一种数学几何模型加工装置

1.本发明涉及加工装置，更具体地说是一种数学几何模型加工装置。


背景技术：

2.数学几何模型在数学教学的过程中，可以更加立体地让学生理解几何模型的结构，从而能够让学生加深对几何结构的印象，从而更好地进行学习，而数学几何模型的形状有很多中，如圆柱体、六面体和锥体等，其中涉及有曲面和平面，在对数学几何模型加工的过程中加工难度较大，需要更换不同的加工器具，现有技术中还没有一种装置能够根据不同的使用需求，加工不同外形和不同大小的几何模型。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种数学几何模型加工装置，可以根据不同的使用需求，加工不同外形和不同大小的几何模型。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
5.一种数学几何模型加工装置，包括底部支架、装夹机构、位移机构、切割机构、切割刀具、支撑机构和下料机构，底部支架两侧分别固定连接有第一侧架和第二侧架，底部支架上转动连接有第一丝杆，第一丝杆两端的螺纹旋向相反，底部支架上固定连接有动力机构ⅰ，动力机构ⅰ优选为伺服电机，动力机构ⅰ的输出轴和第一丝杆之间固定连接，底部支架上转动连接有两个第二丝杆，底部支架上固定连接有两个动力机构ⅱ，动力机构ⅱ优选为伺服电机，两个动力机构ⅱ的输出轴分别和两个第二丝杆固定连接；
6.装夹机构转动连接在第一侧架上，第一侧架上固定连接有驱动装夹机构进行转动的动力机构ⅲ，动力机构ⅲ优选为伺服电机，装夹机构包括转动筒、限位支架、螺纹盘、滑动支架和装夹块，转动筒转动连接在第一侧架上，转动筒上固定连接有限位支架，转动筒上转动连接有螺纹盘，限位支架上滑动连接有多个滑动支架，多个滑动支架均通过螺纹连接在螺纹盘上，每个滑动支架上均固定连接有装夹块；
7.位移机构设置有两个，两个位移机构均滑动连接在底部支架上，两个位移机构分别通过螺纹连接在第一丝杆的两端，位移机构包括第一滑块、第一滑动支架、第三丝杆、第二滑块、第二滑动支架和第四丝杆，第一滑块上转动连接有第一滑动支架，第一滑块上固定连接有驱动第一滑动支架进行转动的动力机构ⅳ，动力机构ⅳ优选为伺服电机，第一滑动支架上转动连接有第三丝杆，第一滑动支架上固定连接有驱动第三丝杆进行转动的动力机构
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，动力机构
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优选为伺服电机，动力机构ⅳ的输出轴和第三丝杆之间固定连接，第三丝杆上通过螺纹连接有第二滑块，第二滑块滑动连接在第一滑动支架上，第二滑块上固定连接有第二滑动支架，第二滑动支架上转动连接有第四丝杆，第二滑动支架上固定连接有驱动第四丝杆进行转动的动力机构ⅵ，动力机构ⅵ优选为伺服电机，两个第一滑块均滑动连接在底部支架上，两个第一滑块分别通过螺纹连接在第一丝杆的两端；
8.切割机构设置有两个，两个切割机构分别连接在两个位移机构上，切割机构包括
升降支架、转动盘、限位柱和第五丝杆，升降支架滑动连接在第二滑动支架上，升降支架通过螺纹连接在第四丝杆上，升降支架上转动连接有两个转动盘，两个转动盘之间固定连接有多个限位柱，两个转动盘之间转动连接有第五丝杆，第五丝杆两端的螺纹旋向相反，升降支架上固定连接有驱动转动盘进行转动的动力机构ⅶ，动力机构ⅶ优选为伺服电机，两个升降支架分别滑动连接在两个第二滑动支架上，两个升降支架分别通过螺纹连接在两个第四丝杆上；
9.两个切割机构上均连接有多个切割刀具，切割刀具包括刀具盘和圆弧刀，刀具盘上固定连接有圆弧刀，刀具盘设置有六个，其中三个刀具盘连接在一个切割机构上，其中一个刀具盘固定连接在多个限位柱的中部，另外两个刀具盘分别滑动连接在多个限位柱上，两个刀具盘分别通过螺纹连接在第五丝杆的两端，圆弧刀的宽度大于刀具盘的宽度，刀具盘能够滑入到相邻的圆弧刀内侧；
