基于課堂展示的數(shù)控機床教學(xué)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種輔助教學(xué)設(shè)備，尤其是一種基于課堂展示的數(shù)控機床教學(xué)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機床課程是機械專業(yè)的一門實踐性很強的專業(yè)課。由于數(shù)控機床體積龐大難以引進到課堂，在傳統(tǒng)的數(shù)控機床課程課堂教學(xué)過程中，教師一般借助多媒體手段展示數(shù)控編程的方式，用軟件仿真模擬數(shù)控加工軌跡以及加工過程，缺乏實物演示過程，造成理論教學(xué)和實踐操作脫節(jié)，使得學(xué)生對數(shù)控機床的工作原理和工作過程接受存在一定的困難，進而難以保證課堂質(zhì)量。
[0003]因此，為了讓學(xué)生能夠進一步的理解掌握數(shù)控機床工作原理和工作過程，需要開發(fā)設(shè)計新的數(shù)控機床教學(xué)輔助設(shè)備，除了軟件的虛擬仿真之外同時還有實物仿真，基于課堂展示的數(shù)控機床教學(xué)儀是由支架式教學(xué)白板改造而成，能夠讓學(xué)生直觀地看到從CAD編程繪圖到CAM數(shù)控加工的全過程，從而提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的興趣，此教學(xué)儀使用簡單、移動方便，可以在高校數(shù)控教學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于課堂展示的數(shù)控機床教學(xué)儀，它由支架式教學(xué)白板改造而成，白板筆能自動根據(jù)G代碼在白板上畫出數(shù)控圖形，白板筆通過電磁筆架組件中的電磁鐵和杠桿機構(gòu)抬起和壓下動作完成Z軸方向的運動，其X、Y方向上的運動是通過兩個步進電機帶動水平方向和垂直方向?qū)к墏鲃訖C構(gòu)來完成，白板筆三個方向上的運動都由數(shù)控系統(tǒng)控制。本實用新型可用于數(shù)控專業(yè)相關(guān)課程的現(xiàn)場教學(xué)，能使學(xué)生直觀地理解數(shù)控代碼與實體加工之間的關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教師的教學(xué)效果。
[0005]基于課堂展示的數(shù)控機床教學(xué)儀，它包括繪圖白板、水平導(dǎo)軌、垂直支架、水平行走系統(tǒng)、垂直行走系統(tǒng)、電磁筆系統(tǒng)和電控部分，兩根水平導(dǎo)軌水平固定安裝在繪圖白板平面的上、下頂端，兩根垂直支架豎直固定安裝在繪圖白板平面的左、右兩端，水平導(dǎo)軌和垂直支架構(gòu)成教學(xué)儀的基本框架，水平行走系統(tǒng)為教學(xué)儀提供水平方向的運行，垂直行走系統(tǒng)設(shè)置在水平行走系統(tǒng)上，垂直行走系統(tǒng)為教學(xué)儀提供垂直方向的運行，電磁筆系統(tǒng)通過滑動連接設(shè)置在垂直行走系統(tǒng)上。
[0006]上述的水平行走系統(tǒng)包括步進電機、電機支架、右同步帶輪、同步帶、左同步帶輪支架和左同步帶輪，電機支架固定安裝在右垂直支架上，步進電機固定安裝在電機支架上，步進電機的輸出軸上安裝有右同步帶輪，左同步帶輪支架固定安裝在左垂直支架上，左同步帶輪支架輸出軸上安裝有左同步帶輪，右同步帶輪和左同步帶輪之間通過同步帶嚙合鏈接。
[0007]上述的垂直行走系統(tǒng)包括下滑動支座、下同步帶輪、步進電機、電機支架、同步帶、豎直導(dǎo)軌、上滑動支座、上滑動支座框架和上同步帶輪，下滑動支座通過滑動連接設(shè)置水平導(dǎo)軌上，上滑動支座通過滑動連接設(shè)置在水平導(dǎo)軌上，電機支架固定在下滑動支座上，步進電機安裝在電機支架上，步進電機的輸出軸上安裝有下同步帶輪，上滑動支座框架固定安裝在上滑動支座上，上同步帶輪固定安裝在上滑動支座框架上，下同步帶輪和上同步帶輪通過同步帶相嚙合傳動連接，豎直導(dǎo)軌的兩端分別通過螺紋固定連接在電機支架和上滑動支座框架之間。
[0008]上述的電磁筆系統(tǒng)包括縱向滑塊、電磁鐵、杠桿機構(gòu)和夾緊機構(gòu)，白板筆通過螺栓固定安裝在夾緊機構(gòu)上，夾緊機構(gòu)設(shè)置在杠桿機構(gòu)的一端，杠桿機構(gòu)通過銷釘連接在縱向滑塊上，電磁鐵固定連接在縱向滑塊上。
[0009]上述的水平導(dǎo)軌包括下水平導(dǎo)軌和上水平導(dǎo)軌。
[0010]上述的垂直支架包括左支架和右支架。
[0011]上述的數(shù)控系統(tǒng)硬件部分包括上位計算機、USB運動控制卡、繼電器、兩個步進電機驅(qū)動器、繼電器和兩個觸動開關(guān)，繼電器來控制電磁鐵的通電狀態(tài)，步進電機驅(qū)動器用于驅(qū)動步進電機的旋轉(zhuǎn)，兩個觸動開關(guān)分別用于確定數(shù)控機床教學(xué)儀在X軸和Y軸方向上的原點位置，USB運動控制卡接受上位機G代碼指令，并控制其他電控設(shè)備的工作。
[0012]上述的數(shù)控系統(tǒng)軟件部分包括MACH3數(shù)控軟件，文泰雕刻軟件組成，在上位計算機的MACH3數(shù)控編程環(huán)境中，編寫G代碼，并下達命令給USB運動控制卡，同時它還可以監(jiān)視和手動調(diào)整數(shù)控機床教學(xué)儀的工作狀態(tài)，文泰雕刻軟件可以把矢量圖形直接生成數(shù)控G代碼，導(dǎo)入控制MACH3軟件，以實現(xiàn)從CAD到CAM的全過程演示。
