本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》專業(yè)課的車刀幾何角度測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，更確切地說，本發(fā)明涉及一種能夠?qū)嚨稁缀谓嵌葘?shí)現(xiàn)測(cè)量、數(shù)字化讀取測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取及測(cè)量結(jié)果實(shí)施比較的教學(xué)用實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》專業(yè)課是工科學(xué)生必修的專業(yè)課，課程涉及的內(nèi)容專業(yè)性、理論性都較強(qiáng)，為工科學(xué)生日后參加工作或繼續(xù)深造奠定了理論基礎(chǔ)。期間開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課，為學(xué)生提供了動(dòng)手操作的能力。實(shí)驗(yàn)課的開展不但能加深學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解，而且實(shí)現(xiàn)了學(xué)生和工程實(shí)際的零距離接觸。

該專業(yè)課授課內(nèi)容中，刀具幾何角度這部分知識(shí)空間立體性強(qiáng)，學(xué)生很難一時(shí)理解。針對(duì)這部分內(nèi)容開設(shè)的“車刀幾何角度測(cè)量”實(shí)驗(yàn)課，為學(xué)生提供了理解這部分理論知識(shí)的空間，動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。但目前用實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由于多年的使用，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)出現(xiàn)了腐蝕、刻痕、刻線模糊不清等缺陷。并且，現(xiàn)用的實(shí)驗(yàn)臺(tái)是通過測(cè)量人員目測(cè)，在刻度盤上人為的讀取數(shù)據(jù)的方式獲得被測(cè)角度值，測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值誤差較大，同時(shí)，該儀器的目前狀態(tài)與現(xiàn)行的科技發(fā)展不符，致使本科教學(xué)嚴(yán)重地落后于科技的發(fā)展。鑒于此，創(chuàng)新性的開發(fā)研制了數(shù)字式車刀幾何角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明由實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐部分、導(dǎo)向部分、測(cè)量部分和控制部分組成，

所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐部分包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座和實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊，實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊位于與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座上，實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊通過螺釘與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座連接；

所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座為板類結(jié)構(gòu)件，實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座前端有兩個(gè)階梯孔分別用于安裝第一導(dǎo)柱和第二導(dǎo)柱，實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座后端有四個(gè)螺紋通孔，用于安裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊。板的厚度為20-25mm,材質(zhì)為鋁。所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，上部5mm厚的高出部分，作“基面”用。下部是U型凹槽，避免測(cè)量時(shí)，刀具與墊塊干涉，使得刀具在實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊底部自由移動(dòng)。

所述的導(dǎo)向部分是由X向?qū)蜓b置和Z向?qū)蜓b置構(gòu)成；導(dǎo)向部分包括第一導(dǎo)柱、第二導(dǎo)柱、第三導(dǎo)柱、第四導(dǎo)柱、滑座、第一直線軸承、第二直線軸承、第一擋頭和第二擋頭。

所述的X向?qū)蜓b置由滑座、第二直線軸承、第三導(dǎo)柱、第四導(dǎo)柱、第二擋頭組成，滑座為兩側(cè)半圓的實(shí)體件，中間X向開有兩個(gè)通孔，孔內(nèi)裝有第二直線軸承，第二直線軸承與滑座是過盈配合安裝。兩個(gè)第二直線軸承中分別安裝第三導(dǎo)柱和第四導(dǎo)柱，第三導(dǎo)柱和第四導(dǎo)柱沿第二直線軸承X向移動(dòng)。第三導(dǎo)柱和第四導(dǎo)柱一端通過螺釘與固定塊連接。為防止第三導(dǎo)柱和第四導(dǎo)柱移動(dòng)時(shí)脫離第二直線軸承，在第三導(dǎo)柱和第四導(dǎo)柱另一端用兩個(gè)螺釘安裝第一擋頭。第一擋頭為兩頭半圓，中間為長(zhǎng)方體的結(jié)構(gòu)件，第一擋頭上有安裝第三導(dǎo)柱和第四導(dǎo)柱的兩個(gè)通孔，用螺釘將其與第三導(dǎo)柱和第四導(dǎo)柱連接。

