一种刀具几何角度动态演示装置的制作方法

1.本发明属于金属切削教学技术领域，具体涉及一种刀具几何角度动态演示装置。


背景技术：

2.金属切削刀具的种类虽然很多，但它们的几何形状却很相似，因此无论结构如何复杂，其切削部分可以近似地以外圆车刀的切削部分为基本形态。
3.车刀的正交平面参考系是目前生产中最常用的几何角度标注参考系，该参考系由三个相互垂直的平面组成，三个平面分别为：基面、切削平面、正交平面。大多数高校教师讲解刀具切削部分几何角度的基本定义时，都是通过实物刀具、挂图、ppt演示及板书等手段。但这些教学方式和教具均不能动态展示正交平面参考系及刀具几何角度，不利于学生对刀具相关知识点的理解。因此设计一种可以动态展示正交平面参考系和刀具几何角度的教具，具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种刀具几何角度动态演示装置，解决了现有技术中存在的教学中各种参考平面及车刀标注角度过于抽象，不利于学生理解和掌握的问题。
5.本发明所采用的技术方案是，一种刀具几何角度动态演示装置，包括底座，所述底座表面设置有竖直的安装墙，所述安装墙的一侧面的顶部位置固定有车刀刀头，所述安装墙的另一侧面的顶部棱边转动连接有基面演示板，所述底座上靠近车刀刀头的一侧分别通过转轴转动连接有切削平面演示板和正交平面演示板，所述切削平面演示板和正交平面演示板在各自转轴的带动下可与所述车刀刀头的两侧边贴合接触。
6.本发明的特点还在于，
7.所述切削平面演示板或正交平面演示板上刻设有避让槽。
8.所述安装墙的顶端设置有第一电机，所述基面演示板转动连接于所述第一电机的输出轴，所述底座下端固定连接有第二电机和第三电机，所述第二电机的输出轴与所述切削平面演示板的转轴相连，所述第三电机的输出轴与所述正交平面演示板的转轴相连。
9.还包括控制模块，所述第一电机、第二电机和第三电机均信号连接于所述控制模块。
10.所述车刀刀头、基面演示板、切削平面演示板和正交平面演示板的棱边上均设置有led灯带，所述led灯带均电连接于所述控制模块。
11.所述控制模块连接有语音模块，所述语音模块根据预设的内容对演示过程进行讲解。
12.所述基面演示板、切削平面演示板和正交平面演示板均为透明板。
13.本发明的有益效果是：本发明的一种刀具几何角度动态演示装置，将车刀部分固定，让正交平面参考系中的各个切削平面转动，靠近车刀并与车刀部分接触，学生通过改变观察角度，透过透明的亚克力板，观察各个角度；同时，为了便于学生理解，便于老师操作，
各个平面的运动过程由单片机控制的电机驱动，并提前预存有语音解析；以及为了能让学生们更加清楚地看清各个角度，各个棱边上安装有led灯带，配合语音播报会实时闪烁，方便学生清楚的了解各个角度的含义和位置。以此达到减轻教师教学负担，加快学生对于知识的掌握速度的目的。
附图说明
14.图1是本发明的一种刀具几何角度动态演示装置的立体结构示意图；
15.图2是本发明的一种刀具几何角度动态演示装置的正视图。
16.图中，1.底座，2.安装墙，3.车刀刀头，4.基面演示板，5.正交平面演示板，6.切削平面演示板，7.避让槽，8.第一电机，9.第二电机，10.第三电机，11.控制模块，12.语音模块。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
18.参见图1和图2，本发明的刀具几何角度动态演示装置，包括底座1，底座1表面设置有竖直的安装墙2，安装墙2的一侧面的顶部位置固定有车刀刀头3，安装墙2的另一侧面的顶部棱边转动连接有基面演示板4，底座2上靠近车刀刀头3的一侧分别通过转轴转动连接有切削平面演示板6和正交平面演示板5，切削平面演示板6和正交平面演示板5在各自转轴的带动下可与车刀刀头3的两侧边贴合接触。由于车刀刀头3顶部为一平面，两侧为鸟喙形状(其向下向内侧凹进去)，基面演示板4可以绕安装墙2的顶部棱边做竖直平面内的旋转动作，其可以与车刀刀头3的顶部平面相贴合，切削平面演示板6和正交平面演示板5旋转后可与车刀刀头3的两侧边相贴合。