[0013]上述的數(shù)控系統(tǒng)中的USB運動控制卡、繼電器、兩個步進電機驅(qū)動器均固定于白板兩側(cè)的垂直支架，兩個觸動開關(guān)分別安裝在水平行走系統(tǒng)和垂直行走系統(tǒng)端部位置。
[0014]本實用新型有如下有益效果:
[0015]本實用新型采用上述設(shè)計，白板筆能自動根據(jù)G代碼在白板上畫出數(shù)控圖形，白板筆通過電磁筆架組件中的電磁鐵和杠桿機構(gòu)抬起和壓下動作完成Z軸方向的運動，其X、Y方向上的運動是通過兩個步進電機帶動水平方向和垂直方向?qū)к墏鲃訖C構(gòu)來完成，白板筆三個方向上的運動都由數(shù)控系統(tǒng)控制，可用于數(shù)控專業(yè)相關(guān)課程的現(xiàn)場教學(xué)，能使學(xué)生直觀地理解數(shù)控代碼與實體加工之間的關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教師的教學(xué)效果。
[0016]所述的水平行走系統(tǒng)包括步進電機、電機支架、右同步帶輪、同步帶、左同步帶輪支架和左同步帶輪，電機支架固定安裝在右垂直支架上，步進電機固定安裝在電機支架上，步進電機的輸出軸上安裝有右同步帶輪，左同步帶輪支架固定安裝在左垂直支架上，左同步帶輪支架輸出軸上安裝有左同步帶輪，右同步帶輪和左同步帶輪之間通過同步帶嚙合鏈接，通過水平行走系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電磁筆系統(tǒng)在水平方向的位移。
[0017]所述的垂直行走系統(tǒng)包括下滑動支座、下同步帶輪、步進電機、電機支架、同步帶、豎直導(dǎo)軌、上滑動支座、上滑動支座框架和上同步帶輪，下滑動支座通過滑動連接設(shè)置水平導(dǎo)軌上，上滑動支座通過滑動連接設(shè)置在水平導(dǎo)軌上，電機支架固定在下滑動支座上，步進電機安裝在電機支架上，步進電機的輸出軸上安裝有下同步帶輪，上滑動支座框架固定安裝在上滑動支座上，上同步帶輪固定安裝在上滑動支座框架上，下同步帶輪和上同步帶輪通過同步帶相嚙合傳動連接，豎直導(dǎo)軌的兩端分別通過螺紋固定連接在電機支架和上滑動支座框架之間，通過垂直行走系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電磁筆系統(tǒng)在垂直方向的位移。
[0018]所述的水平行走系統(tǒng)和垂直行走系統(tǒng)共同作用能夠?qū)崿F(xiàn)電磁筆系統(tǒng)在整個白板平面上的移動。
[0019]所述的電磁筆系統(tǒng)包括縱向滑塊、電磁鐵、杠桿機構(gòu)和夾緊機構(gòu)，白板筆通過螺栓固定安裝在夾緊機構(gòu)上，夾緊機構(gòu)設(shè)置在杠桿機構(gòu)的一端，杠桿機構(gòu)通過銷釘連接在縱向滑塊上，電磁鐵固定連接在縱向滑塊上，通過電磁筆系統(tǒng)可以實現(xiàn)在白板上繪制G代碼所表示的加工內(nèi)容。
[0020]所述的水平導(dǎo)軌包括下水平導(dǎo)軌和上水平導(dǎo)軌，從而實現(xiàn)水平行走系統(tǒng)能夠在水平方向的移動。
[0021]所述的垂直支架包括左支架和右支架。
[0022]所述的數(shù)控系統(tǒng)硬件部分包括上位計算機、USB運動控制卡、繼電器、兩個步進電機驅(qū)動器、繼電器和兩個觸動開關(guān)，繼電器來控制電磁鐵的通電狀態(tài)，步進電機驅(qū)動器用于驅(qū)動步進電機的旋轉(zhuǎn)，兩個觸動開關(guān)分別用于確定數(shù)控機床教學(xué)儀在X軸和Y軸方向上的原點位置，USB運動控制卡接受上位機G代碼指令，并控制其他電控設(shè)備的工作。
[0023]所述的數(shù)控系統(tǒng)軟件部分包括MACH3數(shù)控軟件，文泰雕刻軟件組成，在上位計算機的MACH3數(shù)控編程環(huán)境中，編寫G代碼，并下達命令給USB運動控制卡，同時它還可以監(jiān)視和手動調(diào)整數(shù)控機床教學(xué)儀的工作狀態(tài)，文泰雕刻軟件可以把矢量圖形直接生成數(shù)控G代碼，導(dǎo)入控制MACH3軟件，以實現(xiàn)從CAD到CAM的全過程演示。
[0024]所述的數(shù)控系統(tǒng)中的USB運動控制卡、繼電器、兩個步進電機驅(qū)動器均固定于白板兩側(cè)的垂直支架，兩個觸動開關(guān)分別安裝在水平行走系統(tǒng)和垂直行走系統(tǒng)端部位置。
【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0026]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本實用新型的水平行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3為本實用新型的垂直行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4為本實用新型的電磁筆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5為本實用新型的水平導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中:10_包括繪圖白板、20-水平導(dǎo)軌、30-垂直支架、40-水平行走系統(tǒng)、50-