多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，涉及一種刀具幾何角度演示【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明以單片機(jī)為核心處理器，通過按鈕控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)來動(dòng)態(tài)展現(xiàn)刀具正交平面參考系及前角、后角、主偏角、副偏角、刀尖角、刃傾角等重要幾何角度的變化過程。利用語音播放系統(tǒng)實(shí)時(shí)講解刀具幾何角度定義和所處狀態(tài)，采用液晶顯示屏同步顯示各幾何角度的定義和數(shù)值。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、人機(jī)交互界面友好、易于操作、演示效果好，成本低、便攜等；能動(dòng)態(tài)、直觀、清晰地實(shí)現(xiàn)刀具幾何角度標(biāo)注參考系及各角度的動(dòng)態(tài)演示，角度定義及數(shù)值的液晶顯示和語音播報(bào)。
【專利說明】多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種刀具幾何角度演示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角
度演示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]切削刀具種類繁多，形狀各異，但切削部分都具有共同的特征。金屬切削加工過程中，刀具幾何角度決定了刀具切削部分的形狀和用途，且對(duì)刀具使用壽命、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本等有著重要影響。然而，刀具幾何角度眾多，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，對(duì)于正確理解刀具幾何角度及其作用有一定的難度。因此，如何有效地使學(xué)生快速掌握刀具幾何角度相關(guān)知識(shí)已成為機(jī)械制造課程任課教師共同關(guān)注的問題。
[0003]刀具常用的幾何角度,如前角、后角、主偏角、副偏角、刀尖角和刃傾角均在正交平面參考系中定義，學(xué)生在學(xué)習(xí)“刀具切削部分的基本定義”內(nèi)容時(shí)不易理解刀具角度，主要由于正交平面參考系為假想體系，這就要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力。目前大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)刀具切削部分幾何角度的基本定義時(shí)，所有的信息來源不外乎教師所展示的刀具實(shí)物模型、掛圖、PPT演示等，但這些教學(xué)方式和教具均不能動(dòng)態(tài)展示正交平面參考系及刀具幾何角度的形成過程，也就不利于學(xué)生理解刀具相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于車刀教具的研究較多，但大都以車刀掛圖、實(shí)物、圖片、模型等展示給學(xué)生觀看。市場(chǎng)上出售一些供教學(xué)使用的車刀模型教具，如寧波市鄞州姜山金星機(jī)械模具廠生產(chǎn)的鋁合金車刀模型教具、寧波市鄞州祥泰教學(xué)模型廠生產(chǎn)的木質(zhì)車刀模型教具等均為靜態(tài)模型，且無法直觀看到正交平面參考系。劉新子的“組合式車刀教具”專利涉及一種可靈活拆卸組合的車刀教具，通過拆卸組裝可以展示各種類型車刀及車刀幾何角度，可提高學(xué)生空間想象力并使其理解掌握教學(xué)內(nèi)容，但無法動(dòng)態(tài)演示，也無語音播報(bào)功能。惲達(dá)明的“用于教學(xué)演示的車刀模型”專利所涉及的車刀教學(xué)模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便，把抽象的空間概念具體化，容易讓學(xué)生接受，但不能顯示出最難想象的正交平面參考系，學(xué)生不易理解具體的車刀幾何角度定義。范孝良等人在他們的“車刀幾何角度輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”論文中提出借助3ds Max軟件建立車刀幾何角度輔助教學(xué)系統(tǒng)虛擬實(shí)體模型，可三維多視角演示刀具模型，有助于學(xué)生加深對(duì)刀具相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，但對(duì)于教師而言還需重新學(xué)習(xí)和掌握3ds Max軟件,反而帶來新的不便。