19.由于切削平面演示板6和正交平面演示板5位于车刀刀头3的同侧，两者转动时会发生交叉导致无法与车刀刀头3的侧边相接触，因此在切削平面演示板6或正交平面演示板5上刻设有避让槽7，具体为最靠近车刀刀头3的演示板刻设避让槽7。
20.为了实现自动化、精确化的控制，本发明在安装墙2的顶端设置有第一电机8，基面演示板4转动连接于第一电机8的输出轴，底座1下端固定连接有第二电机9和第三电机10，第二电机9的输出轴与切削平面演示板6的转轴相连，第三电机10的输出轴与正交平面演示板5的转轴相连，可以理解，第二电机9和第三电机10或者转轴需要穿过底座2表面与其相对应的部件连接；为了控制第一电机8、第二电机9和第三电机10的动作，将第一电机8、第二电机9和第三电机10均信号连接于控制模块11。
21.为了在演示过程中，演示和讲解详细到具体的棱边，因此在车刀刀头3、基面演示板4、切削平面演示板6和正交平面演示板5的棱边上均设置有led灯带(图未示)，这些led灯带分别电连接于控制模块11。
22.为了在演示过程中实现标准化的讲解，将控制模块11信号连接有语音模块12，提前将演示过程中的所有术语均提前录制好，然后演示到具体的动作时，使语音模块12根据预设的内容对演示过程进行讲解。
23.为了避免演示过程中演示板互相遮挡，以及学生由于站立位置不同，某些位置无法看清，因此将基面演示板4、切削平面演示板6和正交平面演示板5均选择透明板。
24.本发明的电路控制部分，通过控制模块11分别控制第一电机8、第二电机9、第三电机10、led灯带以及语音模块12工作。而且进一步地，可以配置与控制模块11信号连接的遥控器发送操作指令，按照输入指令向其他部分发送相应的信号实现本专利所述的功能。示例性地，控制模块11可以选择单片机。
25.使用时，将演示装置开机，首先由单片机发送相应信号给语音模块，语音模块介绍关于车刀相关的一些默认设置：语音模块可以播报“蓝色的面为前刀面，绿色的面为主后刀面，白色面为副后刀面。刀具坐标系原点选自靠近在主切削刃上靠近车刀刀尖的位置，主运动方向选取为竖直方向，进给运动方向在演示装置侧面有标注，请注意查看”。教师可伴随语音用遥控器上自带的激光教杆在旁边进行指示，以更快的帮助学生了解教具的相关设定。
26.具体到本实施例中，演示内容可以包括如下内容：
27.(一)坐标系平面演示：
28.基面演示：按下遥控器上标有基面的按钮，单片机控制模块向第一电机发送信号，第一电机8的转动带动基面演示板4转动，转动至与车刀刀头3顶部平面相贴合的位置为止，同时，单片机控制模块向语音模块12发送相应信号，语音播报基面的定义“基面，是指通过主切削刃上选定点与主运动速度方向垂直的平面”。
29.切削平面演示：按下相关按钮，单片机控制模块向第二电机9发送信号，第二电机9的转动带动切削平面演示板6转动，转至相应位置为止，同时单片机向语音模块12发送相应信号，播报切削平面定义“切削平面，是指通过切削刃上选定点，与工件加工表面相切的平面”。
30.正交平面演示：按下相关按钮，单片机控制模块向第三电机10发送相应信号，第三电机10转动带动正交平面演示板5开始转动，转至相应位置为止；同时单片机控制模块向语音模块12发送信号，语音模块播报正交平面定义“正交平面，是指通过切削刃上选定点，与主切削刃在基面内投影垂直的平面”。
31.(二)角度演示：
32.前角演示：按动遥控器按钮，单片机控制模块向相关棱边发送信号，使led灯带发光，从垂直于正交平面演示板5的角度看过去，可看见前角对应的棱边发光，同时单片机控制模块向语音模块发送信号，语音模块播报前角定义“前角，是指在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角”。
33.与此类似，本实施例还可以通过控制不同棱边上的led灯带发光，进行后角演示、主偏角演示、副偏角演示以及刃倾角演示等内容，上述定义均为本领域的公知常识，只是通过三个平面演示板和各棱边上的led灯带进行显示，因此该内容在此不做赘述。
34.利用本发明的装置，便于在教学与实验过程中对车刀角度的相关知识点进行剖析、演示；同时，学生能够可以直接观察到车刀参考系各个平面及角度的位置，更加直观对所学知识进行掌握，借此达到方便教学、便于学生获取知识点和提高教学效果的目的。