Тренажер токаря

 

Изобретение относится к тренажерам для обучения навыкам управления металлорежущим станком. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей тренажера. Условия обучения на тренажере соответствуют реальным условиям работы на токарном станке, т.к. учитьшается влиянне размерного износа режущей кромки резца и деформации технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь на точность обработки детали. Входы блока моделирования деформаций станка, резца и заготовки соединены с датчиком времени, блоком определения реакций обучаемого и блоком моделирования перемещений рабочего органа, а выход - с блоком интегрирования , служащим для определения фактических параметров резания, другой вход которого соединен с блоком определения установленных параметров резания, а выход - с блоком определения ошибок. Тренажер также содержит блок органов ручного управления,блок датчиков, блок моделирования скорости перемещений, блок суммирования, блок имитации внешних воздействий, функциональный преобразователь, блок предъявления учебной информации,датчик времени, блок задания уставок, формирователь сигналов консультативной информации, счетчик 13, блок моделирования злектропривода. 2 ил. (Л со а 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (ду 4 G 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4080476/24-24 (22) 29.04.86 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (71) Пермский межобластной учебный комбинат (72) А.П.Наугольных, П.С.Стаценко и В.И.Сопин (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

O 982068, кл. G 09 В 9/24, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1051558, кл. G 09 В 9/24, 1982. (54) ТРЕНАЖЕР ТОКАРЯ (57) Изобретение относится к тренажерам для обучения навыкам управления металлорежущим станком. Цель изобретения — расширение дидактических возможностей тренажера. Условия обучения на тренажере соответствуют реальным условиям работы на токарном станке, т.к. учитывается влияние размерного износа режущей кромки резца и деформации технологической системы

„„SU„„1368908 А 1 станок-приспособление-инструмент-де таль на точность обработки детали.

Входы блока моделирования деформаций станка, резца и заготовки соединены с датчиком времени, блоком определения реакций обучаемого и блоком моделирования перемещений рабочего органа, а выход — с блоком интегрирования, служащим для определения фактических параметров резания, другой вход которого соединен с блоком определения установленных параметров резания, а выход — с блоком определения ошибок. Тренажер также содержит блок органов ручного управления, блок датчиков, блок моделирования скорости перемещений, блок суммирования, блок имитации внешних воздействий, функциональный преобразователь, блок предъявления учебной информации,датчик времени, блок задания уставок, формирователь сигналов консультативной информации, счетчик 13, блок моделирования электропривода. 2 ил.

1368908

Изобретение относится к тренаже рам для обучения пользованию рабочим инструментом и может быть использовано для обучения навыкам управления металлорежущим, станком.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей. тренажера.

На фиг.1 представлена структурная схема тре наже ра; на фиг . 2 — блок модели- 10 рования реформации станка, резка и

saготовки, Тренажер токаря содержит последовательно соединенные блок 1 органов ручного управления, блок 2 дат- 1 . чиков (ручных органов), блок 3 моделирования перемещений рабочего органа, блок 4 моделирования скорости перемещений, блок 5 суммирования, блок 6 имитации внешних воздействий, 20 функциональный преобразователь 7,блок

8 определения ошибок, блок 9 предъявления учебной информации, датчик 10 времени, блок 11 задания установок, формирователь 12 сигналов консультативной информации, счетчик 13, блок

14 определения установленных параметров резания, блок 15 определения реакций обучаемого, блок 16 моделирования электропривода, блок 17 мор,"пирования деформаций станка, резца и заготовки, блок 18 определения фактических параметров резания.

Блок ) содержит кнопочную станцию

19 включения и выключения электродви- 35 гателя главного привода, рукоятку 20 управления фрикционной муфтой, рукоятку 21 установки частоты вращения шпинделя, ручку 22 перемещения каретки, ручку 23 перемещения салазок. 40

Кнопочная станция 19 включения и выключения электродвигателя главного привода служит для имитации включения и выключения электродвигателя главного привода станка. 45

Рукоятка 20 служит для имитации включения фрнкционной муфты станка; рукоятка 21 — для имитации установки частоты вращения шпинделя; ручка 22 для имитации перемещения каретки, 50 ручка 23 — для имитации перемещения салазок.

Согласно психолого-педагогическим требованиям, предъявляемьаи к тренажерам, в качестве кнопочной станции 19 55 включения и выключения электродвигателя главного привода, рукоятки 20 управления фрикционной муфтой, рукоятки 21 установки частоты вращения шпинделя, ручки 22 перемещения каретки и ручки 23 перемещения салазок должны быть приняты соответствующие органы управления, применяемые на токарном станке.

Блок 2 содержит датчик 24 включения фрикционной муфты, датчик 25 установки частоты вращения шпинделя, датчик 26 вращения ручки перемещения каретки и датчик 27 вращения ручки перемещения салазок.

Датчик 24 формирует сигнал, указывающий о подключении шпинделя к ко робке скоростей.

