申请/专利权人：中原工学院

申请日：2018-04-17

公开（公告）日：2020-06-26

公开（公告）号：CN108520675B

主分类号：G09B19/00(20060101)

分类号：G09B19/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.06.26#授权;2018.10.09#实质审查的生效;2018.09.11#公开

摘要：本发明公开了一种金刚石教学实验台，包括机架、设置在机架上工作台，线切割装置和激光切割装置，所述激光切割装置设置于工作台的后方；所述线切割装置设置于工作台的前方，还包括设置于机架上部位于线切割装置和激光切割装置之间的排风系统和用于采集以及显示加工截面图像信息的第一影像系统。本发明所述的线切割装置和激光切割装置可对同一金刚石实验块进行切割以使学生观察不同切割手段下产生的不同切割现象并通过所述第一影像系统记录金刚石实验块宏观的变化以使学生更好的学习和体会金刚石外在的宏观特性。

主权项：1.一种金刚石教学实验台，包括机架、设置在机架上用于加持固定金刚石实验块的工作台，线切割装置和激光切割装置，其特征在于：所述激光切割装置设置于工作台的后方，包括与机架单自由度转动连接的螺杆Ⅰ、套装于螺杆Ⅰ上与螺杆Ⅰ配合的圆盘形支架、与圆盘形支架固定连接的用于切割金刚石的激光出射头、固定连接于机架上与圆盘形支架单自由度滑动连接的滑杆和用于驱动螺杆Ⅰ转动的第一电机；所述线切割装置设置于工作台的前方，包括设置于丝架和位于丝架前端的卷丝筒和位于圈丝筒与丝架之间的走丝机构，所述丝架包括设置于机架上部的上丝架和设置于机床下部与所述上丝架相对设置的下丝架；所述螺杆Ⅰ横向设置，所述激光出射头轴线竖直设置且与由上丝架和下丝架轴线确定的平面平行设置；还包括设置于机架上部位于线切割装置和激光切割装置之间的排风系统和用于采集以及显示加工截面图像信息的第一影像系统；还包括设置于机架上与第一影像系统同侧的金相磨抛装置，所述工作台包括单自由度转动连接于机架上的螺杆Ⅱ、用于驱动螺杆Ⅱ沿其轴线转动的第二电机、套装于螺杆Ⅱ上与螺杆Ⅱ配合的U型支架、固定连接于机架上与设U型支架单自由度滑动连接的导轨、设置于U型支架内部与U型支架单自由度转动连接的平板、用于驱动平板转动的第三电机和用于固定金刚石实验块的夹具；所述激光切割装、线切割装置、磨抛装置作于同一金刚石实验块。