所述的Z向?qū)蜓b置包括第一導(dǎo)柱、第二導(dǎo)柱、彈簧、滑座、第一直線軸承、第一擋頭。

滑座中間Z向也開有兩個(gè)通孔，孔內(nèi)裝有第一直線軸承，第一直線軸承與滑座是過盈配合安裝，兩個(gè)第一直線軸承中分別安裝第一導(dǎo)柱和第二導(dǎo)柱，第一導(dǎo)柱和第二導(dǎo)柱一端通過兩個(gè)螺釘與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座連接，第一導(dǎo)柱和第二導(dǎo)柱另一端安裝第一擋頭，防止滑座移動(dòng)時(shí)脫離第一導(dǎo)柱和第二導(dǎo)柱?；鶐?dòng)X向?qū)蜓b置沿第一導(dǎo)柱和第二導(dǎo)柱實(shí)現(xiàn)Z向上下移動(dòng)。第一擋頭和滑座之間安裝有彈簧，彈簧通過螺紋連接件固定在第一擋頭和滑座上，彈簧的作用是抵消所有移動(dòng)件的重力，也常稱其為“省力機(jī)構(gòu)”。

所述的測(cè)量部分包括角度傳感器、固定塊、第一齒形帶輪、齒形帶、第二齒形帶輪、第二軸、測(cè)試片和限位塊。固定塊是一彎頭實(shí)體，固定塊偏上側(cè)有一通孔，通孔中安裝角度傳感器軸，角度傳感器軸與角度傳感器自帶軸承實(shí)現(xiàn)過盈配合。第一齒形帶輪用頂絲固定在角度傳感器軸上，第二齒形帶輪用頂絲固定在第二軸上，第一齒形帶輪和第二齒形帶輪上套齒形帶，第二軸與角度傳感器軸平行，第二軸通過帶擋邊的軸承與固定塊相連接。第二軸的一端側(cè)面削成半圓槽，用于測(cè)量“主偏角”、“副偏角”時(shí)做測(cè)試面用。第二軸的同一端面底部也削成半圓槽，用于測(cè)量“刃傾角”時(shí)，做測(cè)試面用。第二軸的另一端用螺釘連接測(cè)試片，測(cè)試片的測(cè)量端開成倒“L”形，用于同時(shí)測(cè)量“前角”和“后角”。

測(cè)試片側(cè)邊安裝限位塊，限位塊通過螺釘與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座連接，作用是測(cè)量時(shí)限制車刀的擺放位置，防止車刀測(cè)量過程中位置移動(dòng)。同時(shí)，限位塊的側(cè)面相當(dāng)于“切削平面”。

控制部分包括模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊和LED顯示器，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊包括單片機(jī)和測(cè)量模塊角度傳感器輸出的模擬量通過模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，最終測(cè)得的數(shù)字量值通過LED顯示器顯示。測(cè)量者直接讀取即可，無(wú)需估讀或計(jì)算。

本發(fā)明的具體測(cè)量過程：

通過測(cè)試片在刀具上的擺放位置或第二軸測(cè)試面與切削刃貼合位置，帶動(dòng)第二軸旋轉(zhuǎn)，第二軸帶動(dòng)第二齒形帶輪旋轉(zhuǎn)，第二齒形帶輪帶動(dòng)齒形帶旋轉(zhuǎn)，齒形帶再帶動(dòng)第一齒形帶輪輪旋轉(zhuǎn)，第一齒形帶輪輪帶動(dòng)角度傳感器軸旋轉(zhuǎn)，從角度傳感器輸出模擬量，實(shí)現(xiàn)角度的測(cè)量。角度傳感器輸出的模擬量通過模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，最終角度值輸入給LED顯示器。測(cè)量者直接讀取即可，無(wú)需估讀或計(jì)算。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明打破了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器的老套、陳舊的不足，將先進(jìn)的測(cè)試與傳感技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)和研制上，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)字顯示。測(cè)量結(jié)果較原有實(shí)驗(yàn)臺(tái)精確。

2、本發(fā)明采用角度傳感器進(jìn)行測(cè)量，通過齒形帶實(shí)現(xiàn)角度傳感器軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過直線軸承實(shí)現(xiàn)了滑座在立柱上的移動(dòng)，取代了原儀器中的手柄，解決了原儀器中部件間的干涉問題。

