一種數控加工中心換刀及加工過程演示教具的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種用于工科院校機械工程專業教學的數控加工中心換刀及加工過程演示教具。
【背景技術】
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[0002]課堂教學中，學生初次接觸數控技術，對實物沒有深刻的認識。傳統課堂中圖片、視頻等形式很難滿足學生深入了解數控裝備的結構及其復雜運動過程的需求，大型數控設備無法進入數控技術及裝備知識講解的理論課堂。在數控加工現場設備存在噪音，影響老師在加工現場講解數控技術理論知識的教學質量，由于存在安全隱患，有些動作細節即使是數控加工中心實際操作演示，學生也不易觀察的很清楚。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的是:為了輔助教師在理論課堂中演示數控技術和數控裝備的相關知識，解決傳統課堂教學不夠直觀形象，學生難以理解的問題，特提供一種數控加工中心換刀及加工過程演示教具。
[0004]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:一種數控加工中心換刀及加工過程演示教具，是由刀庫部分、主軸部分、工作臺、控制臺、銑刀和底板組成，其特征在于:刀庫部分為圓盤形齒輪，在其下方搭載四個刀座，圓盤形齒輪的左側與蝸桿A相嚙合，蝸桿A與左側電機E連接，電機E下方安裝開關F，搭載四個刀座的圓盤形齒輪、電機E及蝸桿A、開關F構成一個整體，該整體安裝在中空方形套筒上；中空方形套筒嵌套在導軌上，左側與氣缸相連，氣缸安裝在導軌左側上，氣缸與氣泵聯接；主軸部分，蝸桿B與電機A連接；蝸桿滑塊為長條形，左右兩側各有一個通孔，兩根支撐桿分別穿過左右通孔，蝸桿滑塊在兩支撐桿上滑動，支撐桿左右兩端設置有開關A、開關B和開關C ;工作臺安置在蝸桿滑塊機構上，蝸桿D與電機C連接，蝸桿滑塊機構及電機C左右兩端分別安裝在蝸桿E與蝸桿C的兩個蝸桿滑塊上，蝸桿C與電機D連接，蝸桿C的另一端與蝸桿E外接齒輪用鏈條連接；在工作臺行程經過部分設置開關E和開關D，在工作臺上安裝卡盤、電機B和虎鉗，在控制臺上安置四個開關和燈泡；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、開關E、蝸桿E、控制臺和蝸桿C，支柱與底板為可拆卸連接。
[0005]上述主軸部分是由導電滑環，空心齒輪，齒輪，電磁鐵，凹槽圓柱套筒組成，空心齒輪嵌套在導電滑環的動子部分，空心齒輪與齒輪連接，齒輪與電機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；導電滑環定子部分和電機F安裝在蝸桿滑塊上，蝸桿滑塊嵌套在蝸桿B上。
[0006]上述刀庫部分是由圓盤形齒輪，蝸桿A，四個間距90度布置的刀座和開關F組成。其特征在于:四個間距90度布置的刀座安放在圓盤形齒輪上，圓盤形齒輪與蝸桿A連接，蝸桿A與電機E連接，開關F與刀座安裝在同一水平面，在刀座轉動時發生接觸。
[0007]上述刀座是由大徑圓環，小徑圓環組成，其特征在于在小徑圓環內嵌套小磁鐵。
[0008]本發明的有益效果是:(1)通過各行程開關與各用電器的配合，通過單片機編程，實現對加工中心各工作過程的演示；(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，自動定心，在模擬加工時帶動刀具的旋轉；(3)通過刀庫轉動時刀座撞擊行程開關來實現各銑刀到達換刀點位置時的準確定位；(4)在刀座小徑圓環內嵌套小磁鐵，解決了主軸把刀具安放到刀座上時電磁鐵斷電后存在的磁滯問題；(5)底板上方支柱可以拆卸，便于模塊的升級和替換。
【附圖說明】
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[0009]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0010]圖1為本發明數控加工中心換刀及加工過程演示教具的整體結構示意圖。
[0011]圖2為本教具主軸部分的連接結構示意圖。
[0012]圖3為本教具刀庫部分的結構示意圖。
[0013]圖4為本教具刀座的結構示意圖。
[0014]圖5為本教具刀具結構示意圖。
[0015]圖中:1.氣缸，2.中空方形套筒，3.蝸桿A，4.圓盤形齒輪，5.刀座，6.開關A，7.開關B，8.電機Α，9.空心齒輪，10.蝸桿滑塊，11.開關C，12.導電滑環，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，19.電機B，20.電機C，21.開關D，22.電機D，23.蝸桿C，24.工作臺，25.蝸桿D，26.控制臺，27.燈泡，28.虎鉗，29.鏈條，30.蝸桿E，31.開關E，32.支柱，33.氣泵，34.開關F，35.電機E，36.導軌，37.齒輪，38.電機F，39.通孔四棱錐，40.3毫米銑刀，41.底板，5-1.大徑圓環，5-2.小徑圓環。
【具體實施方式】
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[0016]1.回原點:按動控制臺26上開關a，電機A8帶動蝸桿B16轉動，主軸在蝸桿滑塊10的帶動下向上運動，觸碰到行程開關B7后停止。工作臺24先后在由電機C20和電機D22帶動的蝸桿滑塊作用下，通過行程開關D21和行程開關E31限位，到達x，y軸指定的原點位置，控制臺26上指示燈27點亮實現對回原點過程的演示；
