螺母的X向避让槽；所述X轴导轨安装在底座上，且X轴导轨上滑动设有X轴滑块；所述X轴丝杠螺母座与X轴滑块上共同支撑有X轴滑动座；所述Y轴移动机构包括Y轴丝杠螺母座、Y轴丝杠和Y轴驱动电机；所述Y轴丝杠转动设置在Y轴滑动座内，且Y轴丝杠的一端与Y轴驱动电机连接；所述Y轴丝杠螺母座套设在Y轴丝杠上，并与X轴滑动座连接；所述Y轴滑动座底部设有避让Y轴丝杠螺母的Y向避让槽；所述Y轴滑动座与X轴滑动座在Y轴方向上滑动配合。

优选地，所述Z轴移动机构包括Z轴丝杠、Z轴导轨和Z轴驱动电机；所述Z轴丝杠转动设置在立座内，且Z轴丝杠的顶部与Z轴驱动电机连接；所述Z轴丝杠上套设有Z轴丝杠螺母座，且立座设有避让Z轴丝杠螺母座的Z向避让槽；所述Z轴导轨安装在立座上，且Z轴导轨上滑动设置有Z轴滑块；所述Z轴滑块上安装有与Z轴丝杠螺母固定连接的主轴安装座，所述主轴安装在主轴安装座上。

优选地，所述俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机、第一主动轮和第一从动轮；所述俯仰铰接座的两端相对设有第一转轴，且两个第一转轴分别转动设置在第一立板与第二立板上；所述俯仰驱动电机安装在第一立板上，且第一主动轮同轴固定在俯仰驱动电机的电机轴上；所述第一从动轮同轴固定在靠近第一立板的第一转轴上，且第一主动轮与第一从动轮通过带传动或链传动或轮齿传动进行配合。

优选地，所述回转驱动机构包括回转驱动电机、第二主动轮和第二从动轮；所述回转驱动电机安装在靠近第二立板的第一转轴上，且第二主动轮同轴固定在回转驱动电机的电机轴上；所述转盘工作台的底端同轴固定有回转轴，所述回转轴的下端穿过俯仰铰接座与第二从动轮同轴固定；所述第二主动轮与第二从动轮通过带传动或链传动进行配合；所述第二立板上设有带链避让槽。

如上所述，本实用新型涉及的一种桌面型机床教具，为五轴机床，其通过X轴移动机构、Y轴移动机构、俯仰铰接座和转盘工作台配合调整工件位置，实现工件的多面加工，便于学生理解工件的多面加工方式；而加工组件采用模块化的减材组件和增材组件，使得增材组件和减材组件可共用一套工件运动机构进行加工演示，以便于学员理解增材加工与减材加工的特点和应用，拓宽学员的知识面；由于省略了一套运动机构，有效减少整个机床的制造成本和整体体积，便于推广教学。

附图说明

图1为本实用新型桌面型数控机床的立体图。

图2为桌面型数控机床去角度调整机构后的立体图。

图3为桌面型数控机床的主视图。

图4为桌面型数控机床的左视图。

附图标记说明：

底座1，立座11，X轴丝杠21，X轴导轨22，X轴驱动电机23，X轴滑动座3，Y轴驱动电机41，Y轴导轨42，Y轴滑动座5，第一立板511，第二立板512，底板513，俯仰铰接座61，俯仰驱动电机621，第一从动轮622，转盘工作台71，回转驱动电机721，Z轴丝杠81，Z轴导轨82，Z轴驱动电机83，主轴安装座91，主轴82。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

为便于叙述，本申请将底座1的长度方向设置为X轴方向，底座1的宽度方向设置为Y轴方向，底座1的高度方向设置为Z轴方向。基于此，在本申请的图3中，纸面的左右方向即为X轴方向，垂直纸面的方向即为Y轴方向，纸面的上下方向即为Z轴方向。

实施例一

如图1至图4所示，本实施例提供一种桌面型机床教具，包括底座1、立座11、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、俯仰驱动机构、回转驱动机构、主轴92和加工组件。

具体地，X轴移动机构包括X轴丝杠21、X轴导轨22和X轴驱动电机23；X轴丝杠21转动设置在底座1内，并由底座1上的X轴驱动电机23驱动自转；X轴丝杠21上套设有X轴丝杠螺母座，且底座1顶部设有X向避让槽，以保证X轴丝杠螺母座的顺利移动；X轴导轨22安装在底座1上，且X轴导轨22上滑动设有X轴滑块；X轴滑块与X轴丝杠螺母座上同时固定有X轴滑动座3，以便X轴丝杠21自转时，X轴滑动座3在X轴方向上往复移动；为了保证X轴滑动座3的滑动稳定性，X轴导轨22优选设置为两个，且两个X轴导轨22关于X轴丝杠21对称设置；