3、本發(fā)明采用測(cè)試片代替原儀器中的“指度片”，將測(cè)試片加工成倒“L”形結(jié)構(gòu)，這樣可同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)角度：“前角”和“后角”。同時(shí)，將安裝測(cè)試片的軸的另一端，削成半圓槽，該部分可以用來(lái)直接測(cè)量“主偏角”和“副偏角”。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了測(cè)量過程，節(jié)約了測(cè)量時(shí)間。

4、本發(fā)明在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就找出了測(cè)量中需要用到的“基面”、“切削平面”、和“正交平面”，無(wú)需測(cè)量時(shí)再找出這些平面，拿到刀具直接就可以測(cè)量，極大地節(jié)約了測(cè)量時(shí)間。

5.本發(fā)明采用控制盒實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取，提高了測(cè)量精度。將角度傳感器輸出的模擬量，通過控制盒中的模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行模擬量的轉(zhuǎn)化，將轉(zhuǎn)化后的數(shù)字量輸入給單片機(jī)，再由單片機(jī)將測(cè)得結(jié)果輸入給顯示器顯示。省去了測(cè)量者估算讀數(shù)的過程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體示意圖。

圖2為本發(fā)明的第一局部立體示意圖。

圖3為本發(fā)明的第二局部立體示意圖。

圖4為本發(fā)明的第三局部立體示意圖。

具體實(shí)施方式

參閱圖1所示，本發(fā)明由實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐部分、導(dǎo)向部分、測(cè)量部分和控制部分3組成，

配合圖1所示，所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐部分包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座2和實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊22，實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊22位于與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座2上，實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊22通過螺釘與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座2連接；

所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座2為板類結(jié)構(gòu)件，實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座2前端有兩個(gè)階梯孔分別用于安裝第一導(dǎo)柱9和第二導(dǎo)柱13，實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座2后端有四個(gè)螺紋通孔，用于安裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊22。板的厚度為20-25mm,材質(zhì)為鋁。所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊22為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，上部5mm厚的高出部分，作“基面”用。下部是U型凹槽，避免測(cè)量時(shí)，刀具與墊塊干涉，使得刀具在實(shí)驗(yàn)臺(tái)墊塊22底部自由移動(dòng)。

配合圖3和圖4所示，所述的導(dǎo)向部分是由X向?qū)蜓b置和Z向?qū)蜓b置構(gòu)成；導(dǎo)向部分包括第一導(dǎo)柱9、第二導(dǎo)柱13、第三導(dǎo)柱6、第四導(dǎo)柱8、滑座5、第一直線軸承14、第二直線軸承15、第一擋頭12和第二擋頭7。

所述的X向?qū)蜓b置由滑座5、第二直線軸承15、第三導(dǎo)柱6、第四導(dǎo)柱8、第二擋頭7組成，滑座5為兩側(cè)半圓的實(shí)體件，中間X向開有兩個(gè)通孔，孔內(nèi)裝有第二直線軸承15，第二直線軸承15與滑座5是過盈配合安裝。兩個(gè)第二直線軸承15中分別安裝第三導(dǎo)柱6和第四導(dǎo)柱8，第三導(dǎo)柱6和第四導(dǎo)柱8沿第二直線軸承15X向移動(dòng)。第三導(dǎo)柱6和第四導(dǎo)柱8一端通過螺釘與固定塊16連接。為防止第三導(dǎo)柱6和第四導(dǎo)柱8移動(dòng)時(shí)脫離第二直線軸承15，在第三導(dǎo)柱6和第四導(dǎo)柱8另一端用兩個(gè)螺釘安裝第一擋頭7。第一擋頭7為兩頭半圓，中間為長(zhǎng)方體的結(jié)構(gòu)件，第一擋頭7上有安裝第三導(dǎo)柱6和第四導(dǎo)柱8的兩個(gè)通孔，用螺釘將其與第三導(dǎo)柱6和第四導(dǎo)柱8連接。

