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1、(10)申请公布号 CN 103871312 A (43)申请公布日 2014.06.18 CN 103871312 A (21)申请号 201410114496.5 (22)申请日 2014.03.25 G09B 25/02(2006.01) (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路 3 号巷 11 号 (72)发明人 隋天中 雷一腾 (74)专利代理机构 沈阳东大知识产权代理有限 公司 21109 代理人 梁焱 (54) 发明名称 一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实 验装置 (57) 摘要 一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实 验装置， 属于实验教具技术。
2、领域。本发明结构简 单、 操作简便且表达直观， 易于学习和理解。滑动 底板设置在固定底板上方且两者滑动配合， 刀具 固装在滑动底板上， 刀具尾端连接有弹簧， 弹簧固 装在固定底板上 ； 回转轴安装在固定底板上， 回 转轴与刀具进给方向相垂直， 凸轮固定套装在回 转轴中部， 刀具切削刃与凸轮相接触 ； 摆架铰接 在滑动底板上， 摆架一端连接有配重块， 竖向光源 固装在摆架另一端， 水平光源固装在摆架铰接处 ； 刀具切削刃位于摆架摆动中心线上 ； 固定底板的 顶杆与摆架相接触 ； 竖向光源与水平光源发射的 扇面光幕相正交， 其正交线与摆架摆动中心线相 重合 ； 凸轮外轮廓线由阿基米德螺线和圆弧线构。
3、 成。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103871312 A CN 103871312 A 1/1 页 2 1. 一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置， 其特征在于 ： 包括固定底板、 滑动底板、 回转轴、 凸轮、 刀具、 摆架、 竖向光源及水平光源， 所述滑动底板设置在固定底板 上方， 且滑动底板与固定底板滑动配合， 所述刀具固装在滑动底板上， 在刀具尾端连接有弹 簧， 弹簧通过第三支座固装在固定底板上 ； 所述回转轴。
4、通过第一支座安装在固定底板上， 回转轴与刀具进给方向相垂直， 所述凸 轮固定套装在回转轴中部， 刀具的切削刃与凸轮相接触 ； 所述摆架通过第二支座安装在滑动底板上， 摆架中部与第二支座相铰接， 摆架一端连 接有配重块， 所述竖向光源固装在摆架另一端， 所述水平光源固装在摆架铰接处 ； 所述刀具 的切削刃位于摆架的摆动中心线上 ； 在所述固定底板上设置有顶杆， 顶杆与摆架相接触。 2. 根据权利要求 1 所述的一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置， 其特征 在于 ： 所述竖向光源和水平光源均为可发射扇面光幕的激光光源， 竖向光源发射的扇面光 幕与水平光源发射的扇面光幕相正交， 且竖向光源。
5、、 水平光源的扇面光幕正交线与摆架的 摆动中心线相重合。 3. 根据权利要求 1 所述的一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置， 其特征 在于 ： 所述凸轮的外轮廓线由阿基米德螺线和圆弧线构成。 4. 根据权利要求 1 所述的一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置， 其特征 在于 ： 在所述固定底板上设置有导轨， 导轨与摆架摆动中心线相垂直， 在所述滑动底板上设 置有滑块， 导轨与滑块相配合， 固定底板通过导轨和滑块与滑动底板滑动配合。 5. 根据权利要求 1 所述的一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置， 其特征 在于 ： 所述摆架、 竖向光源及水平光源共同构成显示单元， 。
6、所述显示单元为两套， 两套显示 单元相对于刀具进给方向左、 右对称设置。 6. 根据权利要求 1 所述的一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置， 其特征 在于 ： 在所述回转轴的端部安装有手轮。 权 利 要 求 书 CN 103871312 A 2 1/3 页 3 一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置 技术领域 0001 本发明属于实验教具技术领域， 特别是涉及一种切削加工刀具工作角度变化动态 演示实验装置， 具体用于动态演示和说明切削加工刀具在实际加工过程中的工作角度变化 规律。 背景技术 0002 刀具角度是用来描述刀具切削部分表面空间位置的重要参数， 同时也是研究切削 刀具。
