便携式车刀概念理解与测量操作仪

技术领域

本发明涉及一种用于直观理解和测量车刀几何参数的便携式车刀概念理解与测量操作仪。

背景技术

车刀是切削加工中应用最广的刀具之一，也是学习、分析各类刀具的基础。“刀具几何参数”、“切削用量”等概念是支撑《机械制造技术基础》课程全部内容的最基本知识，是被公认的，重中之重、难中之难、教师难讲、学生难懂的课程内容。该内容的掌握程度直接影响到其他内容的学习质量，所以自含有切削原理内容的课程开设以来，各院校针对此内容进行了辅助教仪的建设，例如刀具立体模型、图片等。但面对现代高速度、高信息量的社会发展，有些仪器过于陈旧、满足不了高效率学习的需求。

特别地，目前教学使用的刀具角度测量仪，研发于上个世纪60年代，当时不仅用于学生的实验，也被生产企业用作量具，学生实验目的就包括掌握这一量具的使用方法。但现在生产企业已经使用了先进的设备仪器，让学生花时间去掌握一个已经淘汰的量具，这是必须纠正的。

与此同时，实验的主要目的是进一步理解刀具角度概念，而刀具角度测量仪不能直接显示与切削过程的关系，即不是按照概念建立测量角度的参考系，而是重新在仪器构件的某表面代表某个参考平面。学生实验的大部分时间是在搞清楚仪器，目标是把角度测出来，没有更充分的时间集中精力，去深入理解参考系和刀具角度的概念。

发明内容

鉴于此，本发明的主要目的是提供一种基于概念、定义、直接表达的便携式车刀概念理解与测量操作仪，用于直观理解和测量刀具几何参数。

为了实现上述的发明目的，本发明提供了一种便携式车刀概念理解与测量操作仪，包括车刀角度测量组件、车刀模型、以及用于收纳所述车刀角度测量组件和所述车刀模型的工具箱；其中，所述车刀角度测量组件包括：

底板，所述底板的表面设有第一环形角度刻度；

圆形板，所述圆形板具有直角缺口，所述直角缺口的顶点为所述圆形板的圆心；所述圆形板的表面设有以所述圆心为中心基准的第二环形角度刻度；

L形板，所述L形板包括水平基准面板和垂直于所述水平基准面板的切削平面板，所述切削平面板上开有供所述圆形板穿过的竖向槽；所述切削平面板上还设置有多个水平排列的刃倾角刻度组，每个刃倾角刻度组包括多个竖向排列且具有不同角度值的刃倾角刻度，不同刃倾角刻度组中的相同刻度具有不同的高度；

其中，所述底板和所述L形板的组合可完成刃倾角测量；所述底板、所述L形板和所述圆形板的组合用于构成车刀角度正交平面参考系，可完成主偏角、副偏角、前角、后角和副后角测量。

根据本发明的一种具体实施方式，所述刃倾角刻度组中的每个角度值均对应有多个竖向排列的刻度线。

根据本发明的一种具体实施方式，所述切削平面板上开有多个所述竖向槽，多个所述竖向槽水平排列；所述竖向槽具有使插入其中的所述圆形板在转动过程中保持竖直状态的宽度。

根据本发明的一种具体实施方式，所述车刀模型可磁性吸附在所述底板上。更具体的，所述底板的材质为具有磁性的不锈钢，所述车刀模型中装有用于使其磁性吸附在所述底板上的磁铁。

进一步地，本发明的便携式车刀概念理解与测量操作仪还包括可收纳在所述工具箱内的第一支撑端块、第二支撑端块和切削过程瞬时状态展示模块，所述切削过程瞬时状态展示模块上标注有切削用量和切削层参数，所述第一支撑端块和所述第二支撑端块用于支撑所述切削过程瞬时状态展示模块。

根据本发明的一种具体实施方式，所述切削过程瞬时状态展示模块可转动地支撑在所述第一支撑端块和所述第二支撑端块上。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一支撑端块和所述第二支撑端块可磁性吸附在所述底板上。更具体的，所述底板的材质为具有磁性的不锈钢，所述第一支撑端块和所述第二支撑端块中均装有用于使其磁性吸附在所述底板上的磁铁。

根据本发明的一种具体实施方式，所述工具箱包括相互铰接的箱体和箱盖，所述箱体内设有置物泡沫，所述箱体或所述箱盖上设有把手。

本发明的便携式车刀概念理解与测量操作仪基于刀具概念、定义进行结构设计，通过底板、L形板和圆形板的组合构成车刀角度测量的实体正交平面参考系，底板、L形板和圆形板都具有用于测量车刀角度的刻度，从而能够直接表达和测量车刀的主偏角、副偏角、前角、后角、副后角和刃倾角，便于学生认知和理解车刀角度参考系以及刀具角度概念与定义。另外，该套仪器具有质量轻、便于携带的特点，便于集成管理，可随课堂教学使用，也可单独实验室实验使用，满足辅助教学与实验目的的需求，实现理论与实际、课堂与实验的最紧密结合。