Y轴移动机构包括Y轴丝杠螺母座、Y轴丝杠和Y轴驱动电机41；其中，Y轴丝杠转动设置在Y轴滑动座5内，且Y轴丝杠由Y轴滑动座5上的Y轴驱动电机41驱动；Y轴丝杠螺母座套设在Y轴丝杠上，并与X轴滑动座3固定连接；Y轴滑动座5底部设有避让Y轴丝杠螺母的Y向避让槽，且Y轴滑动座5与X轴滑动座3通过Y轴导轨42、Y轴滑块实现Y轴方向上的滑动配合；这样，当Y轴丝杠自转时，由于Y轴丝杠螺母座固定，使得Y轴丝杠只能一边自转一边Y轴移动；而Y轴滑动座5在X轴滑动座3的限制下无法自转，因此，Y轴丝杠只能带动Y轴滑动座5沿Y轴方向移动；

Y轴滑动座5的顶部设有支撑座，支撑座包括底板513及沿Y轴方向间隔固定在底板513顶部的第一立板511和第二立板512；支撑座的底板513与Y轴滑动座5通过螺栓进行连接，且两个立板之间设有俯仰铰接座61，俯仰铰接座61的两端通过第一转轴转动安装在对应的立板上；俯仰驱动机构用于驱动俯仰铰接座61上下翻转，以调节俯仰铰接座的俯仰角度；俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机621、第一主动轮和第一从动轮622；俯仰驱动电机621安装在第一立板511上，且第一主动轮同轴固定在俯仰驱动电机621的电机轴上；第一从动轮622同轴固定在靠近第一立板511的第一转轴上，且第一主动轮与第一从动轮622通过带传动或链传动或轮齿传动进行配合。

俯仰铰接座61的顶部通过轴承转动设置有转盘工作台71，转盘工作台71上可拆卸地固定有夹持组件，以对工件进行夹持固定；俯仰铰接座61上设有驱动转盘工作台71自转的回转驱动机构；回转驱动机构包括回转驱动电机721、第二主动轮和第二从动轮；回转驱动电机721安装在靠近第二立板512的第一转轴上，且第二主动轮同轴固定在回转驱动电机721的电机轴上；转盘工作台71的底端同轴固定有回转轴，回转轴的下端穿过俯仰铰接座61与第二从动轮同轴固定；第二主动轮与第二从动轮通过带传动或链传动进行配合，且第二立板512上设有带链避让槽，以便俯仰铰接座61俯仰运动时，第二主动轮与第二传动轮上的同步带或同步链不会扭转变形。

Z轴移动机构包括Z轴丝杠81、Z轴导轨82和Z轴驱动电机83；Z轴丝杠81转动设置在立座11内，且Z轴丝杠81的顶部与Z轴驱动电机83连接；Z轴丝杠81上套设有Z轴丝杠螺母座，且立座11设有避让Z轴丝杠螺母座的Z向避让槽；Z轴导轨82安装在立座11上，且Z轴导轨82上滑动设置有Z轴滑块；Z轴滑块上安装有与Z轴丝杠螺母固定连接的主轴安装座91，主轴92安装在主轴安装座91上；

加工组件包括增材组件和减材组件；其中，增材组件为3D打印头；减材组件包括车刀、铣刀、刨刀、钻头、磨具等各种去除工件材料的精修加工件；3D打印头和减材组件的各种精修加工件均可拆卸地固定在主轴92上，以实现工件的成型与精修，便于进行集中教学以使学生了解多种机械加工的加工特点。

本实施例的桌面型机床教具配备控制系统，该控制系统包括编程控制器、3D打印控制板和工控电脑；编程控制器与工控电脑连接，以对X轴移动机构、Y轴移动机构、俯仰驱动机构、回转驱动机构和Z轴移动机构进行控制；所述3D打印控制板与工控电脑连接，以控制3D打印头打印材料。

进一步地，控制系统还包括电子脉冲手轮，电子脉冲手轮与工控电脑连接，主要用于机床的零位补正和信号分割；当电子脉冲手轮旋转时，编码器产生与手轮运动相对应的信号，以通过工控电脑对X轴驱动电机23、Y轴驱动电机41、Z轴驱动电机83、俯仰驱动电机621、回转驱动电机721进行精确操控。

当增材制造工件时，需先在工控电脑中建立工件的三维模型，利用切片软件进行分层切片，生成此次加工的运行路径代码，然后由3D打印头进行增材制造；在此过程中，通过X轴移动机构和Y轴移动机构带动转盘工作台71移动的同时挤出浆料，在平面上完成第一层截面的打印，随后，Z轴移动机构带动主轴92上移一个层高，再在第一层的基础上完成第二层的打印，如此往复循环，即可完成整个工件的打印。

