一种教学仿真型龙门刨床的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种教学仿真型龙门刨床，包括底座、工作台、横梁、立柱、侧刀架、垂直刀架、顶梁；左立柱和右立柱上设有导轨，横梁水平安装在左立柱和右立柱的导轨上；横梁上设置有水平导轨，在水平导轨上安装有左垂直刀架和右垂直刀架；在横梁下方的左立柱和右立柱的导轨上分别安装有左侧刀架和右侧刀架；通过专门设计的垂直刀架平移驱动机构、横梁垂直升降驱动机构、以及侧刀架垂直升降驱动机构，实现了龙门刨床横梁、两个垂直刀架和两个侧刀架的灵活运动，实现了对龙门刨的仿真；与生产型龙门刨相比，本教学仿真型龙门刨各运动驱动机构设计合理，更加简单精巧，成本低廉，运动控制简单方便，特别适合于教学使用。
【专利说明】
一种教学仿真型龙门刨床
技术领域
[0001]本发明属于龙门刨床技术领域，具体来说涉及一种教学仿真型龙门刨床。
【背景技术】
[0002]龙门刨床是机械行业中不可缺少的部分，独特的机床特点具有不可替代作用。主要表现在对体积较大，不易移动的零件余量去除效果较好，不但操作灵活、方便，而且生产效率较高。
[0003]由于生产型龙门刨床存在价格高昂、体积庞大等现象，应用于职业院校的教学，会带来经济负担，不能有效的发挥出机床的实用效能，易造成资源浪费。
[0004]教学型龙门刨床的研制可以有效的解决这一难题，通过对龙门刨床的仿真运动来帮助师生走出传统单调的理论讲教，推进理论与实践立体式教学模式发展。
[0005]教学型龙门刨床的研制技术难点主要有:如何有效实现垂直刀架的灵活控制、横梁的垂直升、降运动及水平刀架的运动方式，合理优化机械结构使其具有完善的教学实用性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种教学仿真型龙门刨床。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]—种教学仿真型龙门刨床，包括底座、工作台、横梁、立柱、侧刀架、垂直刀架、顶梁，底座上设有导轨以及丝杠，工作台通过导轨以及丝杠副安装在底座上，以使工作台在丝杠副的驱动下可沿导轨前后运动；底座的两侧分别固定左立柱和右立柱，顶梁水平架设在左立柱和右立柱的顶端；左立柱和右立柱上设有导轨，横梁水平安装在左立柱和右立柱的导轨上;横梁上设置有水平导轨，在水平导轨上安装有左垂直刀架和右垂直刀架;在横梁下方的左立柱和右立柱的导轨上分别安装有左侧刀架和右侧刀架；
[0009]所述教学仿真型龙门刨床还包括:驱动垂直刀架在横梁的导轨上运动的垂直刀架平移驱动机构、驱动横梁在立柱的导轨上运动的横梁垂直升降驱动机构、驱动侧刀架在立柱的导轨上运动的侧刀架垂直升降驱动机构；
[0010]所述垂直刀架平移驱动机构，包括水平丝杠、第一光轴和第二光轴，水平丝杠水平固定在横梁上，第一光轴和第二光轴通过轴承座水平可旋转的固定在横梁上，第一光轴的一端设置有第一齿轮，第二光轴的同侧端设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮与一双联齿轮相啮合，双联齿轮固定在转轴上，转轴与电机的输出轴连接;第一光轴上设置有第三齿轮，第三齿轮通过键与第一光轴上的长键槽配合，第二光轴上设置有第四齿轮，第四齿轮通过键与第二光轴上的长键槽配合;水平丝杠上设置有第五齿轮和第六齿轮，水平丝杠上的第五齿轮通过第一 U型槽与第一光轴上的第三齿轮啮合，水平丝杠上的第六齿轮通过第二 U型槽与第二光轴上的第四齿轮啮合;第一 U型槽与左垂直刀架固定连接，第二 U型槽和右垂直刀架固定连接；