全文数据：金刚石教学实验台技术领域[0001]本发明涉及一种金刚石教学实验台，属于教学设备技术领域。背景技术[0002]金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质，其在石航天工程零件、机械加工刀具和工艺品中应用广泛，由于其硬度大，切割加工困难，价格昂贵。在教学过程中均是采用成熟的科研照片或视频配合教师整理的电子课件给学生灌输教学的而没有实时对金刚石加工处理。因此，学生看到或学习到的紧紧是结论性的结果和结论性的性质，导致学生对结论性结果产生的机理，以及金刚石自身的性质认知和理解不足。因此，现在急需要一种授课和实验同时进行的设备能够解决上述问题。发明内容[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金刚石教学实验台，可以授课和实验同时进行且能够对实验过程进行实时观察和成像。[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种金刚石教学实验台，包括机架、设置在机架上用于加持固定金刚石实验块的工作台，线切割装置和激光切割装置，所述激光切割装置设置于工作台的后方，包括与机架单自由度转动连接的螺杆I、套装于螺杆I上与螺杆I配合的圆盘形支架、与圆盘形支架固定连接的用于切割金刚石的激光出射头、固定连接于机架上与圆盘形支架单自由度滑动连接的滑杆和用于驱动螺杆I转动的第一电机；所述线切割装置设置于工作台的前方，包括设置于丝架和位于丝架前端的卷丝筒和位于圈丝筒与丝架之间的走丝机构，所述丝架包括设置于机架上部的上丝架和设置于机床下部与所述上丝架相对设置的下丝架;所述螺杆I横向设置，所述激光出射头轴线竖直设置且与由上丝架和下丝架轴线确定的平面平行设置;还包括设置于机架上部位于线切割装置和激光切割装置之间的排风系统和用于采集以及显示加工截面图像信息的第一影像系统。[0005]进一步，还包括设置于机架上的金相显微装置，所述金相显微装置包括设置于机架上自下而上依次设置的电动升降系统，设置于电动升降系统、落射照明器、三目观察筒和目镜，还包括设置于落射照明器上与工作台相对设置的物镜转换器，所述物镜转换器上设置有不同放大倍数的物镜。[0006]进一步，所述目镜至少设置有两组，一组为用于人眼观察的普通目镜，另一组为用于自动获取金刚石金相图像信息的电子目镜。[0007]进一步，还包括计算机和投影机，所述的电子目镜连接于计算机的输入端，投影机连接于计算机的输出端或与电子目镜直接相连。[0008]进一步，还包括设置于机架上与第一影像系统同侧的金相磨抛装置。[0009]进一步，所述工作台包括单自由度转动连接于机架上的螺杆n、用于驱动螺杆n沿其轴线转动的第二电机、套装于螺杆n上与螺杆n配合的u型支架、固定连接于机架上与设u型支架单自由度滑动连接的导轨、设置于U型支架内部与U型支架单自由度转动连接的平板、用于驱动平板转动的第三电机和用于固定金刚石实验块的夹具。[0010]进一步，所述机架还设置有用于防护的透明板。[0011]本发明的有益效果:本发明所述的线切割装置和激光切割装置可对同一金刚石实验块进行切割以使学生观察不同切割手段下产生的不同切割现象并通过所述第一影像系统记录金刚石实验块宏观的变化以使学生更好的学习和体会金刚石外在的宏观特性;本发明所述的金相显微装置可以对切割后的截面微观成像有利于学生学习和理解金刚石的金相结构。本发明通过合理的布局和紧凑的结构设计不仅使所述的金刚石教学实验台体积减少并且使所述的线切割装置和激光切割装置、金相显微装置和教学系统得以相互融合而不互相干扰。本发明其他有益效果将在下文中进一步说明。附图说明[0012]图1为本发明结构示意图；图2为金相显微装置结构示意图；图3为U型支架结构示意图。[0013]图中：卜机架、2_螺杆1、3_圆盘形支架、4—激光出射头、5-滑杆、6—第一电机、7-卷丝筒、8-走丝机构、9-上丝架、10-下丝架、11-排风扇、12-排风管、13-摄像机、14-计算计、15-投影机、16_电动升降系统、17_落射照明器、18-三目观察筒、19-物镜转换器、20-物镜、21-普通目镜、22-电子目镜、23-金相磨抛装置、24-螺杆n、25-第二电机、26-U型支架、27-导轨、28-平板、29-第三电机、30-夹具。具体实施方式[00M]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0015]根据图1-3所示，本实施例中的金刚石教学实验台，包括机架丨、设置在机架丨上用于加持固定金刚石实验块的工作台，线切割装置和激光切割装置。