10.第二侧架上固定连接有支撑机构，支撑机构包括第一伸缩机构、挤压盘和锥体，第一伸缩机构固定连接在第二侧架上，第一伸缩机构的伸缩端上转动连接有挤压盘，挤压盘上固定连接有多个锥体；
11.底部支架上滑动连接有两个下料机构，下料机构包括第三滑块、第二伸缩机构、下料支架和下料刀具，第三滑块滑动连接在底部支架上，第三滑块通过螺纹连接在第二丝杆上，第三滑块上固定连接有第二伸缩机构，第二伸缩机构的伸缩端上固定连接有下料支架，下料支架上转动连接有下料刀具，下料支架上固定连接有驱动下料刀具进行转动的动力机构ⅶ，动力机构ⅶ优选为伺服电机，动力机构ⅶ的输出轴和下料刀具之间固定连接。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
13.图1是本发明的数学几何模型加工装置整体结构示意图；
14.图2是本发明的底部支架、第一侧架、第二侧架、第一丝杆和第二丝杆连接结构示意图；
15.图3是本发明的装夹机构结构示意图；
16.图4是本发明的装置支架、第一丝杆和位移机构连接结构示意图；
17.图5是本发明的位移机构结构示意图；
18.图6是本发明的切割机构结构示意图；
19.图7是本发明的切割刀具结构示意图一；
20.图8是本发明的切割刀具结构示意图二；
21.图9是本发明的支撑机构结构示意图；
22.图10是本发明的下料机构结构示意图。
23.图中：
24.底部支架11；第一侧架12；第二侧架13；第一丝杆14；第二丝杆15；
25.转动筒21；限位支架22；螺纹盘23；滑动支架24；装夹块25；
26.第一滑块31；第一滑动支架32；第三丝杆33；第二滑块34；第二滑动支架35；第四丝杆36；
27.升降支架41；转动盘42；限位柱43；第五丝杆44；
28.刀具盘51；圆弧刀52；
29.第一伸缩机构61；挤压盘62；锥体63；
30.第三滑块71；第二伸缩机构72；下料支架73；下料刀具74。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
32.为了解决“如何根据不同的使用需求，加工不同外形和不同大小的几何模型”这一技术问题，如图1至10所示，下面对一种数学几何模型加工装置的结构和功能进行详细的说明；
33.一种数学几何模型加工装置，包括底部支架11、装夹机构、位移机构、切割机构、切割刀具、支撑机构和下料机构，所述第一侧架12上转动连接有装夹机构，底部支架11上滑动连接有两个位移机构，每个位移机构上均连接有切割机构，每个切割机构上均连接有三个切割刀具，所述底部支架11上固定连接有第二侧架13，第二侧架13上固定连接有支撑机构，两个第二丝杆15上均通过螺纹连接有下料机构；
34.使用时，将需要进行加工的棒料放置在装夹机构上，这里的棒料为制备数学几何模型的原料，可以是塑料或者木制的棒料，用来当作加工数学几何模型的原料；
35.装夹机构对棒料进行装夹，根据不同的加工需求将棒料伸出不同的长度，启动支撑机构，支撑机构对棒料的端部进行支撑，进而通过两个位移机构驱动两个切割机构进行运动，调整切割机构的位置和倾斜角度，进而调整多个切割刀具的位置和倾斜角度，通过位移机构、切割机构、装夹机构相互配合运动，使得多个切割刀具产生不同的运动，进而完成对棒料的加工，使得棒料被加工成不同的形状；
36.进一步的，当棒料加工完成形成数学几何模型后，再启动两个下料机构，两个下料机构对加工出的数学几何模型进行切割，进而使得加工完成的数学几何模型和棒料分离；
37.如图1至10所示，下面对装夹机构、位移机构、切割机构、切割刀具、支撑机构和下料机构的结构和功能进行详细的说明；
38.底部支架11两侧分别固定连接有第一侧架12和第二侧架13，底部支架11上转动连接有第一丝杆14，第一丝杆14两端的螺纹旋向相反，底部支架11上固定连接有动力机构ⅰ，动力机构ⅰ优选为伺服电机，动力机构ⅰ的输出轴和第一丝杆14之间固定连接，底部支架11上转动连接有两个第二丝杆15，底部支架11上固定连接有两个动力机构ⅱ，动力机构ⅱ优选为伺服电机，两个动力机构ⅱ的输出轴分别和两个第二丝杆15固定连接；