所述的Z向?qū)蜓b置包括第一導(dǎo)柱9、第二導(dǎo)柱13、彈簧10、滑座5、第一直線軸承14、第一擋頭12。

滑座5中間Z向也開有兩個(gè)通孔，孔內(nèi)裝有第一直線軸承14，第一直線軸承14與滑座5是過盈配合安裝，兩個(gè)第一直線軸承14中分別安裝第一導(dǎo)柱9和第二導(dǎo)柱13，第一導(dǎo)柱9和第二導(dǎo)柱13一端通過兩個(gè)螺釘與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座2連接，第一導(dǎo)柱9和第二導(dǎo)柱13另一端安裝第一擋頭12，防止滑座5移動(dòng)時(shí)脫離第一導(dǎo)柱9和第二導(dǎo)柱13。滑座5帶動(dòng)X向?qū)蜓b置沿第一導(dǎo)柱9和第二導(dǎo)柱13實(shí)現(xiàn)Z向上下移動(dòng)。第一擋頭12和滑座5之間安裝有彈簧10，彈簧10通過螺紋連接件固定在第一擋頭12和滑座5上，彈簧10的作用是抵消所有移動(dòng)件的重力，也常稱其為“省力機(jī)構(gòu)”。

配合圖2所示，所述的測(cè)量部分包括角度傳感器18、固定塊16、第一齒形帶輪17、齒形帶19、第二齒形帶輪20、第二軸21、測(cè)試片4和限位塊22。固定塊16是一彎頭實(shí)體，固定塊16偏上側(cè)有一通孔，通孔中安裝角度傳感器軸23，角度傳感器軸23與角度傳感器18自帶軸承實(shí)現(xiàn)過盈配合。第一齒形帶輪17用頂絲固定在角度傳感器軸23上，第二齒形帶輪20用頂絲固定在第二軸21上，第一齒形帶輪17和第二齒形帶輪20上套齒形帶19，第二軸21與角度傳感器軸23平行，第二軸21通過帶擋邊的軸承與固定塊16相連接。第二軸21的一端側(cè)面削成半圓槽，用于測(cè)量“主偏角”、“副偏角”時(shí)做測(cè)試面用。第二軸21的同一端面底部也削成半圓槽，用于測(cè)量“刃傾角”時(shí)，做測(cè)試面用。第二軸21的另一端用螺釘連接測(cè)試片4，測(cè)試片4的測(cè)量端開成倒“L”形，用于同時(shí)測(cè)量“前角”和“后角”。

測(cè)試片4側(cè)邊安裝限位塊1，限位塊1通過螺釘與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座連接，作用是測(cè)量時(shí)限制車刀的擺放位置，防止車刀測(cè)量過程中位置移動(dòng)。同時(shí)，限位塊1的側(cè)面相當(dāng)于“切削平面”。

控制部分3包括模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊和LED顯示器，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊包括單片機(jī)和測(cè)量模塊，角度傳感器18輸出的模擬量通過模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，最終測(cè)得的數(shù)字量值通過LED顯示器顯示。測(cè)量者直接讀取即可，無(wú)需估讀或計(jì)算。

本發(fā)明的具體測(cè)量過程：

通過測(cè)試片4在刀具上的擺放位置或第二軸21測(cè)試面與切削刃貼合位置，帶動(dòng)第二軸21旋轉(zhuǎn)，第二軸21帶動(dòng)第二齒形帶輪20旋轉(zhuǎn)，第二齒形帶輪20帶動(dòng)齒形帶19旋轉(zhuǎn)，齒形帶19再帶動(dòng)第一齒形帶輪輪17旋轉(zhuǎn)，第一齒形帶輪輪17帶動(dòng)角度傳感器軸23旋轉(zhuǎn)，從角度傳感器18輸出模擬量，實(shí)現(xiàn)角度的測(cè)量。角度傳感器18輸出的模擬量通過模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，最終角度值輸入給LED顯示器。測(cè)量者直接讀取即可，無(wú)需估讀或計(jì)算。

本發(fā)明主要針對(duì)車刀幾何角度測(cè)量研究的具體結(jié)構(gòu)，如需測(cè)量較復(fù)雜刀具的幾何角度，只將現(xiàn)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)做些調(diào)整即可。故本發(fā)明簡(jiǎn)單易行、較靈活、且通用性較強(qiáng)，適合于本科教學(xué)及工廠、企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。