[0017]2.刀具裝夾:按動控制臺26上開關b，氣泵33啟動，刀庫在氣缸I的帶動下到達主軸下方，蝸桿A3在電機E35帶動下旋轉，帶動圓盤形的齒輪4旋轉，把所要裝夾刀具運動到主軸正下方，電機AS帶動蝸桿B16轉動，主軸在蝸桿滑塊10的帶動下向下運動，觸碰到行程開關A6后停止，到達機床的換刀點，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的帶動下向上運動，觸碰到行程開關B7后停止，主軸在電機F38的帶動下正轉,實現對刀具的裝夾；
[0018]3.換刀:按動控制臺26上開關C，氣泵33啟動，刀庫在氣缸I的帶動下到達主軸下方，電機AS帶動蝸桿B16轉動，主軸在蝸桿滑塊10的帶動下向下運動，觸碰到行程開關A6后停止，電磁鐵14斷電，把刀具安置在刀座5上，電機A8帶動蝸桿B16轉動，主軸在蝸桿滑塊10的帶動下向上運動，觸碰到行程開關B7后停止，蝸桿A3在電機E35帶動下旋轉，帶動刀庫旋轉，把所要裝夾刀具運動到主軸正下方，電機AS帶動蝸桿B16轉動，主軸在蝸桿滑塊10的帶動下向下運動，觸碰到行程開關A6后停止，到達機床的換刀點，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的帶動下向上運動，觸碰到行程開關B7后停止，主軸在電機F38的帶動下正轉，氣泵33反向啟動，刀庫在氣缸I的帶動下回到原位，實現換刀過程；
[0019]4.模擬加工:按動控制臺26上開關d，主軸正轉，通過控制主軸螺桿的電機A8，控制卡盤18的電機B19，控制工作臺螺杠B25和螺桿C23的電機C20和電機D22與各個限位開關，實現四軸聯動模擬加工。
【主權項】
1.一種數控加工中心換刀及加工過程演示教具，是由刀庫部分，主軸部分，工作臺，控制臺，銑刀和底板組成，其特征在于:刀庫部分，在圓盤形齒輪(4)下方搭載四個刀座(5)，圓盤形齒輪⑷的左側與蝸桿A(3)相嚙合，蝸桿A(3)與左側電機E(35)連接，電機E(35)下方安裝開關F(34)，搭載四個刀座(5)的圓盤形齒輪(4)、電機E(35)及蝸桿A(3)、開關F(34)構成一個整體，該整體安裝在中空方形套筒(2)上；中空方形套筒(2)嵌套在導軌(36)上，中空方形套筒(2)左側與氣缸(I)相連，氣缸(I)安裝在導軌(36)左側上，氣缸(I)與氣泵(33)聯接；主軸部分，蝸桿B (16)與電機A (8)連接；蝸桿滑塊(10)為長條形，左右兩側各有一個通孔，兩根支撐桿(17)分別穿過左右通孔，蝸桿滑塊(10)在兩支撐桿(17)上滑動，支撐桿(17)左右兩端設置有開關A(6)、開關B(7)及開關C(Il);工作臺(24)安置在蝸桿滑塊機構上，蝸桿D (25)與電機C(20)連接，蝸桿滑塊機構及電機C(20)左右兩端分別安裝在蝸桿E (30)與蝸桿C (23)的兩個蝸桿滑塊上，蝸桿C (23)與電機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(24)行程經過部分設置開關E (31)和開關D (21)，在工作臺(24)上安裝卡盤(18)、電機B (19)和虎鉗(28)，在控制臺(26)上安裝四個開關和燈泡(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)、開關E(31)、蝸桿E(30)、控制臺(26)和蝸桿C(23)，支柱(32)與底板(41)為可拆卸連接。
2.根據權利要求1所述的數控加工中心換刀及加工過程演示教具，其特征是:所述主軸部分是由導電滑環(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)嵌套在導電滑環(12)的動子部分，空心齒輪(9)與齒輪(37)連接，齒輪(37)與電機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);導電滑環(12)定子部分和電機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.根據權利要求1所述的數控加工中心換刀及加工過程演示教具，其特征是:所述刀庫部分是由圓盤形齒輪(4)，蝸桿A(3)，四個間距90度布置的刀座(5)和開關F(34)組成，其特征在于:四個間距90度布置的刀座(5)安放在圓盤形齒輪(4)上，圓盤形齒輪(4)與蝸桿A(3)連接，蝸桿A(3)與電機E (35)連接，開關F(34)與刀座(5)安裝在同一水平面。
4.根據權利要求1所述的數控加工中心換刀及加工過程演示教具，其特征是:所述刀座(5)是由大徑圓環(5-1)，小徑圓環(5-2)構成，在小徑圓環(5-2)內嵌套小磁鐵。
【專利摘要】本發明涉及一種用于工科院校機械工程相關專業教學的數控加工中心換刀及加工過程演示教具。它解決傳統課堂教學不夠直觀形象，學生難以理解的問題。其技術方案：刀庫部分，圓盤形齒輪下方搭載刀座，齒輪左側與蝸桿A嚙合，蝸桿A與電機E連接，電機E下方安裝開關F，該整體安裝在中空方形套筒上，套筒嵌在導軌上，左側與氣缸相連，氣缸安在導軌上，氣缸與氣泵聯接；主軸部分，蝸桿B與電機A連接，蝸桿滑塊安在兩支撐桿上，工作臺安在蝸桿滑塊機構上；工作臺安裝卡盤、電機B及虎鉗；底板上搭載支柱、開關、蝸桿E、控制臺及蝸桿C。本演示教具是實現對加工中心各工作過程的演示，幫助學生對換刀、對刀及刀具軌跡的理解。
【IPC分類】G09B25-02
【公開號】CN104599577
【申請號】CN201410491317
【發明人】黃建明, 苗杰, 司虛, 符偉督, 涂慶, 謝友春
【申請人】西南石油大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年9月24日