[0011]所述横梁垂直升降驱动机构，包括横轴、左竖直丝杠和右竖直丝杠，左竖直丝杠和右竖直丝杠分别竖直可旋转地设置在左立柱和右立柱上，所述横轴通过轴承座水平设置在立柱顶端的顶梁上，且横轴的两端分别与左竖直丝杠和右竖直丝杠的顶端通过锥齿轮啮合连接，横轴上固定设置有一链轮;所述左竖直丝杠和右竖直丝杠分别设置丝杠螺母，螺母与横梁固定连接；
[0012]所述侧刀架垂直升降驱动机构，在左侧刀架和右侧刀架上固定设置步进电机，在左立柱和右立柱上分别竖直固定设置丝杠，丝杠的两端固定设置在立柱上，丝杠上设置有螺母齿轮，螺母齿轮与步进电机输出轴上的传动齿轮啮合，且传动齿轮和螺母齿轮的外围设置有齿轮挡圈。
[0013]在上述技术方案中，双联齿轮包括左齿轮和右齿轮，左齿轮和右齿轮齿数相等、直径相等，左齿轮和右齿轮同轴间隔固定设置，第一齿轮与双联齿轮的右齿轮啮合，第二齿轮与双联齿轮的左齿轮啮合。
[0014]在上述技术方案中，第一光轴上的长键槽的长度等于第一光轴总长的1/2，第二光轴上的长键槽的长度等于第二光轴总长的1/2;第一光轴上的长键槽设置在第一光轴的左侧，第二光轴上的长键槽设置在第二光轴的右侧。
[0015]在上述技术方案中，左竖直丝杠和右竖直丝杠旋向相反。
[0016]在上述技术方案中，左竖直丝杠和右竖直丝杠的顶端通过轴承固定在顶梁上。
[0017]所述横梁垂直升降驱动机构的运行方法如下:
[0018]电机正转带动双联齿轮旋转，双联齿轮的左齿轮和右齿轮分别与第二齿轮和第一齿轮啮合，驱动第一光轴与第二光轴同时转动，第三齿轮与第五齿轮、以及第四齿轮与第六齿轮在U型槽的限制作用下啮合，同时第三齿轮与第四齿轮分别通过键与键槽的配合来实现自身的周向旋转，同时在固定水平丝杠做导向的作用下实现两个U型槽刀带动两个垂直刀架同时水平运动；
[0019]将双联齿轮整体拨动至右侧，使双联齿轮的左齿轮与第一齿轮啮合，电机正转驱动第一光轴旋转，从而实现左垂直刀架的移动;移动时，第三齿轮、第五齿轮和第一 U型槽整体平移，第一 U型槽带动与其相连的左垂直刀架移动；
[0020]将双联齿轮整体拨动至左侧，使双联齿轮的右齿轮与第二齿轮啮合，电机正转驱动第二光轴旋转，从而实现右垂直刀架的移动;移动时，第四齿轮、第六齿轮和第二 U型槽整体平移，第二 U型槽带动与其相连的右垂直刀架移动；
[0021]电机反转，通过双联齿轮的位置变化实现与以上运动方式反向运动。
[0022]本发明的优点和有益效果为:
[0023]本发明所涉及的教学仿真型龙门刨床通过专门设计的垂直刀架平移驱动机构、横梁垂直升降驱动机构、以及侧刀架垂直升降驱动机构，实现了龙门刨床横梁、两个垂直刀架和两个侧刀架的灵活运动，实现了对龙门刨的仿真;与生产型龙门刨相比，本教学仿真型龙门刨各运动驱动机构设计合理，更加简单精巧，成本低廉，运动控制简单方便，特别适合于教学使用。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的整体结构示意图。