Датчик 25 предназначен для преобразования сигнала, поступающего с рукоятки 21, в сигнал, пропорциональный положению рукоятки установки частоты вращения шпинделя.

Датчик 26 предназначен для преобразования сигнала, поступающего с ручки 22, в сигнал, пропорциональный углу поворота ручки перемещения каретки.

Датчик 27 предназначен для преобразования сигнала, поступающего с ручки 23 в сигнал, пропорциональный углу поворота ручки перемещения салазок °

Датчики 24 — 27 могут быть реализованы с помощью потенциометрических преобразователей, кинематически соединенных с соответствующими органами ручных подач.

Блок 3 состоит из узла 28 моделирования перемещения каретки и узла

29 моделирования перемещения салазок.

Узел 28 по сигналу, поступившему с выхода датчика 26, пропорциональному углу поворота ручки .перемещения каретки, формирует сигнал, пропорциональный перемещению каретки, т.е. продольному перемещению резца.

Узел 29 по сигналу, поступающему с выхода датчика 27, пропорциональному углу поворота ручки перемещения салазок, формирует сигнал, пропорциональный перемещению салазок, т.е. поперечному перемещению резца.

Узлы 28 и 29 могут быть реализованы с помощью устройств для воспроизведения характеристики люфта.

Блок 11 состоит из элементов 30—

33 памяти и задатчика 34 профиля обрабатываемой детали. Элементы 30—

33 предназначены для задания инструкторам производственного обучения ин»

1368908 формации о рациональном режиме обработки и свойствах обрабатываемой заготовки и сохранения этой информации во время выполнения облучающимися уп5 ражнения.

Элемент 30 предназначен для запоминания заданного инструктором значения твердости материала, элемент

3l — для запоминания заданного инструктором значения частоты вращения шпинделя, элемент 32 — для запоминания заданного инструктором значения подачи, элемент 33 — для запоминания заданного инструктором значения глу- 15 бины резания.

Элементы 30 — 33 могут быть реализованы с помощью потенциометрических преобразователей, преобразующих не-электрические входные величины (твер- 20 дость материала, частоту вращения шпинделя, подачу и глубину резания) в электрические сопротивления, Задатчик 34 по сигналам, поступающим с выхода блока 3, пропорциональ- 25 ным продольному и поперечному перемещениям резца, вырабатывает сигналы, соответствующие профилю обрабатываемой детали.

Задатчик 34 может быть реализован с помощью генератора 35 развертки и функционального преобразователя 36.

В качестве генератора 35 может быть принят генератор линейно изменяющегося напряжения. В качестве преобразователя 36 может быть принят нелинейный функциональный преобразователь воспроизводящий заданный нелинейный профиль фигуры.

Блок 4 состоит иэ узла 37 моделирования скорости перемещения каретки и узла 38 моделирования скорости перемещения салазок.

Узел 37 по сигналу, поступающему 4> с выхода узла 28, пропорциональному перемещению каретки, формирует сигнал, пропорциональный скорости перемещения каретки, т.е. величине подачи. 50

Узел 38 по сигналу, поступающему с выхода узла 29, пропорциональному перемещению салазок, формирует сигнал

l пропорциональный скорости перемещения салазок, т.е. величине глубины резания.

Узлы 37 и 38 могут быть реализованы с помощью дифференцирующего усилигеля постоянного тока.

Блок 15 состоит из определителя 39 продольной составляющей силы резания и определителя 40 поперечной составляющей силы резания.

Определитель 39 по сигналу, поступающему на вход с выхода узла 37, пропорциональному скорости перемещения каретки, сигналу, поступающему на вход с выхода блока 18, пропорциональному глубине резания, сигналу, поступающему на вход с элемента 30, пропорциональному заданному значению твердости материала, вырабатывает сиг. нал, йропорциональный усилию, прикладываемому обучающимся к ручке 22 для преодоления продольной составляющей силы резания.

Определитель 40 по сигналу, поступающему на вход с выхода узла 38, пропорциональному скорости перемещения салазок, сигналу, поступающему на вход с выхода блока 18, пропорциональному глубине резания, сигналу, поступающему на вход с элемента 30, пропорциональному заданному значению твердости материала, вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию, прикладываемому обучающимся к ручке 23 для преодоления поперечной составляющей силы резания °

Определители 39 и 40, могут быть реализованы с помощью суммирующего усилителя.

Блок 5 состоит из сумматора 41 и сумматора 42.

Сумматор 41 по сигналу, поступающему с выхода узла 37, пропорциональному скорости перемещения каретки, и сигналу, поступающему с выхода определителя 39, пропорциональному усилию, прикладываемому обучающимся к ручке перемещения каретки для преодоления продольной составляющей силы резания, вырабатывает сигнал,пропорциональный усилию, прикладываемому обучающимся к ручке 22 ° !