[0005]基于上述教具存在的一些缺點(diǎn)，本發(fā)明以常用的車刀為例設(shè)計(jì)一種可直觀顯示正交平面參考系、動(dòng)態(tài)演示刀具幾何角度、實(shí)時(shí)語音提示及液晶顯示的刀具幾何角度演示裝置，幫助學(xué)生掌握刀具幾何角度及車刀結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，可實(shí)現(xiàn)參考系及各角度動(dòng)態(tài)演示，定義及數(shù)值液晶顯示和語音播報(bào)、可操作性強(qiáng)、整體成本低廉，推廣價(jià)值較高。[0007]本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，包括刀柄和安裝在刀柄前端的刀頭，所述的刀頭由副后刀面板、前刀面板、主后刀面板以及底板構(gòu)成；所述的刀柄由前面板、后面板、左側(cè)板、右側(cè)板、上面板以及下面板構(gòu)成；在前刀面板的下方設(shè)置一正交平面板I，正交平面板I繞著其外端上下轉(zhuǎn)動(dòng)；前刀面板上設(shè)有與正交平面板I相配合的正交平面板槽；在刀頭的內(nèi)部豎直安裝一正交平面板II，正交平面板II繞著其上端內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)；正交平面板I的外端和正交平面板II的上端共用一根旋轉(zhuǎn)軸；在主后刀面板上主切削刃位置處設(shè)置一上下轉(zhuǎn)動(dòng)的刃傾角桿；在刀頭的中部安裝一水平轉(zhuǎn)動(dòng)的副偏角桿和主偏角桿；在副后刀面板上設(shè)置一與副偏角桿相配合的副偏角桿槽；在主后刀面板上設(shè)置有與主偏角桿、正交平面板II相配合的十字型凹槽；在刀柄的內(nèi)部上方設(shè)置一基面板，基面板繞著其靠近主后刀面板的那一端水平轉(zhuǎn)動(dòng)；在前面板上方對(duì)應(yīng)基面板位置設(shè)置一基面板槽；在正交平面板II的外邊緣處安裝一隨正交平面板II轉(zhuǎn)動(dòng)的切削平面板，切削平面板上在十字型凹槽的橫槽處設(shè)置一供主偏角桿旋轉(zhuǎn)的切削平面板槽；
[0008]正交平面板I沿著正交平面板槽向外旋轉(zhuǎn)，以及正交平面板II沿著十字型凹槽中的豎向槽向外旋轉(zhuǎn)共同構(gòu)成正交平面；
[0009]基面板沿著基面板槽向外轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成基面；
[0010]切削平面板跟著正交平面板II向外轉(zhuǎn)動(dòng)到與基面垂直時(shí)構(gòu)成切削平面；
[0011]正交平面板I向外旋轉(zhuǎn)后的外邊緣與基面板相交為交線I，前刀面板與正交平面板I相交為交線II，交線I與交線II在正交平面內(nèi)構(gòu)成的夾角為前角；
[0012]正交平面板II向外旋轉(zhuǎn)后的外邊緣與切削平面板I相交為交線III，主后刀面板與正交平面板II相交為交線IV，交線III與交線IV在正交平面內(nèi)構(gòu)成的夾角為后角；
[0013]副偏角桿從副偏角桿槽水平往外旋轉(zhuǎn)到與前面板平行時(shí)所形成的夾角為副偏角；
[0014]主偏角桿從切削平面板槽水平往外旋轉(zhuǎn)到與前面板平行時(shí)所形成的夾角為主偏角；
[0015]刀尖角=180° -主偏角-副偏角；
[0016]刃傾角桿向外旋轉(zhuǎn)到基面板所在的水平位置形成的夾角為刃傾角；
[0017]在刀頭內(nèi)還安裝有5個(gè)對(duì)應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)正交平面板1、正交平面板I1、刃傾角桿、副偏角桿、主偏角桿轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在刀柄內(nèi)安裝一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)基面板的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0018]在刀柄中設(shè)置有控制電路，所述的電路包括控制器，控制器連接有操作按鈕、顯示器、語音電路、電源、以及六個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的語音電路連接有喇叭。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、人機(jī)交互界面友好、易于操作、演示效果好，成本低、便攜等優(yōu)點(diǎn)；可動(dòng)態(tài)、直觀、清晰的演示刀具幾何角度標(biāo)注參考系及刀具幾何角度的定義、原理等，實(shí)現(xiàn)參考系及各角度動(dòng)態(tài)演示，定義及數(shù)值液晶顯示和語音播報(bào)；可廣泛應(yīng)用于全國(guó)各高等院校機(jī)械專業(yè)機(jī)械制造類課程刀具幾何角度相關(guān)知識(shí)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，為教師講解、學(xué)生掌握刀具幾何角度的相關(guān)知識(shí)提供有效的解決方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明刀頭分解結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖3是本發(fā)明刀柄分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖a ；
[0024]圖5是本發(fā)明工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0025]圖6是第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7是第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8是第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第五驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9是第六驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10是正交平面板I結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖11是正交平面板II結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖12是基面板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖13是切削平面板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖14是主偏角桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖15是副偏角桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖16是刃傾角桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖17是控制電路原理圖；
[0037]圖18是控制電路圖。
[0038]圖19是操作按鈕布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖20是切削平面/后角顯示圖；
[0040]圖21是正交平面/前角顯示圖；
[0041]圖22是副偏角/刀尖角顯不圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]如圖1-3所示，一種多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置有一刀柄和安裝在刀柄前端的刀頭；所述的刀頭由副后刀面板1、前刀面板2、主后刀面板8以及底板構(gòu)成；所述的刀柄由前面板7、后面板32、左側(cè)板6、右側(cè)板29、上面板4以及下面板構(gòu)成。
[0043]在前刀面板2的下方設(shè)置一正交平面板I 12，正交平面板I 12繞著其外端上下轉(zhuǎn)動(dòng)；前刀面板2上設(shè)有與正交平面板I 12相配合的正交平面板槽15。正交平面板槽15用于正交平面板I 12的伸出與縮回。
[0044]車刀初始狀態(tài)時(shí)，正交平面隱藏在前刀面下方，當(dāng)需要演示正交平面參考系時(shí)，正交平面板I 12便從前刀面板2上的正交平面板槽15中伸出，演示完畢之后，再縮回至刀頭內(nèi)。
[0045]在刀頭的內(nèi)部豎直安裝一正交平面板II 9，正交平面板II 9繞著其上端內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)；正交平面板I 12的外端和正交平面板II 9的上端共用一根旋轉(zhuǎn)軸。
[0046]在主后刀面板8上主切削刃位置處設(shè)置一上下轉(zhuǎn)動(dòng)的刃傾角桿16。主后刀面由兩塊亞克力板材用ABS膠水粘接而成,其中，一塊板材上邊緣處設(shè)有凹槽,將刃傾角桿16 —端通過轉(zhuǎn)軸放置在凹槽內(nèi)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制刃傾角桿16繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0047]在刀頭的中部安裝一水平轉(zhuǎn)動(dòng)的副偏角桿25和主偏角桿22 ;主偏角桿22為主切削刃在基面中的投影線，副偏角桿25為副切削刃在基面中的投影線。
[0048]在副后刀面板I上設(shè)置一與副偏角桿相配合的副偏角桿槽11，便于副偏角桿25的伸出與縮回。
[0049]在主后刀面板上設(shè)置有與主偏角桿22、正交平面板II 9相配合的十字型凹槽21。便于主偏角桿22以及正交平面板II 9的伸出與縮回。
[0050]在刀柄的內(nèi)部上方設(shè)置一基面板28，基面板28繞著其靠近主后刀面板8的那一端水平轉(zhuǎn)動(dòng)；在前面板7上方對(duì)應(yīng)基面板位置設(shè)置一基面板槽。在正交平面板II 9的外邊緣處安裝一隨正交平面板II轉(zhuǎn)動(dòng)的切削平面板19，切削平面板19上在十字型凹槽的橫槽處設(shè)置一供主偏角桿旋轉(zhuǎn)的切削平面板槽20。
[0051]如圖4和圖5所示，正交平面板I 12沿著正交平面板槽15向外旋轉(zhuǎn)，以及正交平面板II 9沿著十字型凹槽21中的豎向槽向外旋轉(zhuǎn)共同構(gòu)成正交平面。