[0025]图2是实施例中垂直刀架平移驱动机构的结构示意图。
[0026]图3是实施例中横梁垂直升降驱动机构的结构示意图。
[0027]图4是实施例中侧刀架垂直升降驱动机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0029]一种教学仿真型龙门刨床，参见附图1，包括底座a、工作台b、横梁C、立柱d、侧刀架e、垂直刀架f、顶梁g。底座上设有导轨以及丝杠，工作台通过导轨以及丝杠副安装在底座上，以使工作台在丝杠副的驱动下可沿导轨前后运动；底座的两侧分别固定左立柱和右立柱，顶梁水平架设在左立柱和右立柱的顶端；左立柱和右立柱上设有导轨，横梁水平安装在左立柱和右立柱的导轨上；横梁上设置有水平导轨，在水平导轨上安装有左垂直刀架和右垂直刀架;在横梁下方的左立柱和右立柱的导轨上分别安装有左侧刀架和右侧刀架。
[0030]所述教学仿真型龙门刨床还包括:驱动垂直刀架在横梁的导轨上运动的垂直刀架平移驱动机构、驱动横梁在立柱的导轨上运动的横梁垂直升降驱动机构、驱动侧刀架在立柱的导轨上运动的侧刀架垂直升降驱动机构。
[0031]参见附图2，所述垂直刀架平移驱动机构，包括水平丝杠17、第一光轴4和第二光轴5，水平丝杠17水平固定在横梁上，第一光轴4和第二光轴5通过轴承座9水平可旋转的固定在横梁上，第一光轴4的一端设置有第一齿轮6，第二光轴5的同侧端设置有第二齿轮12，第一齿轮6和第二齿轮12与一双联齿轮3相啮合(双联齿轮3包括左齿轮3-2和右齿轮3-1，左齿轮3-2和右齿轮3-1齿数相等、直径相等，左齿轮3-2和右齿轮3-1同轴间隔固定设置，第一齿轮6与双联齿轮3的右齿轮3-1啮合，第二齿轮7与双联齿轮3的左齿轮3-2啮合)，双联齿轮3通过键固定在转轴2上，转轴2与电机I的输出轴连接;第一光轴4上设置有第三齿轮8，第三齿轮8通过键与第一光轴4上的长键槽7配合，第二光轴5上设置有第四齿轮14，第四齿轮14通过键与第二光轴5上的长键槽13配合(第一光轴上的长键槽的长度等于第一光轴总长的1/2，第二光轴上的长键槽的长度等于第二光轴总长的1/2;第一光轴上的长键槽设置在第一光轴的左侧，第二光轴上的长键槽设置在第二光轴的右侧)；水平丝杠17上设置有第五齿轮11和第六齿轮16，水平丝杠17上的第五齿轮11通过第一 U型槽10与第一光轴上的第三齿轮8啮合，水平丝杠17上的第六齿轮16通过第二 U型槽15与第二光轴上的第四齿轮14啮合；第一 U型槽与左垂直刀架固定连接，第二 U型槽和右垂直刀架固定连接；
[0032]电机I正转带动双联齿轮3旋转，双联齿轮3的左齿轮3-2和右齿轮3-1分别与第二齿轮12和第一齿轮6啮合，驱动第一光轴与第二光轴同时转动，第三齿轮8与第五齿轮11、以及第四齿轮14与第六齿轮16在U型槽的限制作用下啮合，同时第三齿轮8与第四齿轮14分别通过键与键槽的配合来实现自身的周向旋转，同时在固定水平丝杠17做导向的作用下实现两个U型槽刀带动两个垂直刀架同时水平运动；
[0033]将双联齿轮3整体拨动至右侧，使双联齿轮3的左齿轮3-2与第一齿轮6啮合，电机正转驱动第一光轴4旋转，从而实现左垂直刀架的移动(移动时，第三齿轮8、第五齿轮11和第一 U型槽10整体平移，第一 U型槽10带动与其相连的左垂直刀架移动)；