7、切削性能和研究刀具角度变化规律的重要参数， 刀具角度可分为刀具标注角度和刀具 工作角度， 其中的刀具工作角度是切削刀具在工作状态下的实际切削角度， 而刀具工作角 度在工作状态下又是处于动态变化的， 但是这种动态变化难以通过肉眼观察到， 现阶段想 要深入的理解刀具工作角度的动态变化规律， 只能通过图文描述、 静态教具或动画演示的 方式学习， 而这些现有方式都还不够直观， 对于学习和理解刀具工作角度的动态变化规律 的帮助性很差， 效果并不理性。 发明内容 0003 针对现有技术存在的问题， 本发明提供一种结构简单、 操作简便及表达直观的切 削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置。 0004 为了实。
8、现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 一种切削加工刀具工作角度变化 动态演示实验装置， 包括固定底板、 滑动底板、 回转轴、 凸轮、 刀具、 摆架、 竖向光源及水平光 源， 所述滑动底板设置在固定底板上方， 且滑动底板与固定底板滑动配合， 所述刀具固装在 滑动底板上， 在刀具尾端连接有弹簧， 弹簧通过第三支座固装在固定底板上 ； 0005 所述回转轴通过第一支座安装在固定底板上， 回转轴与刀具进给方向相垂直， 所 述凸轮固定套装在回转轴中部， 刀具的切削刃与凸轮相接触 ； 0006 所述摆架通过第二支座安装在滑动底板上， 摆架中部与第二支座相铰接， 摆架一 端连接有配重块， 所述竖向光源固。
9、装在摆架另一端， 所述水平光源固装在摆架铰接处 ； 所述 刀具的切削刃位于摆架的摆动中心线上 ； 在所述固定底板上设置有顶杆， 顶杆与摆架相接 触。 0007 所述竖向光源和水平光源均为可发射扇面光幕的激光光源， 竖向光源发射的扇面 光幕与水平光源发射的扇面光幕相正交， 且竖向光源、 水平光源的扇面光幕正交线与摆架 的摆动中心线相重合。 0008 所述凸轮的外轮廓线由阿基米德螺线和圆弧线构成。 0009 在所述固定底板上设置有导轨， 导轨与摆架摆动中心线相垂直， 在所述滑动底板 上设置有滑块， 导轨与滑块相配合， 固定底板通过导轨和滑块与滑动底板滑动配合。 0010 所述摆架、 竖向光源及水平。
10、光源共同构成显示单元， 所述显示单元为两套， 两套显 示单元相对于刀具进给方向左、 右对称设置。 0011 在所述回转轴的端部安装有手轮。 说 明 书 CN 103871312 A 3 2/3 页 4 0012 本发明的有益效果 ： 0013 本发明与现有技术相比， 表达更加直观， 并根据刀具工作角度的定义， 利用相正交 的两扇面光幕分别表示刀具的工作切削平面和刀具工作基面 ； 本发明结构简单且操作简 便， 能够模拟出刀具切削过程中的进给， 并且动态演示刀具在加工过程中的工作角度的变 化过程， 同时清晰的演示刀具工作角度的变化规律， 对于学习和理解刀具工作角度的动态 变化规律的帮助性更强。 附。
11、图说明 0014 图 1 为本发明的一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置结构示意图 ； 0015 图 2 为本发明的一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置正视图 ； 0016 图 3 为图 2 的俯视图 ； 0017 图 4 为图 2 的侧视图 ； 0018 图 5 为实施例中刀具的工作切削平面与工作基面初始状态位置图 ； 0019 图 6 为实施例中刀具的工作切削平面与工作基面最大偏转位置图 ； 0020 图中， 1固定底板， 2滑动底板， 3回转轴， 4凸轮， 5手轮， 6刀具， 7弹 簧， 8摆架， 9竖向光源， 10水平光源， 11配重块， 12顶杆， 13导轨， 14滑。
12、块， 15第一支座， 16第二支座， 17第三支座， 18工作切削平面， 19工作基面。 具体实施方式 0021 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。 0022 如图 1、 2、 3、 4 所示， 一种切削加工刀具工作角度变化动态演示实验装置， 包括固 定底板1、 滑动底板2、 回转轴3、 凸轮4、 刀具6、 摆架8、 竖向光源9及水平光源10， 所述滑动 底板 2 设置在固定底板 1 上方， 且滑动底板 2 与固定底板 1 滑动配合， 所述刀具 6 固装在滑 动底板 2 上， 在刀具 6 尾端连接有弹簧 7， 弹簧 7 通过第三支座 17 固装在固定底板 1 上 ； 0023。
