[发明专利]多功能动态刀具几何角度演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具几何角度演示技术领域，具体是一种多功能动态刀具几何角度演示装置。

背景技术

切削刀具种类繁多，形状各异，但切削部分都具有共同的特征。金属切削加工过程中，刀具几何角度决定了刀具切削部分的形状和用途，且对刀具使用寿命、加工质量、生产效率和加工成本等有着重要影响。然而，刀具几何角度众多，学生缺乏感性认识，对于正确理解刀具几何角度及其作用有一定的难度。因此，如何有效地使学生快速掌握刀具几何角度相关知识已成为机械制造课程任课教师共同关注的问题。

刀具常用的几何角度，如前角、后角、主偏角、副偏角、刀尖角和刃倾角均在正交平面参考系中定义，学生在学习“刀具切削部分的基本定义”内容时不易理解刀具角度，主要由于正交平面参考系为假想体系，这就要求学生具有较强的空间想象能力。目前大多数学生在学习刀具切削部分几何角度的基本定义时，所有的信息来源不外乎教师所展示的刀具实物模型、挂图、PPT演示等，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的形成过程，也就不利于学生理解刀具相关知识点的内容。

目前，国内外关于车刀教具的研究较多，但大都以车刀挂图、实物、图片、模型等展示给学生观看。市场上出售一些供教学使用的车刀模型教具，如宁波市鄞州姜山金星机械模具厂生产的铝合金车刀模型教具、宁波市鄞州祥泰教学模型厂生产的木质车刀模型教具等均为静态模型，且无法直观看到正交平面参考系。刘新子的“组合式车刀教具”专利涉及一种可灵活拆卸组合的车刀教具，通过拆卸组装可以展示各种类型车刀及车刀几何角度，可提高学生空间想象力并使其理解掌握教学内容，但无法动态演示，也无语音播报功能。恽达明的“用于教学演示的车刀模型”专利所涉及的车刀教学模型结构简单、拆装方便，把抽象的空间概念具体化，容易让学生接受，但不能显示出最难想象的正交平面参考系，学生不易理解具体的车刀几何角度定义。范孝良等人在他们的“车刀几何角度辅助教学系统设计”论文中提出借助3ds Max软件建立车刀几何角度辅助教学系统虚拟实体模型，可三维多视角演示刀具模型，有助于学生加深对刀具相关知识点的理解，但对于教师而言还需重新学习和掌握3ds Max软件，反而带来新的不便。

基于上述教具存在的一些缺点，本发明以常用的车刀为例设计一种可直观显示正交平面参考系、动态演示刀具几何角度、实时语音提示及液晶显示的刀具几何角度演示装置，帮助学生掌握刀具几何角度及车刀结构的相关知识点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种多功能动态刀具几何角度演示装置，可实现参考系及各角度动态演示，定义及数值液晶显示和语音播报、可操作性强、整体成本低廉，推广价值较高。

本发明是以如下技术方案实现的：一种多功能动态刀具几何角度演示装置，包括刀柄和安装在刀柄前端的刀头，所述的刀头由副后刀面板、前刀面板、主后刀面板以及底板构成；所述的刀柄由前面板、后面板、左侧板、右侧板、上面板以及下面板构成；在前刀面板的下方设置一正交平面板Ⅰ，正交平面板Ⅰ绕着其外端上下转动；前刀面板上设有与正交平面板Ⅰ相配合的正交平面板槽；在刀头的内部竖直安装一正交平面板Ⅱ，正交平面板Ⅱ绕着其上端内外转动；正交平面板Ⅰ的外端和正交平面板Ⅱ的上端共用一根旋转轴；在主后刀面板上主切削刃位置处设置一上下转动的刃倾角杆；在刀头的中部安装一水平转动的副偏角杆和主偏角杆；在副后刀面板上设置一与副偏角杆相配合的副偏角杆槽；在主后刀面板上设置有与主偏角杆、正交平面板Ⅱ相配合的十字型凹槽；在刀柄的内部上方设置一基面板，基面板绕着其靠近主后刀面板的那一端水平转动；在前面板上方对应基面板位置设置一基面板槽；在正交平面板Ⅱ的外边缘处安装一随正交平面板Ⅱ转动的切削平面板，切削平面板上在十字型凹槽的横槽处设置一供主偏角杆旋转的切削平面板槽；

正交平面板Ⅰ沿着正交平面板槽向外旋转，以及正交平面板Ⅱ沿着十字型凹槽中的竖向槽向外旋转共同构成正交平面；

基面板沿着基面板槽向外转动构成基面；

切削平面板跟着正交平面板Ⅱ向外转动到与基面垂直时构成切削平面；

正交平面板Ⅰ向外旋转后的外边缘与基面板相交为交线Ⅰ，前刀面板与正交平面板Ⅰ相交为交线Ⅱ，交线Ⅰ与交线Ⅱ在正交平面内构成的夹角为前角；

正交平面板Ⅱ向外旋转后的外边缘与切削平面板1相交为交线Ⅲ，主后刀面板与正交平面板Ⅱ相交为交线Ⅳ，交线Ⅲ与交线Ⅳ在正交平面内构成的夹角为后角；

副偏角杆从副偏角杆槽水平往外旋转到与前面板平行时所形成的夹角为副偏角；