39.装夹机构转动连接在第一侧架12上，第一侧架12上固定连接有驱动装夹机构进行转动的动力机构ⅲ，动力机构ⅲ优选为伺服电机，装夹机构包括转动筒21、限位支架22、螺纹盘23、滑动支架24和装夹块25，转动筒21转动连接在第一侧架12上，转动筒21上固定连接有限位支架22，转动筒21上转动连接有螺纹盘23，限位支架22上滑动连接有多个滑动支架24，多个滑动支架24均通过螺纹连接在螺纹盘23上，每个滑动支架24上均固定连接有装夹块25；
40.位移机构设置有两个，两个位移机构均滑动连接在底部支架11上，两个位移机构分别通过螺纹连接在第一丝杆14的两端，位移机构包括第一滑块31、第一滑动支架32、第三丝杆33、第二滑块34、第二滑动支架35和第四丝杆36，第一滑块31上转动连接有第一滑动支
架32，第一滑块31上固定连接有驱动第一滑动支架32进行转动的动力机构ⅳ，动力机构ⅳ优选为伺服电机，第一滑动支架32上转动连接有第三丝杆33，第一滑动支架32上固定连接有驱动第三丝杆33进行转动的动力机构
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，动力机构
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优选为伺服电机，动力机构ⅳ的输出轴和第三丝杆33之间固定连接，第三丝杆33上通过螺纹连接有第二滑块34，第二滑块34滑动连接在第一滑动支架32上，第二滑块34上固定连接有第二滑动支架35，第二滑动支架35上转动连接有第四丝杆36，第二滑动支架35上固定连接有驱动第四丝杆36进行转动的动力机构ⅵ，动力机构ⅵ优选为伺服电机，两个第一滑块31均滑动连接在底部支架11上，两个第一滑块31分别通过螺纹连接在第一丝杆14的两端；
41.切割机构设置有两个，两个切割机构分别连接在两个位移机构上，切割机构包括升降支架41、转动盘42、限位柱43和第五丝杆44，升降支架41滑动连接在第二滑动支架35上，升降支架41通过螺纹连接在第四丝杆36上，升降支架41上转动连接有两个转动盘42，两个转动盘42之间固定连接有多个限位柱43，两个转动盘42之间转动连接有第五丝杆44，第五丝杆44两端的螺纹旋向相反，升降支架41上固定连接有驱动转动盘42进行转动的动力机构ⅶ，动力机构ⅶ优选为伺服电机，两个升降支架41分别滑动连接在两个第二滑动支架35上，两个升降支架41分别通过螺纹连接在两个第四丝杆36上；
42.两个切割机构上均连接有多个切割刀具，切割刀具包括刀具盘51和圆弧刀52，刀具盘51上固定连接有圆弧刀52，刀具盘51设置有六个，其中三个刀具盘51连接在一个切割机构上，其中一个刀具盘51固定连接在多个限位柱43的中部，另外两个刀具盘51分别滑动连接在多个限位柱43上，两个刀具盘51分别通过螺纹连接在第五丝杆44的两端，圆弧刀52的宽度大于刀具盘51的宽度，刀具盘51能够滑入到相邻的圆弧刀52内侧；
43.第二侧架13上固定连接有支撑机构，支撑机构包括第一伸缩机构61、挤压盘62和锥体63，第一伸缩机构61固定连接在第二侧架13上，第一伸缩机构61的伸缩端上转动连接有挤压盘62，挤压盘62上固定连接有多个锥体63；
44.底部支架11上滑动连接有两个下料机构，下料机构包括第三滑块71、第二伸缩机构72、下料支架73和下料刀具74，第三滑块71滑动连接在底部支架11上，第三滑块71通过螺纹连接在第二丝杆15上，第三滑块71上固定连接有第二伸缩机构72，第二伸缩机构72的伸缩端上固定连接有下料支架73，下料支架73上转动连接有下料刀具74，下料支架73上固定连接有驱动下料刀具74进行转动的动力机构ⅶ，动力机构ⅶ优选为伺服电机，动力机构ⅶ的输出轴和下料刀具74之间固定连接；