13、 所述回转轴 3 通过第一支座 15 安装在固定底板 1 上， 回转轴 3 与刀具 6 进给方向 相垂直， 所述凸轮 4 固定套装在回转轴 3 中部， 刀具 6 的切削刃与凸轮 4 相接触 ； 0024 所述摆架 8 通过第二支座 16 安装在滑动底板 2 上， 摆架 8 中部与第二支座 16 相 铰接， 摆架 8 一端连接有配重块 11， 所述竖向光源 9 固装在摆架 8 另一端， 所述水平光源 10 固装在摆架8铰接处 ； 所述刀具6的切削刃位于摆架8摆动中心线上 ； 在所述固定底板1上 设置有顶杆 12， 顶杆 12 与摆架 8 相接触。 0025 所述竖向光源 9 和水平光源 10 均。
14、为可发射扇面光幕的激光光源， 竖向光源 9 发射 的扇面光幕与水平光源 10 发射的扇面光幕相正交， 且竖向光源 9、 水平光源 10 的扇面光幕 正交线与摆架 8 摆动中心线相重合。 0026 为了能够最大程度的模拟出刀具在切削过程中刀尖的运动轨迹， 所述凸轮 4 的外 轮廓线由阿基米德螺线和圆弧线构成。 0027 在所述固定底板 1 上设置有导轨 13， 导轨 13 与摆架 8 摆动中心线相垂直， 在所述 滑动底板 2 上设置有滑块 14， 导轨 13 与滑块 14 相配合， 固定底板 1 通过导轨 13 和滑块 14 与滑动底板 2 滑动配合。 0028 所述摆架 8、 竖向光源 9 及。
15、水平光源 10 共同构成显示单元， 所述显示单元为两套， 说 明 书 CN 103871312 A 4 3/3 页 5 两套显示单元相对于刀具 6 进给方向左、 右对称设置。 0029 为了方便回转轴 3 转动， 在所述回转轴 3 的端部安装有手轮 5。 0030 下面结合附图说明本发明的一次使用过程 ： 0031 演示实验前， 需要将本发明的实验装置调整到初始状态。 0032 摆架 8 在配重块 11 作用下， 会自动保持竖直状态， 手动旋转手轮 5， 进而使回转轴 3 转动， 并带动凸轮 4 转动， 直至凸轮 4 最高点与刀具 6 的切削刃相接触， 此时调整顶杆 12 使其刚好与摆架 8 。
16、的架体表面相接触即可 ； 0033 开启竖向光源9和水平光源10， 竖向光源9发射的扇面光幕与水平光源10发射的 扇面光幕相正交， 刀具 6 的切削刃刚好位于两扇面光幕的正交线上 （如图 5 所示） ， 此时实验 装置的初始状态调整完毕。 0034 其中， 竖向光源 9 发射的扇面光幕用以表示刀具 6 的工作切削平面 18， 水平光源 10 发射的扇面光幕用以表示刀具 6 的工作基面 19， 为了更加清晰的观察扇面光幕， 可以人 工增加烟雾， 使扇面光幕达到最佳的显示效果。 0035 开始演示实验， 手动顺时针旋转手轮 5， 带动凸轮 4 转动， 随着凸轮 4 转动， 刀具 6 的刀尖会沿着凸。
17、轮 4 外轮廓面相对滑动， 在凸轮 4 转动过程中， 刀具 6 在弹簧 7 的推动力作 用下向前移动模拟刀具进给， 同时摆架 8 一同向前移动， 但是摆架 8 的下端受到顶杆 12 的 限制， 而使摆架 8 整体发生摆转， 进而使相正交的两扇面光幕发生偏转， 直到凸轮 4 的最低 点与刀具 6 的切削刃相接触， 相正交的两扇面光幕的偏转值达到最大 （如图 6 所示） ， 而相正 交的两扇面光幕的偏转过程便可以表示刀具在加工过程中的工作角度的变化过程， 同时能 够清晰演示刀具工作角度的变化规律。 0036 实施例中的凸轮 6 还可以用圆柱体替换， 但是该圆柱体在刀具 6 受到弹簧 7 推动 进给。
18、后能够被切削， 进而实现动态演示刀具实际切削过程中刀具工作角度的变化过程和变 化规律。 0037 实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围， 凡未脱离本发明所为的等 效实施或变更， 均包含于本案的专利范围中。 说 明 书 CN 103871312 A 5 1/6 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103871312 A 6 2/6 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103871312 A 7 3/6 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103871312 A 8 4/6 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 103871312 A 9 5/6 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103871312 A 10 6/6 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103871312 A 11 。