[0034]将双联齿轮3整体拨动至左侧，使双联齿轮3的右齿轮3-1与第二齿轮12啮合，电机正转驱动第二光轴5旋转，从而实现右垂直刀架的移动(移动时，第四齿轮14、第六齿轮16和第二 U型槽15整体平移，第二 U型槽15带动与其相连的右垂直刀架移动)；
[0035]电机反转，通过双联齿轮3的位置变化实现与以上运动方式反向运动。
[0036]参见附图3，所述横梁垂直升降驱动机构，包括横轴18、左竖直丝杠19和右竖直丝杠20，左竖直丝杠19和右竖直丝杠20分别竖直设置在左立柱和右立柱上(左竖直丝杠19和右竖直丝杠20的顶端通过轴承23固定在顶梁上)，所述横轴18通过轴承座24水平设置在立柱顶端的顶梁上，且横轴18的两端分别与左竖直丝杠19和右竖直丝杠20的顶端通过锥齿轮22啮合连接，横轴18上固定设置有一链轮25，链轮25通过键固定在横轴18上;所述左竖直丝杠19和右竖直丝杠20分别设置丝杠螺母，螺母与横梁固定连接，即横梁通过丝杠螺母水平架设左竖直丝杠19和右竖直丝杠20上；
[0037]两个轴承座有效的来支撑横轴18，保持平稳的动力传递及横轴18承受扭矩出现变形现象，链轮25带动横轴18转动，通过两对锥齿轮的啮合将其运动传递给左竖直丝杠19和右竖直丝杠20，通过左、右竖直丝杠与横梁上丝杠螺母的配合来带动横梁的上升与下降。注意的是两侧丝杠(即左竖直丝杠19和右竖直丝杠20)旋向相反，左端为右旋，右端为左旋，方能使横梁同向运动。
[0038]参见附图4，所述侧刀架垂直升降驱动机构，在左侧刀架和右侧刀架上固定设置步进电机26，在左立柱和右立柱上分别竖直固定设置丝杠30，丝杠30的两端固定设置在立柱上，丝杠30上设置有螺母齿轮29，螺母齿轮29与步进电机26输出轴上的传动齿轮27啮合，且传动齿轮27和螺母齿轮29的外围设置有齿轮挡圈28;步进电机26的旋转带动传动齿轮27转动，进而带动与丝杠30配合的螺母齿轮29，由于丝杠30两端固定，从而使侧刀架沿丝杠垂直运动，传动齿轮27和螺母齿轮29之间的啮合通过齿轮挡圈28来进行齿轮轴向方向运动限位。
[0039]以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种教学仿真型龙门刨床，包括底座、工作台、横梁、立柱、侧刀架、垂直刀架、顶梁，底座上设有导轨以及丝杠，工作台通过导轨以及丝杠副安装在底座上，以使工作台在丝杠副的驱动下可沿导轨前后运动；底座的两侧分别固定左立柱和右立柱，顶梁水平架设在左立柱和右立柱的顶端；左立柱和右立柱上设有导轨，横梁水平安装在左立柱和右立柱的导轨上;横梁上设置有水平导轨，在水平导轨上安装有左垂直刀架和右垂直刀架;在横梁下方的左立柱和右立柱的导轨上分别安装有左侧刀架和右侧刀架;其特征在于: 所述教学仿真型龙门刨床还包括:驱动垂直刀架在横梁的导轨上运动的垂直刀架平移驱动机构、驱动横梁在立柱的导轨上运动的横梁垂直升降驱动机构、驱动侧刀架在立柱的导轨上运动的侧刀架垂直升降驱动机构； 