[0052]基面板28沿著基面板槽向外轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成基面。
[0053]切削平面板19跟著正交平面板II 9向外轉(zhuǎn)動(dòng)到與基面垂直時(shí)構(gòu)成切削平面。
[0054]正交平面板I 12向外旋轉(zhuǎn)后的外邊緣與基面板相交為交線I，前刀面板2與正交平面板I 12相交為交線II，交線I與交線II在正交平面內(nèi)構(gòu)成的夾角為前角Ytlt5
[0055]正交平面板II 9向外旋轉(zhuǎn)后的外邊緣與切削平面板19相交為交線III，主后刀面板8與正交平面板II 9相交為交線IV，交線III與交線IV在正交平面內(nèi)構(gòu)成的夾角為后角a”
[0056]副偏角桿25從副偏角桿槽11水平往外旋轉(zhuǎn)到與前面板7平行時(shí)所形成的夾角為副偏角k' ro
[0057]主偏角桿22從切削平面板槽20水平往外旋轉(zhuǎn)到與前面板7平行所形成的夾角為主偏角K。
[0058]刀尖角ε r = 180° -主偏角-副偏角。
[0059]刃傾角桿向外旋轉(zhuǎn)到基面板所在的水平位置形成的夾角為刃傾角Xs。
[0060]如圖2所示，在刀頭內(nèi)還安裝有5個(gè)對(duì)應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)正交平面板1、正交平面板I1、刃傾角桿、副偏角桿、主偏角桿轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在刀柄內(nèi)安裝一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)基面板的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0061]所述的刀頭、刀柄以及正交平面板1、正交平面板I1、刃傾角桿、副偏角桿、主偏角桿、切削平面板、基面板全部由亞克力板制成。
[0062]本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)為可以動(dòng)態(tài)控制正交平面參考系的顯示與隱藏，初始狀態(tài)時(shí)，車刀所有參考平面均隱藏于車刀內(nèi)部，通過舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)參考平面的伸出與縮進(jìn)。
[0063]如圖12所示，所述的基面板由Imm亞克力板材制作而成的，表面形狀為三角形，并在拐角處切割一個(gè)小孔，用于與舵機(jī)旋轉(zhuǎn)軸固定連接。
[0064]如圖10和11所示，正交平面為通過切削刃上選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面，由于正交平面只顯示一小部分，大部分仍隱藏在車刀內(nèi)部，因此僅需要設(shè)計(jì)顯示的那一部分正交平面板I 12和正交平面板II 9。正交平面板I 12的一端設(shè)有滑槽I 12-1，另一端設(shè)有固定孔I 12-2。正交平面板II 9的一端對(duì)應(yīng)設(shè)有滑槽II 9-1，另一端設(shè)有固定孔II 9-2。通過固定孔I 12-2和固定孔II 9-2將正交平面板I 12和正交平面板II 9安裝在同一軸上，構(gòu)成正交平面。
[0065]如圖13所示，切削平面板19是由一塊厚度為Imm的亞克力板材經(jīng)激光切割而成的，利用膠水將切削平面豎直邊緣與正交平面板II 9外邊緣粘接在一起，實(shí)現(xiàn)一個(gè)舵機(jī)可同時(shí)控制正交平面板II 9和切削平面板19。[0066]如圖6所示，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13采用舵機(jī)37，舵機(jī)37的輸出軸上安裝有搖臂38，搖臂上安裝有銷軸36。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中搖臂上的銷軸穿過滑槽I 12-1，舵機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)正交平面板I 12繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中搖臂上的銷軸穿過滑槽II 9-1，舵機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)正交平面板II 9繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)正交平面的伸出與縮進(jìn)。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10直接安裝在刀頭的底板上；第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在支撐板I 14上，支撐板I 14水平固定在刀柄的前面板7上。
