[發明專利]新型數控插齒機演示儀及演示方法

有效

• 申請號: 201410396837.2
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104183190A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 王慶九;崔霄;張朝賀;楊拓宇;高宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及一種范成原理實驗教具，尤其是一種新型數控插齒機演示儀及演示方法。

背景技術

范成原理實驗演示教具，目的是使同學們通過觀察教具模型，掌握用范成法制造漸開線齒輪的基本原理，了解齒輪產生根切現象的原因和避免根切的方法，同時還可以分析比較標準齒輪和變位齒輪的異同點。

在我國，還未出現過類似的數控插齒機演示儀，范成原理演示工作主要由線傳動齒輪范成儀完成。但基于演示教具的重要作用及線傳動齒輪范成儀所存在的很多缺陷，對新型范成原理演示教具的研制是非常重要的。

根據對線傳動齒輪范成儀的研究，將其不足之處歸結如下：（1）線傳動齒輪范成儀效率較低。在實驗過程中，線傳動齒輪范成儀要求學生手工繪制齒形輪廓包絡線，往往需要花費大量時間才能完成一種齒形的繪制，大大影響了實驗效率。（2）不利于老師教學演示。由于線傳動齒輪范成儀效率較低，在時間有限的課上，老師不能夠親自示范一個齒輪的繪制過程。（3）無法保證實驗效果。由于操作過程中的對心、繪制完全由人工完成，無法保證精度，使得繪制的圖形存在一定偏差。另外，繪制過程中容易弄臟，弄破紙面，影響觀察效果。（4）對于實際齒輪加工過程的演示不夠形象直觀。線傳動齒輪范成儀繪制齒輪輪廓包絡線是一種根據原理的簡化與抽象，與實際插齒機加工齒輪過程相差較大，不利于學生的觀察理解。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種新型數控插齒機演示儀及演示方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種新型數控插齒機演示儀，包括機架、印齒機構、水平進給機構；所述機架包括蓋板、支撐板、兩根支撐柱；支撐板豎直安裝，蓋板的一端安裝在支撐板的頂部，兩根支撐柱安裝在支撐板的底部；蓋板上方安裝有印泥和墊塊；

所述印齒機構包括機座、電磁鐵、第一大齒輪、第一小齒輪、第一驅動電機、插齒刀桿軸、兩個滑動軸承、彈簧、插齒刀、螺栓下墊片、螺栓；電磁鐵安裝在機座底部，第一大齒輪安裝在電磁鐵上方，并與電磁鐵保持3~7mm的垂直距離，第一大齒輪上方連接插齒刀桿軸的底端，插齒刀桿軸頂端通過插齒刀頂部的螺栓下墊片、螺栓與插齒刀固定，彈簧安裝在插齒刀桿軸上，彈簧頂端接觸插齒刀桿軸的軸肩下端面，彈簧底端接觸機座的機座上端面；第一大齒輪與第一小齒輪嚙合，第一小齒輪連接第一電機；插齒刀桿軸安裝有兩個滑動軸承；

所述水平進給機構包括第二電機、第三電機、聯軸器、第一滾動軸承、滾珠絲杠、滾動螺母、第二滾動軸承、第二小齒輪、第二大齒輪、滑塊、紙坯軸、紙坯、端部壓蓋、導軌；滑塊安裝在導軌上，可在導軌上水平滑動；滑塊安裝有滾動螺母，滾珠絲杠一端通過聯軸器與第二電機相連，另一端穿過滾動螺母；第二小齒輪與第二電機相連，并與第二大齒輪嚙合；紙坯軸底端與第二大齒輪連接，中部穿過滑塊，頂部與端部壓蓋連接；紙坯軸的軸肩上端面與端部壓蓋之間安裝有紙坯；第二滾動軸承安裝在紙坯軸上；

兩根支撐柱一端與支撐板下端固定，另一端與機座下端固定，蓋板安裝在支撐板和機座的頂面上，蓋板開有孔和槽，孔內穿有彈簧和插齒刀桿軸，槽內穿有紙坯軸；蓋板上的印泥和墊塊位于插齒刀下方。

一種新型數控插齒機演示儀的演示方法，包括以下步驟：

1、水平進給機構上紙坯的水平進給運動：第二電機通過聯軸器驅動滾珠絲杠轉動，滾珠絲杠通過滾動螺母帶動滑塊的水平運動，滑塊通過紙坯軸帶動紙坯水平進給運動，使得紙坯的邊緣位于墊塊上方，第二電機停止工作；

2、插齒刀與紙坯的范成運動：第一電機帶動第一小齒輪轉動，第一大齒輪在嚙合作用下開始轉動，并帶動插齒刀桿軸轉動，插齒刀桿軸的轉動帶動插齒刀進行旋轉運動；同時，第三電機帶動第二小齒輪轉動，第二大齒輪在嚙合作用下開始轉動，并帶動紙坯軸轉動，紙坯軸的轉動帶動紙坯進行旋轉運動。第一電機和第三電機均為步進電機，通過控制第一電機和第三電機的脈沖數和脈沖頻率，可以保持插齒刀和紙坯的旋轉線速度一致，第一電機和第三電機工作t1時間后暫停工作（暫停時間為t2）；

3、印齒機構中插齒刀的上下運動：在第一電機和第三電機暫停工作后，電磁鐵通電，吸引第一大齒輪向下運動，第一大齒輪通過插齒刀桿軸帶動插齒刀向下運動，插齒刀左側齒輪壓在印泥上，右側齒輪壓在紙坯上，并在紙坯上形成齒輪輪廓；彈簧被壓縮；電磁鐵通電T1時間后，斷電（斷電時間為T2），彈簧釋放彈性勢能，通過推動插齒刀桿軸的軸肩下端面，使得插齒刀向上運動，第一大齒輪恢復到初始位置；

4、在第一電機和第三電機暫停工作t2時間后，不斷重復步驟（2）~（3），完成印齒工作；