所述激光切割装置设置于工作台的后方，其包括与机架1单自由度转动连接的螺杆12、套装于螺杆12上与螺杆12配合的圆盘形支架3、与圆盘形支架3固定连接的用于切割金刚石的激光出射头4、固定连接于机架1上与圆盘形支架3单自由度滑动连接的滑杆5和用于驱动螺杆12转动的第一电机6;所述线切割装置设置于工作台的前方，其包括设置于丝架和位于丝架前端的卷丝筒7和位于圈丝筒7与丝架之间的走丝机构8,所述丝架包括设置于机架1上部的上丝架9和设置于机架下部与所述上丝架9相对设置的下丝架1〇;所述螺杆12横向设置，所述激光出射头4轴线竖直设置且与由上丝架9和下丝架1〇轴线确定的平面平行设置;还包括设置于机架丨上部位于线切割装置和激光切割装置之间的排风系统和用于采集以及显示加工截面图像信息的第一影像系统。所述排风系统包括排风扇11和用于收集排风扇11处的排风管12,所述的排风管12通向室外或与空气新风系统连接，所述第一影像系统包括摄像机丨3，所述摄像机丨3与下文中的计算计14或投影机15连接。当然本发明还包括用于生成激光束和控制激光束的激光供给系统以及为激光供给系统为线切割提供高频脉冲电源和控制切割丝的控制柜，所述激光供给系统、高频脉冲电源、控制柜均是采用的现有技术，在此不再赘述。[0016]在本实施例中，还包括设置于机架1上的金相显微装置，所述金相显微装置包括设置于机架1上自下而上依次设置的电动升降系统16,设置于电动升降系统16、落射照明器17、三目观察筒18和目镜，还包括设置于落射照明器17上与工作台相对设置的物镜转换器19,所述物镜转换器19上设置有不同放大倍数的物镜20。[0017]在本实施例中，所述目镜至少设置有两组，一组为用于人眼观察的普通目镜21，另一组为用于自动获取金刚石金相图像信息的电子目镜22。[0018]在本实施例中，还包括计算机14和投影机15,所述的电子目镜22连接于计算机14的输入端，投影机15连接于计算机14的输出端或与电子目镜22直接相连。[0019]在本实施例中，还包括设置于机架1上与第一影像系统同侧的金相磨抛装置23。[0020]在本实施例中，所述工作台包括单自由度转动连接于机架1上的螺杆n24、用于驱动螺杆n24沿其轴线转动的第二电机25、套装于螺杆n24上与螺杆n24配合的U型支架26、固定连接于机架1上与设U型支架26单自由度滑动连接的导轨27、设置于U型支架26内部与U型支架26单自由度转动连接的平板狀、用于驱动平板28转动的第三电机图中未标识和用于固定金刚石实验块的夹具29。[0021]在本实施例中，所述机架1还设置有用于防护的透明板图中未标识）。[0022]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利要求：1.一种金刚石教学实验台，包括机架、设置在机架上用于加持固定金刚石实验块的工作台，线切割装置和激光切割装置，其特征在于:所述激光切割装置设置于工作台的后方，包括与机架单自由度转动连接的螺杆I、套装于螺杆〗上与螺杆I配合的圆盘形支架、与圆盘形支架固定连接的用于切割金刚石的激光出射头、固定连接于机架上与圆盘形支架单自由度滑动连接的滑杆和用于驱动螺杆I转动的第一电机;所述线切割装置设置于工作台的前方，包括设置于丝架和位于丝架前端的卷丝筒和位于圈丝筒与丝架之间的走丝机构，所述丝架包括设置于机架上部的上丝架和设置于机床下部与所述上丝架相对设置的下丝架;所述螺杆I横向设置，所述激光出射头轴线竖直设置且与由上丝架和下丝架轴线确定的平面平行设置;还包括设置于机架上部位于线切割装置和激光切割装置之间的排风系统和用于采集以及显示加工截面图像信息的第一影像系统。2.根据权利要求1所述的金刚石教学实验台，其特征在于：还包括设置于机架上的金相显微装置，所述金相显微装置包括设置于机架上自下而上依次设置的电动升降系统，设置于电动升降系统、落射照明器、三目观察筒和目镜，还包括设置于落射照明器上与工作台相对设置的物镜转换器，所述物镜转换器上设置有不同放大倍数的物镜。3.根据权利要求2所述的金刚石教学实验台，其特征在于:所述目镜至少设置有两组，一组为用于人眼观察的普通目镜，另一组为用于自动获取金刚石金相图像信息的电子目镜。4.根据权利要求3所述的金刚石教学实验台，其特征在于:还包括计算机和投影机，所述的电子目镜连接于计算机的输入端，投影机连接于计算机的输出端或与电子目镜直接相连。5.根据权利要求4所述的金刚石教学实验台，其特征在于:还包括设置于机架上与第一影像系统同侧的金相磨抛装置。6.根据权利要求5所述的金刚石教学实验台，其特征在于:所述工作台包括单自由度转动连接于机架上的螺杆n、用于驱动螺杆n沿其轴线转动的第二电机、套装于螺杆n上与螺杆n配合的u型支架、固定连接于机架上与设u型支架单自由度滑动连接的导轨、设置于u型支架内部与u型支架单自由度转动连接的平板、用于驱动平板转动的第三电机和用于固定金刚石实验块的夹具。7.根据权利要求1-6所述的金刚石教学实验台，其特征在于:所述机架还设置有用于防护的透明板。

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