当对工件进行精修加工时，需先拆除3D打印头，并根据各加工需求，依次安装相应的精修加工件，并利用工控电脑生成相应的加工代码，以对转盘工作台71的位置、角度进行控制调整，完成工件的精加工。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别仅在于：俯仰驱动机构仅包括俯仰驱动电机621，俯仰驱动电机621直接安装在第一立板511上，且俯仰驱动电机621的电机轴与第一立板511处的第一转轴同轴固定。当然，回转驱动机构也可仅包括回转驱动电机721，回转驱动电机721直接固定在俯仰铰接座61的底部，且回转驱动电机721的电机轴与回转轴同轴固定。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种桌面型机床教具，包括底座(1)、立座(11)、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、主轴(92)、加工组件和控制系统；所述X轴移动机构安装在底座(1)上，并与Y轴移动机构连接；所述立座(11)垂直固定在底座(1)上；所述Z轴移动机构安装在立座(11)上，用于驱动主轴上下移动；所述加工组件可拆卸地安装在所述主轴上；其特征在于，所述Y轴移动机构上安装有Y轴滑动座(5)，所述Y轴滑动座(5)的顶部设有支撑座；所述支撑座包括沿Y轴方向间隔设置的第一立板(511)和第二立板(512)；所述第一立板(511)与第二立板(512)之间转动设置有俯仰铰接座(61)；所述第一立板(511)上设有驱动所述俯仰铰接座(61)上下摆动的俯仰驱动机构；所述俯仰铰接座(61)的顶部通过轴承转动设置有转盘工作台(71)，所述转盘工作台(71)上可拆卸地固定有夹持组件；所述俯仰铰接座(61)上设有驱动转盘工作台(71)自转的回转驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种桌面型机床教具，其特征在于，所述加工组件包括增材组件和减材组件；所述增材组件和减材组件均可拆卸地固定在主轴(92)上。

3.根据权利要求2所述的一种桌面型机床教具，其特征在于，所述增材组件为3D打印头。

4.根据权利要求2或3所述的一种桌面型机床教具，其特征在于，所述减材组件包括车刀、铣刀和磨具。

5.根据权利要求1所述的一种桌面型机床教具，其特征在于，所述X轴移动机构包括X轴丝杠(21)、X轴导轨(22)和X轴驱动电机(23)；所述X轴丝杠(21)转动设置在底座(1)内，且X轴丝杠(21)的一端与X轴驱动电机(23)连接；所述X轴丝杠(21)上套设有X轴丝杠螺母座，所述底座(1)顶部设有避让X轴丝杠螺母的X向避让槽；所述X轴导轨(22)安装在底座(1)上，且X轴导轨(22)上滑动设有X轴滑块；所述X轴丝杠螺母座与X轴滑块上共同支撑有X轴滑动座(3)；所述Y轴移动机构包括Y轴丝杠螺母座、Y轴丝杠和Y轴驱动电机(41)；所述Y轴丝杠转动设置在Y轴滑动座(5)内，且Y轴丝杠的一端与Y轴驱动电机(41)连接；所述Y轴丝杠螺母座套设在Y轴丝杠上，并与X轴滑动座(3)连接；所述Y轴滑动座(5)底部设有避让Y轴丝杠螺母的Y向避让槽；所述Y轴滑动座(5)与X轴滑动座(3)在Y轴方向上滑动配合。

6.根据权利要求5所述的一种桌面型机床教具，其特征在于，所述Z轴移动机构包括Z轴丝杠(81)、Z轴导轨(82)和Z轴驱动电机(83)；所述Z轴丝杠(81)转动设置在立座(11)内，且Z轴丝杠(81)的顶部与Z轴驱动电机(83)连接；所述Z轴丝杠(81)上套设有Z轴丝杠螺母座，且立座(11)设有避让Z轴丝杠螺母座的Z向避让槽；所述Z轴导轨(82)安装在立座(11)上，且Z轴导轨(82)上滑动设置有Z轴滑块；所述Z轴滑块上安装有与Z轴丝杠螺母固定连接的主轴安装座(91)，所述主轴(92)安装在主轴安装座(91)上。

7.根据权利要求1所述的一种桌面型机床教具，其特征在于，所述俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机(621)、第一主动轮和第一从动轮(622)；所述俯仰铰接座(61)的两端相对设有第一转轴，且两个第一转轴分别转动设置在第一立板(511)与第二立板(512)上；所述俯仰驱动电机(621)安装在第一立板(511)上，且第一主动轮同轴固定在俯仰驱动电机(621)的电机轴上；所述第一从动轮(622)同轴固定在靠近第一立板(511)的第一转轴上，且第一主动轮与第一从动轮(622)通过带传动或链传动或轮齿传动进行配合。

8.根据权利要求7所述的一种桌面型机床教具，其特征在于，所述回转驱动机构包括回转驱动电机(721)、第二主动轮和第二从动轮；所述回转驱动电机(721)安装在靠近第二立板(512)的第一转轴上，且第二主动轮同轴固定在回转驱动电机(721)的电机轴上；所述转盘工作台(71)的底端同轴固定有回转轴，所述回转轴的下端穿过俯仰铰接座(61)与第二从动轮同轴固定；所述第二主动轮与第二从动轮通过带传动或链传动进行配合；所述第二立板(512)上设有带链避让槽。