所述垂直刀架平移驱动机构，包括水平丝杠、第一光轴和第二光轴，水平丝杠水平固定在横梁上，第一光轴和第二光轴通过轴承座水平可旋转的固定在横梁上，第一光轴的一端设置有第一齿轮，第二光轴的同侧端设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮与一双联齿轮相啮合，双联齿轮固定在转轴上，转轴与电机的输出轴连接;第一光轴上设置有第三齿轮，第三齿轮通过键与第一光轴上的长键槽配合，第二光轴上设置有第四齿轮，第四齿轮通过键与第二光轴上的长键槽配合;水平丝杠上设置有第五齿轮和第六齿轮，水平丝杠上的第五齿轮通过第一 U型槽与第一光轴上的第三齿轮啮合，水平丝杠上的第六齿轮通过第二 U型槽与第二光轴上的第四齿轮啮合;第一 U型槽与左垂直刀架固定连接，第二 U型槽和右垂直刀架固定连接； 所述横梁垂直升降驱动机构，包括横轴、左竖直丝杠和右竖直丝杠，左竖直丝杠和右竖直丝杠分别竖直可旋转地设置在左立柱和右立柱上，所述横轴通过轴承座水平设置在立柱顶端的顶梁上，且横轴的两端分别与左竖直丝杠和右竖直丝杠的顶端通过锥齿轮啮合连接，横轴上固定设置有一链轮;所述左竖直丝杠和右竖直丝杠分别设置丝杠螺母，螺母与横梁固定连接； 所述侧刀架垂直升降驱动机构，在左侧刀架和右侧刀架上固定设置步进电机，在左立柱和右立柱上分别竖直固定设置丝杠，丝杠的两端固定设置在立柱上，丝杠上设置有螺母齿轮，螺母齿轮与步进电机输出轴上的传动齿轮啮合，且传动齿轮和螺母齿轮的外围设置有齿轮挡圈。2.根据权利要求1所述的教学仿真型龙门刨床，其特征在于:双联齿轮包括左齿轮和右齿轮，左齿轮和右齿轮齿数相等、直径相等，左齿轮和右齿轮同轴间隔固定设置，第一齿轮与双联齿轮的右齿轮啮合，第二齿轮与双联齿轮的左齿轮啮合。3.根据权利要求1所述的教学仿真型龙门刨床，其特征在于:第一光轴上的长键槽的长度等于第一光轴总长的1/2，第二光轴上的长键槽的长度等于第二光轴总长的1/2;第一光轴上的长键槽设置在第一光轴的左侧，第二光轴上的长键槽设置在第二光轴的右侧。4.根据权利要求1所述的教学仿真型龙门刨床，其特征在于:左竖直丝杠和右竖直丝杠旋向相反。5.根据权利要求1所述的教学仿真型龙门刨床，其特征在于:左竖直丝杠和右竖直丝杠的顶端通过轴承固定在顶梁上。6.如权利要求1-5之一所述的教学仿真型龙门刨床的运行方法，其特征在于: 电机正转带动双联齿轮旋转，双联齿轮的左齿轮和右齿轮分别与第二齿轮和第一齿轮啮合，驱动第一光轴与第二光轴同时转动，第三齿轮与第五齿轮、以及第四齿轮与第六齿轮在U型槽的限制作用下啮合，同时第三齿轮与第四齿轮分别通过键与键槽的配合来实现自身的周向旋转，同时在固定水平丝杠做导向的作用下实现两个U型槽刀带动两个垂直刀架同时水平运动； 将双联齿轮整体拨动至右侧，使双联齿轮的左齿轮与第一齿轮啮合，电机正转驱动第一光轴旋转，从而实现左垂直刀架的移动;移动时，第三齿轮、第五齿轮和第一 U型槽整体平移，第一 U型槽带动与其相连的左垂直刀架移动； 将双联齿轮整体拨动至左侧，使双联齿轮的右齿轮与第二齿轮啮合，电机正转驱动第二光轴旋转，从而实现右垂直刀架的移动;移动时，第四齿轮、第六齿轮和第二 U型槽整体平移，第二 U型槽带动与其相连的右垂直刀架移动； 电机反转，通过双联齿轮的位置变化实现与以上运动方式反向运动。
【文档编号】B23Q1/26GK106001727SQ201610439681
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】袁名伟, 张玉洲
【申请人】天津职业技术师范大学