[0067]如圖7和圖16所示，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17包括舵機(jī)37，舵機(jī)37的輸出軸上安裝有搖臂38，搖臂38上安裝一連桿I 40，連桿I的中間設(shè)有滑槽III 40-1。刃傾角桿16的一端通過轉(zhuǎn)軸放置在凹槽內(nèi)，另一端設(shè)有滑槽III 40-1相配合的銷軸36。第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17安裝在支撐板II 18上，支撐板II 18水平固定在刀頭的主后刀面板8上。
[0068]如圖8、圖14和圖15所示，第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23和第五驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)26包括舵機(jī)37，舵機(jī)37的輸出軸上安裝有搖臂38，搖臂上安裝有銷軸36，還包括一連桿II 39，連桿II的中間設(shè)有滑槽IV 39-1，連桿的一端設(shè)置安裝孔39-2，通過安裝孔39-2和轉(zhuǎn)軸分別將主偏角桿22和副偏角桿25的一端安裝連桿39上。第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23中搖臂上的銷軸穿過滑槽IV 39-1帶動(dòng)主偏角桿22轉(zhuǎn)動(dòng)。第五驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)26中搖臂上的銷軸穿過滑槽IV 39-1帶動(dòng)副偏角桿25轉(zhuǎn)動(dòng)。不工作時(shí)，主偏角桿22和副偏角桿25的轉(zhuǎn)軸在同一豎直線上。第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23安裝在支撐板III 24上，支撐板III 24用熱熔膠固定在主后刀面板8和副后刀面板I內(nèi)壁上；第五驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在支撐板IV 27上，支撐板IV 27用熱熔膠固定在主后刀面板8和副后刀面板I內(nèi)壁上。
[0069]如圖9所示，第六驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33采用舵機(jī)，基面板28靠近主后刀面板8的那一端設(shè)有圓孔；舵機(jī)的輸出端穿過圓孔帶動(dòng)基面板轉(zhuǎn)動(dòng)。第六驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33安裝在支撐板V 34上，支撐板V 34固定在刀柄的前面板7上。
[0070]如圖17所示，在刀柄中設(shè)置有控制電路，所述的電路包括控制器，控制器連接有操作按鈕5、顯示器3、語音電路、電源；所述的語音電路連接有喇叭；所述的控制器與上述六個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。其中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用舵機(jī)；操作按鈕5和按鈕電路板30構(gòu)成按鈕模塊。
[0071]如圖19所示，所述的操作按鈕5包括基面按鈕、切削平面/后角按鈕、正交平面/前角按鈕、主偏角按鈕、副偏角/刀尖角按鈕、刃傾角按鈕、確認(rèn)按鈕、復(fù)位按鈕以及開關(guān)按鈕。其中，所述的操作按鈕5和顯示器3安裝在上面板4上，如圖1所示。在刀柄的面板上設(shè)置喇叭孔，用于安裝喇叭。
[0072]如圖18所示，控制器31采用單片機(jī)STC12C5A60S2。
[0073]電源選用四節(jié)1860型鋰電池、兩片AMSl117穩(wěn)壓芯片為控制電路提供穩(wěn)定的電源電壓。
[0074]舵機(jī)選用SG90型固定翼S版舵機(jī)，其信號(hào)線分別與單片機(jī)P2 ~O?P2 ~ 5引腳相連。
[0075]顯示器采用12864液晶顯示屏，與單片機(jī)的PO端口相連，并行傳輸方式的數(shù)據(jù)傳輸速度較快。
[0076]語音電路選用ISD1700型語音芯片，通過與單片機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)按鍵操作語音芯片，喇叭播放音效。
[0077]本發(fā)明以單片機(jī)為核心處理器，通過對(duì)操作按鈕的操作實(shí)現(xiàn)舵機(jī)角度旋轉(zhuǎn)，控制車刀刀刃和正交平面參考系的動(dòng)態(tài)演示。通過如下方式可實(shí)現(xiàn)本作品的各個(gè)功能。[0078]功能一的實(shí)現(xiàn):車刀演示裝置初始狀態(tài)時(shí)，正交平面參考系基面、切削平面、正交平面均隱藏于車刀內(nèi)部，利用三個(gè)舵機(jī)控制參考平面的顯示與隱藏。其中，正交平面由兩部分組成，利用熱熔膠將正交平面板II 9與切削平面邊緣粘接起來，實(shí)現(xiàn)一個(gè)舵機(jī)同時(shí)控制切削平面板19與正交平面板II 9的一部分。
[0079]功能二的實(shí)現(xiàn):刀具常用幾何角度演示是通過舵機(jī)控制各個(gè)參考平面板、主偏角桿、副偏角桿、刃傾角桿的運(yùn)動(dòng)以及配合刀具前刀面、主后刀面和副后刀面來實(shí)現(xiàn)的。