为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明操作仪实施例在收纳状态下的立体结构图；

图2为本发明操作仪实施例在分解状态下的立体结构图；

图3为本发明车刀模型实施例的结构图；

图4为本发明L形板实施例的结构图；

图5为图4所示L形板中切削平面板上的刃倾角刻度示意图；

图6为本发明圆形板实施例的结构图；

图7为本发明车刀角度测量组件构成正交平面参考系的示意图；

图8为本发明测量车刀主偏角的示意图；

图9为本发明测量车刀副偏角的示意图；

图10为本发明测量车刀前角的示意图；

图11为本发明测量车刀后角的示意图；

图12为本发明测量车刀副后角的示意图；

图13为本发明测量车刀刃倾角的示意图；

图14为本发明第一支撑端块实施例的结构图；

图15为本发明第二支撑端块实施例的结构图；

图16为本发明切削过程瞬时状态展示模块实施例的结构图；

图17为本发明展示车刀切削过程瞬时状态的示意图。

具体实施方式

请参阅图1和2，本发明实施例的便携式车刀概念理解与测量操作仪包括可收纳在工具箱1内的车刀模型8、车刀角度测量组件和切削过程瞬时状态展示组件；其中，车刀角度测量组件包括底板3、L形板5和圆形板6，切削过程瞬时状态展示组件包括切削过程瞬时状态展示模块7、以及用于支撑切削过程瞬时状态展示模块7的第一支撑端块4和第二支撑端块9。

如图1所示，工具箱1包括相互铰接的箱体12和箱盖11，箱体12上设有把手13，箱体12的内部设有置物泡沫2，置物泡沫2按照车刀模型8以及各个测量和展示部件的形状加工了相应的沉孔，以便于车刀模型8以及各个测量和展示部件的有序放置。

车刀模型8、第一支撑端块4和第二支撑端块9均可以磁性吸附在底板3上。例如，底板3的材质可以为具有磁性的不锈钢，车刀模型8、第一支撑端块4和第二支撑端块9中均装有用于使其磁性吸附在底板3上的磁铁。

如图1和2所示，底板3的表面设有第一环形角度刻度，第一环形角度刻度的测量范围可以为0°～180°。

如图3所示，车刀模型8包括刀柄81和刀体82；其中，刀体82包括刀尖821、主切削刃822、副切削刃823、前刀面824、主后刀面825和副后刀面826。每个测量仪也可以配置多个不同规格的车刀模型。

如图4所示，L形板5包括水平基准面板51和垂直于水平基准面板51的切削平面板52，水平基准面板51和切削平面板52的两端可以设置加强筋板54，以稳定地保持二者之间的相互垂直状态。切削平面板52上开有一个或多个竖向槽53，竖向槽53的宽度可以为例如1.5mm，相邻竖向槽53之间的间距可以为例如9mm。其中，竖向槽53可以向下延伸到水平基准面板51的底面，并折向水面基准面板51的相对侧而呈L形。

如图5所示，切削平面板52上设置有多个水平排列的刃倾角刻度组55，每个刃倾角刻度组55包括多个竖向排列且具有不同角度值的刃倾角刻度。优选地，每个刃倾角刻度组55均包括0°刻度、位于0°刻度上方的负刃倾角刻度以及位于0°刻度下方的正刃倾角刻度。以图5中最右侧的刃倾角刻度组55为例，其包括0°刻度，在0°刻度下方具有1°～5°的正刃倾角刻度，在0°刻度上方具有1°～9°的负刃倾角刻度。

虽然不同刃倾角刻度组55的角度范围可以相同或不同，但不同刃倾角刻度组55中的相同刃倾角刻度具有不同的高度，优选呈梯度分布，以适配于多种不同规格的刀具。例如图5所示，不同刃倾角刻度组55中的0°刻度均处于不同的高度上，在从左向右的方向上，0°刻度的高度呈梯度下降。优选的，刃倾角刻度组55中的每个角度值均对应有多个(例如2-4个)竖向排列的刻度线，这样可以进一步增大可测量的刀具规格范围。例如，图5中切削平面板52上设置有7个水平排列的刃倾角刻度组55，每个0°角度值均对应有两个竖向排列的刻度线，即一共具有14个高度各不相同的0°刻度线。

如图6所示，圆形板6开有直角缺口，该直角缺口的顶点为圆形板6的圆心，从而形成相互垂直的第一测量基准面62和第二测量基准面61。圆形板6的表面设有以其圆心为中心基准的第二环形角度刻度。优选地，圆形板6的厚度稍小于竖向槽53的宽度，由此使得圆形板6在竖向槽53内转动的过程中可以始终保持竖直状态。