45.使用时，将需要进行加工的棒料放置在多个装夹块25之间，根据不同的使用需求和需要加工的数学几何模型的大小，调整棒料伸出的长度，转动螺纹盘23，螺纹盘23转动时通过螺纹带动多个滑动支架24进行运动，多个滑动支架24在限位支架22的限位下，相互靠近或者远离，多个限位支架22相互靠近进而带动多个装夹块25相互靠近，多个装夹块25相互靠近对棒料进行挤压装夹；
46.启动第一伸缩机构61，第一伸缩机构61可以是液压缸或者电动推杆，第一伸缩机构61的伸缩端带动挤压盘62进行运动，挤压盘62带动多个锥体63进行运动，使得多个锥体63对棒料的端部进行挤压，进而完成加工原料的装夹；
47.原料装夹完成后，预先启动动力机构
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，动力机构
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的输出轴开始转动，动力机构
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的输出轴带动第三丝杆33进行转动，第三丝杆33转动时通过螺纹带动第二滑块34进行运
动，第二滑块34带动第二滑动支架35进行运动，第二滑动支架35带动切割机构进行运动，进而调整切割机构的位置，根据原料伸出的长度，调整多个切割刀具进行切割加工的位置，进而满足不同的加工需求；
48.进一步的，当多个切割刀具的加工位置调整完成后，转动第五丝杆44，第五丝杆44转动时通过螺纹带动其上的两个刀具盘51进行运动，进而调整两个刀具盘51之间的距离，同时如图7所示，圆弧刀52的宽度大于刀具盘51的宽度，进而刀具盘51的位置发生变化，三个圆弧刀52之间的错位距离发生变化，进而三个圆弧刀52可以切割的范围就发生变化，进而根据不同的使用需求，调整三个圆弧刀52的切割范围；
49.当三个圆弧刀52需求切割的圆面时，即圆柱体，启动动力机构ⅶ，动力机构ⅶ的输出轴带动转动盘42进行转动，转动盘42带动多个圆弧刀52进行转动，同时启动动力机构ⅲ，动力机构ⅲ的输出轴带动转动筒21进行转动，转动筒21带动原料进行转动，再启动动力机构ⅰ，动力机构ⅰ的输出轴带动第一丝杆14进行转动，第一丝杆14转动时通过螺纹带动两个第一滑动支架32相互靠近或者远离，进而调整两侧的多个圆弧刀52之间的相对距离，进而使得多个圆弧刀52和原料的外表面接触，进而在多个圆弧刀52和原料同时旋转情况下，对原料进行切割，加工出圆柱体；
50.当需要加工圆锥时，预先启动动力机构ⅳ，动力机构ⅳ的输出轴带动第一滑动支架32进行转动，使得第一滑动支架32偏转一定的角度，进而使得多个圆弧刀52偏转一定的角度，即多个圆弧刀52是倾斜切向原料的，进而在原料进行旋转时，使得原料形成圆锥体；
51.进一步的，当需要加工平面时，即六面体等时，不启动动力机构ⅲ，启动动力机构ⅵ，动力机构ⅵ的输出轴带动第四丝杆36进行转动，第四丝杆36转动时通过螺纹带动切割机构进行运动，进而调整切割机构的切割高度，进而在多个圆弧刀52进行转动时，驱动多个圆弧刀52进行竖直方向上的运动，使得多个圆弧刀52完成平面上的加工；
52.进一步的，也可以启动动力机构ⅳ，动力机构ⅳ的输出轴带动第一滑动支架32进行转动，使得第一滑动支架32偏转一定的角度，进而使得多个圆弧刀52偏转一定的角度，即多个圆弧刀52可以加工出倾斜一定角度的平面，满足更多的加工需求；
53.进一步的，当数学几何模型加工完成后，由于多个锥体63的挤压，使得数学几何模型的侧边有一定的形变，启动动力机构ⅱ，动力机构ⅱ的输出轴带动第二丝杆15进行运动，进而调整下料机构的切割位置，启动第二伸缩机构72，第二伸缩机构72可以是液压缸或者电动推杆，第二伸缩机构72的伸缩端带动下料刀具74进行运动，预先启动动力机构ⅶ，动力机构ⅶ的输出轴带动下料刀具74进行转动，使得下料刀具74对原料进行切割，完成数学几何模型和原料的分离。