[发明专利]新型数控插齿机演示仪及演示方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种范成原理实验教具，尤其是一种新型数控插齿机演示仪及演示方法。

背景技术

范成原理实验演示教具，目的是使同学们通过观察教具模型，掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理，了解齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法，同时还可以分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

在我国，还未出现过类似的数控插齿机演示仪，范成原理演示工作主要由线传动齿轮范成仪完成。但基于演示教具的重要作用及线传动齿轮范成仪所存在的很多缺陷，对新型范成原理演示教具的研制是非常重要的。

根据对线传动齿轮范成仪的研究，将其不足之处归结如下：（1）线传动齿轮范成仪效率较低。在实验过程中，线传动齿轮范成仪要求学生手工绘制齿形轮廓包络线，往往需要花费大量时间才能完成一种齿形的绘制，大大影响了实验效率。（2）不利于老师教学演示。由于线传动齿轮范成仪效率较低，在时间有限的课上，老师不能够亲自示范一个齿轮的绘制过程。（3）无法保证实验效果。由于操作过程中的对心、绘制完全由人工完成，无法保证精度，使得绘制的图形存在一定偏差。另外，绘制过程中容易弄脏，弄破纸面，影响观察效果。（4）对于实际齿轮加工过程的演示不够形象直观。线传动齿轮范成仪绘制齿轮轮廓包络线是一种根据原理的简化与抽象，与实际插齿机加工齿轮过程相差较大，不利于学生的观察理解。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型数控插齿机演示仪及演示方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种新型数控插齿机演示仪，包括机架、印齿机构、水平进给机构；所述机架包括盖板、支撑板、两根支撑柱；支撑板竖直安装，盖板的一端安装在支撑板的顶部，两根支撑柱安装在支撑板的底部；盖板上方安装有印泥和垫块；

所述印齿机构包括机座、电磁铁、第一大齿轮、第一小齿轮、第一驱动电机、插齿刀杆轴、两个滑动轴承、弹簧、插齿刀、螺栓下垫片、螺栓；电磁铁安装在机座底部，第一大齿轮安装在电磁铁上方，并与电磁铁保持3~7mm的垂直距离，第一大齿轮上方连接插齿刀杆轴的底端，插齿刀杆轴顶端通过插齿刀顶部的螺栓下垫片、螺栓与插齿刀固定，弹簧安装在插齿刀杆轴上，弹簧顶端接触插齿刀杆轴的轴肩下端面，弹簧底端接触机座的机座上端面；第一大齿轮与第一小齿轮啮合，第一小齿轮连接第一电机；插齿刀杆轴安装有两个滑动轴承；

所述水平进给机构包括第二电机、第三电机、联轴器、第一滚动轴承、滚珠丝杠、滚动螺母、第二滚动轴承、第二小齿轮、第二大齿轮、滑块、纸坯轴、纸坯、端部压盖、导轨；滑块安装在导轨上，可在导轨上水平滑动；滑块安装有滚动螺母，滚珠丝杠一端通过联轴器与第二电机相连，另一端穿过滚动螺母；第二小齿轮与第二电机相连，并与第二大齿轮啮合；纸坯轴底端与第二大齿轮连接，中部穿过滑块，顶部与端部压盖连接；纸坯轴的轴肩上端面与端部压盖之间安装有纸坯；第二滚动轴承安装在纸坯轴上；

两根支撑柱一端与支撑板下端固定，另一端与机座下端固定，盖板安装在支撑板和机座的顶面上，盖板开有孔和槽，孔内穿有弹簧和插齿刀杆轴，槽内穿有纸坯轴；盖板上的印泥和垫块位于插齿刀下方。

一种新型数控插齿机演示仪的演示方法，包括以下步骤：

1、水平进给机构上纸坯的水平进给运动：第二电机通过联轴器驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠通过滚动螺母带动滑块的水平运动，滑块通过纸坯轴带动纸坯水平进给运动，使得纸坯的边缘位于垫块上方，第二电机停止工作；

2、插齿刀与纸坯的范成运动：第一电机带动第一小齿轮转动，第一大齿轮在啮合作用下开始转动，并带动插齿刀杆轴转动，插齿刀杆轴的转动带动插齿刀进行旋转运动；同时，第三电机带动第二小齿轮转动，第二大齿轮在啮合作用下开始转动，并带动纸坯轴转动，纸坯轴的转动带动纸坯进行旋转运动。第一电机和第三电机均为步进电机，通过控制第一电机和第三电机的脉冲数和脉冲频率，可以保持插齿刀和纸坯的旋转线速度一致，第一电机和第三电机工作t1时间后暂停工作（暂停时间为t2）；

3、印齿机构中插齿刀的上下运动：在第一电机和第三电机暂停工作后，电磁铁通电，吸引第一大齿轮向下运动，第一大齿轮通过插齿刀杆轴带动插齿刀向下运动，插齿刀左侧齿轮压在印泥上，右侧齿轮压在纸坯上，并在纸坯上形成齿轮轮廓；弹簧被压缩；电磁铁通电T1时间后，断电（断电时间为T2），弹簧释放弹性势能，通过推动插齿刀杆轴的轴肩下端面，使得插齿刀向上运动，第一大齿轮恢复到初始位置；

4、在第一电机和第三电机暂停工作t2时间后，不断重复步骤（2）~（3），完成印齿工作；