通过组合底板3、L形板5和圆形板6，可以构成刀具标注角度的正交平面参考系，从而直观地展示及测量车刀的角度。具体的，结合图7所示，车刀模型8吸附在底板3上，刀尖821的投影与底板3上的第一环形角度刻度的中心点O重合，L形板5的水平基准面板51与底板3贴合，切削平面板52与主切削刃822贴合；圆形板6放置在L形板5的竖向槽53内，圆形板6的第一测量面62与L形板5的竖直基准面板52的表面重合，第二测量基准面61放置在主切削刃822上，建立刀具标注角度的正交平面参考系，可以完成车刀模型8主偏角、副偏角、前角、后角和副后角的测量。

结合图8所示，测量主偏角时，将车刀模型8吸附在底板3上，刀尖821的投影与底板3上的第一环形角度刻度的中心点O重合，并且车刀进给运动方向指向第一环形角度刻度中的0°；L形板5的水平基准面板51与底板3贴合，L形板5的切削平面板52与主切削刃822贴合，切削平面板52在底板3上指向的角度即为车刀的主偏角。

结合图9所示，测量副偏角时，将车刀模型8吸附在底板3上，刀尖821的投影与底板3上的第一环形角度刻度的中心点O重合，并且车刀进给运动方向指向第一环形角度刻度中的0°；L形板5的水平基准面板51与底板3贴合，L形板5的切削平面板52与副切削刃823贴合，切削平面板52在底板3上指向的角度即为车刀的副偏角。

结合图10所示，测量前角时，将车刀模型8吸附在底板3上，L形板5的水平基准面板51与底板3贴合，L形板5的切削平面板52与主切削刃822贴合；将圆形板6放置在L形板5的竖向槽53内，圆形板6的第一测量基准面62与切削平面板52的表面重合，圆形板6的第二测量基准面61放置在车刀模型8的主切削刃822上，转动圆形板6直至第二测量基准面61与车刀模型8的前刀面824贴合，则圆形板6转动的角度即为车刀的前角。

结合图11所示，测量后角时，将车刀模型8吸附在底板3上，L形板5的水平基准面板51与底板3贴合，L形板5的切削平面板52与主切削刃822贴合；将圆形板6放置在L形板5的竖向槽53内，圆形板6的第一测量基准面62与切削平面板52的表面重合，圆形板6的第二测量基准面61放置在车刀模型8的主切削刃822上，转动圆形板6直至第一测量基准面62与车刀模型8的主后刀面825贴合，则圆形板6转动的角度即为车刀的后角。

结合图12所示，测量副后角时，将车刀模型8吸附在底板3上，L形板5的水平基准面板51与底板3贴合，L形板5的切削平面板52与副切削刃823贴合；将圆形板6放置在L形板5的竖向槽53内，圆形板6的第一测量基准面62与切削平面板52的表面重合，圆形板6的第二测量基准面61放置在车刀模型8的副切削刃823上，转动圆形板6直至第一测量面62与车刀模型8的副后刀面826贴合，则圆形板6转动的角度即为车刀的副后角。

结合图5和13所示，测量刃倾角时，将车刀模型8吸附在底板3上，L形板5的水平基准面板51与底板3贴合，L形板5的切削平面板52与主切削刃822贴合，移动L形板5，直至主切削刃822与切削平面板52上的相应刻度线重合，与主切削刃822重合的刻度线的角度值即为车刀的刃倾角。

如图14和15所示，第一支撑端块4上设置有支撑孔41，第二支撑端块9上设置有支撑槽91。如图16所示，切削过程瞬时状态展示模块7包括主体部71以及位于其轴向两端的第一转轴72和第二转轴73，第一转轴72可插入支撑孔41内而被第一支撑端块4可转动地支撑，第二转轴73可放置在支撑槽91内而被第二支撑端块9可转动地支撑。切削过程瞬时状态展示模块7上标注有切削用量和切削层参数(见图17)，从而能够直观展示车刀切削过程中瞬时状态下，切削用量和切削层参数的变化。

主体部71用于模拟工件的加工状态，包括已加工表面711、加工表面(过渡表面)713和待加工表面712。其中，主体部71上具有沿其轴向延伸的直角沟槽714，切削用量和切削层参数可以标注在直角沟槽14的表面上。如图17所示，使用时，可将底板3、第一支撑端块4、切削过程瞬时状态展示模块7、车刀模型8和第二支撑端块9组合在一起，从而直观地展示车刀切削过程中的瞬时状态，便于分析、理解切削用量和切削层参数的概念与定义。

虽然本发明以具体实施例揭露如上，但这些具体实施例并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的变化/替换，即凡是依照本发明所做的同等改变，应为本发明的保护范围所涵盖。