[0080]功能三的實(shí)現(xiàn):采用12864液晶顯示屏與單片機(jī)連接，通過識(shí)別操作按鈕內(nèi)容來判斷車刀演示狀態(tài)并實(shí)時(shí)地將信息顯示在屏幕上，同時(shí)顯示車刀角度的數(shù)值。
[0081]全自動(dòng)智能演示:向ISD1700語音模塊錄入多段音頻，通過單片機(jī)控制語音模塊的尋址地址，實(shí)現(xiàn)不同按鍵操作對(duì)應(yīng)不同的語音提醒，最后利用小喇叭播放語音。
[0082]本發(fā)明的具體操作過程如下:
[0083]I)按下開關(guān)按鈕，進(jìn)入開機(jī)模式，液晶顯示屏顯示“多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置”，同時(shí)語音播放“歡迎使用多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置”。
[0084]2)按下基面按鈕，基面旋轉(zhuǎn)出來，液晶顯示“基面:過切削刃上選定點(diǎn)與切削速度相垂直的平面”，同時(shí)語音播放“這是基面”。再次按下按鈕，基面退回去，液晶顯示屏回到初始界面。
[0085]3)按下切削平面/后角按鈕，屏幕顯示如圖20所示，循環(huán)切換指示位置。按下確認(rèn)按鈕，可選擇對(duì)應(yīng)的任務(wù)。如:
[0086]選擇I顯示切削平面:切削平面展開，液晶顯示“切削平面:過切削刃上選定點(diǎn)與主切削刃相切并垂直于該點(diǎn)基面的平面”，語音播放“這是切削平面”。
[0087]選擇2顯示后角:后角展開，液晶顯示“后角:正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面間的夾角，角度值:5° ”，語音播放“這是后角”。
[0088]選擇3退出:退出此操作。
[0089]4)按下正交平面/前角按鈕，屏幕顯示如圖21所示，循環(huán)切換指示位置。按下確認(rèn)按鈕，可選擇對(duì)應(yīng)的任務(wù)，如:
[0090]選擇I顯示正交平面:正交平面展開，液晶顯示“正交平面:過主切削刃上選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面”，語音播放“這是正交平面”。
[0091]選擇2顯示前角:前角展開，液晶顯示“前角:正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面間的夾角，角度值:6° ”，語音播放“這是前角”。
[0092]選擇3退出:退出此操作。
[0093]5)按下主偏角按鈕，主偏角桿旋轉(zhuǎn)，主偏角展開，液晶顯示“主偏角:在基面中測(cè)量的主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正方向間的夾角，角度值:45° ”，語音播放“這是主偏角”，再次按下按鈕，主偏角退出。
[0094]6)按下副偏角/刀尖角按鈕，屏幕顯示如圖22所示，循環(huán)切換指示位置。按下確認(rèn)按鈕，可選擇對(duì)應(yīng)的任務(wù)，如:
[0095]選擇I顯示副偏角:副偏角展開，液晶顯示“在基面中測(cè)量的副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)負(fù)方向間的夾角，角度值:60° ”，語音播放“這是副偏角”。
[0096]選擇2顯示刀尖角:刀尖角展開，液晶顯示“在基面中測(cè)量的主切削刃與副切削刃間的夾角，角度值:75° ”，語音播放“這是刀尖角”。[0097]選擇3退出:退出此操作。
[0098]7)按下刃傾角按鈕，連桿旋轉(zhuǎn)，刃傾角展開，液晶顯示“在切削平面中測(cè)量的主切削刃與基面間的夾角，角度值:5° ”，語音播放“這是刃傾角”，再次按下按鈕，刃傾角退出。
[0099]8)按下復(fù)位按鈕，退出所有演示狀態(tài)。
[0100]本裝置中各部分定義在字面上有一定的區(qū)別，但實(shí)質(zhì)上是一樣的，通過本發(fā)明可以讓學(xué)生更好、更快的掌握各角度的概念。
[0101]本發(fā)明具有合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)的演示過程，人性化操作界面、液晶顯示界面、語音播放系統(tǒng)、可操作性強(qiáng)、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，有利于學(xué)生在課堂上快速掌握刀具幾何角度的實(shí)質(zhì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下牢固基礎(chǔ)。
[0102]全國(guó)高等院校2000多所，只要有機(jī)械類專業(yè)的高校都要用到刀具幾何角度模型，市場(chǎng)容量巨大，加之上述諸多優(yōu)點(diǎn)，因此市場(chǎng)前景廣闊，一旦成功推廣將會(huì)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，包括刀柄和安裝在刀柄前端的刀頭，所述的刀頭由副后刀面板(1)、前刀面板(2)、主后刀面板⑶以及底板構(gòu)成；所述的刀柄由前面板(7)、后面板(32)、左側(cè)板(6)、右側(cè)板(29)、上面板(4)以及下面板(35)構(gòu)成；其特征在于:在前刀面板(2)的下方設(shè)置一正交平面板I (12)，正交平面板I (12)繞著其外端上下轉(zhuǎn)動(dòng)；前刀面板(2)上設(shè)有與正交平面板I (12)相配合的正交平面板槽(15);在刀頭的內(nèi)部豎直安裝一正交平面板II (9)，正交平面板II (9)繞著其上端內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)；正交平面板I (12)的外端和正交平面板II (9)的上端共用一根旋轉(zhuǎn)軸；在主后刀面板(8)上主切削刃位置處設(shè)置一上下轉(zhuǎn)動(dòng)的刃傾角桿(16);在刀頭的中部安裝一水平轉(zhuǎn)動(dòng)的副偏角桿(25)和主偏角桿(22);在副后刀面板I上設(shè)置一與副偏角桿相配合的副偏角桿槽(11);在主后刀面板上設(shè)置有與主偏角桿(22)、正交平面板II (9)相配合的十字型凹槽(21);在刀柄的內(nèi)部上方設(shè)置一基面板(28)，基面板(28)繞著其靠近主后刀面板(8)的那一端水平轉(zhuǎn)動(dòng)；在前面板(7)上方對(duì)應(yīng)基面板位置設(shè)置一基面板槽；在正交平面板II (9)的外邊緣處安裝一隨正交平面板II轉(zhuǎn)動(dòng)的切削平面板(19)，切削平面板(19)上在十字型凹槽的橫槽處設(shè)置一供主偏角桿旋轉(zhuǎn)的切削平面板槽(20)； 正交平面板I (12)沿著正交平面板槽(15)向外旋轉(zhuǎn)，以及正交平面板II (9)沿著十字型凹槽(21)中的豎向槽向外旋轉(zhuǎn)共同構(gòu)成正交平面； 基面板(28)沿著基面板槽向外轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成基面； 切削平面板(19)跟著正交平面板II (9)向外轉(zhuǎn)動(dòng)到與基面垂直時(shí)構(gòu)成切削平面； 正交平面板I (12)向外旋轉(zhuǎn)后的外邊緣與基面板相交為交線I，前刀面板(2)與正交平面板I (12)相交為交線II，交線I與交線II在正交平面內(nèi)構(gòu)成的夾角為前角(Ytl); 正交平面板II O)向外旋轉(zhuǎn)后的外邊緣與切削平面板(19)相交為交線III，主后刀面板(8)與正交平面板II (9)相交為交線IV，交線III與交線IV在正交平面內(nèi)構(gòu)成的夾角為后角(aO); 副偏角桿(25)從副偏角桿槽(11)水平往外旋轉(zhuǎn)到與前面板(7)平行時(shí)所形成的夾角為副偏角(k' r)； 主偏角桿(22)從切削平面板槽(20)水平往外旋轉(zhuǎn)到與前面板(7)平行時(shí)所形成的夾角為主偏角(kr)； 刀尖角(ε r) = 180° -主偏角-副偏角； 刃傾角桿向外旋轉(zhuǎn)到基面板所在的水平位置形成的夾角為刃傾角(As); 在刀頭內(nèi)還安裝有五個(gè)對(duì)應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)正交平面板1、正交平面板I1、刃傾角桿、副偏角桿、主偏角桿轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在刀柄內(nèi)安裝一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)基面板的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 在刀柄中設(shè)置有控制電路，所述的電路包括控制器，控制器連接有操作按鈕(5)、顯示器(3)、語音電路、電源；所述的語音電路連接有喇叭；所述的控制器與上述六個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，其特征在于:所述的按鍵包括基面按鈕、切削平面/后角按鈕、正交平面/前角按鈕、主偏角按鈕、副偏角/刀尖角按鈕、刃傾角按鈕、確認(rèn)按鈕、復(fù)位按鈕以及開關(guān)按鈕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，其特征在于:所述的操作按鈕(5)和顯示器(3)安裝在上面板(4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，其特征在于:所述的刀頭、刀柄以及正交平面板1、正交平面板I1、刃傾角桿、副偏角桿、主偏角桿、切削平面板、基面板全部由亞克力板制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用舵機(jī)。
【文檔編號(hào)】G09B5/06GK103985276SQ201410223323
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】郭華鋒, 吳肖, 王濤, 李菊麗, 胡志強(qiáng), 孫聰, 李志 , 張萬利 申請(qǐng)人:徐州工程學(xué)院