Сумматор 42 по сигналу, поступающему с выхода узла 38, пропорциональному скорости перемещения салазок, и сигналу, поступающему с выхода определителя 40, пропорциональному усилию, прикладываемому обучающимся к ручке 23 для преодоления поперечной составляющей силы резания, вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию, прикладываемому обучающимся к ручке 23 °

1368908

25

35

45

55

C Topbl 41 и 42, могут быть реализованы с помощью суммирующего усилителя, Блок 6 состоит из узла 43 имитации сопротивления перемещению каретки и узла 44 имитации сопротивления перемещению салазок.

Узел 43 по сигналу, поступающему с выхода сумматора 41 пропорциональному усилию, прикладываемому обучающимися к ручке 22, изменяет величину усилия, прикладываемого обучающимися к ручке 22 при обработке заготовки, Узел 44 по сигналу, поступающему с выхода сумматора 42, пропорциональному с усилию, прикладываемому обучающимися к ручке 23, изменяет величину усилия, прикладываемого обучающимся к ручке 23 при обработке saroтовки, Узлы 43 и 44 могут быть реализованы с помощью электромагйитных муфт.

Ведомые валы этих электромагнитных муфт кинематически соединяются с соответствующим органом ручных подач, а ведущие валы муфт для предотвращения проворачивания жестко закрепляются на корпусе тренажера.

Функциональный преобразователь 7, состоит из функциональных преобразователей 45 — 47 и узла 48 сравнения, Функциональный преобразователь 45 по сигналу, поступающему с выхода узла 28, пропорциональному продольному перемещению резца, определяет расчетное значение скорости перемещения резца.

Функциональный преобразователь 46 по сигналу, поступающему с выхода узла 29, пропорциональному поперечному перемещению резца, определяет расчетное значение продольного перемещения резца

Функциональный преобразователь 47 по сигналу, поступающему с выхода узла 28, пропорциональному продольному перемещению резца, определяет расчетное значение поперечного перемещения резца.

Функциональные преобразователи

45 — 47, могут быть реализованы с помощью нелинейного функционального преобразователя..

I узел 48 предназначен для сравнения сигнала, поступающего с выхода узла 29, пропорционального продольному перемещению резца, с сигналом, поступающим с выхода функционального преобразователя 46, пропорциональным расчетному значению продольного перемещения резца. В случае отклонения продольного перемещения резца от расчетного значения его продольного пере. мещения узел 48 вырабатывает сигнал нарушения точности выполнения управления, В качестве узла 48 может быть принято устройство для сравнения абсолютных значений напряжений.

Блок 16 состоит из узла 49 моделирования коробки скоростей, узла 50 моделирования вращения шпинделя и узла 51 выявления переключения скоростей.

Узел 49 по сигналу, поступающему на его вход с выхода датчика 25, пропорциональному перемещению рукоятки установки частоты вращения шпинделя, воспроизводит процессы, аналогичные процессам в реальной коробке скоростей. Поэтому сигнал на выходе узла 49 соответствует выбранной частоте враще» ния шпинделя.

В качестве узла 49 может быть принят суммирующий усилитель.

Узел 50 по сигналу, поступающему на его один вход с выхода узла 49, пропорциональному выбранной частоте вращения шпинделя, сигналу, поступающему на его другой вход, с выхода датчика 24, пропорциональному перемещению рукоятки управления фрикционной муфтой, и сигналу, поступающему на его вход с кнопочной станции 19 включения. и выключения электродвигателя главного привода, соответствующему моменту включения и выключения электродвигателя, воспроизводит процессы, аналогичные процессам разгона, установившегося вращения и торможения шпинделя. Поэтому сигнал на выходе узла 50 соответствует частоте вращения шпинделя.

Узел 51 по сигналу, поступающему на его вход с выхода датчика 25, пропорциональному перемещению рукоятки установки частоты вращения шпинделя, формирует на своем выходе в момент переключения скоростей сигнал, указывающий на факт переключения.

Узел 51 может быгь реализован на базе конденсаторного реле времени с использованием релейного усилителя на транзисторах.

1368908

Блок 14 состоит из нелинейного элемента 52 и сумматора 53.

Нелинейный элемент 52 по сигналу, поступающему с выхода узла 28, пропорциональному продольному перемещению резца, формирует в соответствии с заданным профилем заготовки на своем выходе сигнал, пропорциональный положению поверхности обрабатываемой заготовки.

Нелинейный элемент 52 может быть реализован с помощью нелинейного функционального преобразователя.

Сумматор 53 сигнал, поступающий на его один вход с выхода нелинейного элемента 52, пропорциональный положению поверхности обрабатываемой заготовки, вычитает иэ сигнала, поступающего на его другой вход с выхода узла 29, пропорционального поперечному перемещению резца, в соответствии с полученной разностью формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный установленным параметрам резания, Сумматор 53, может быть

1реалиэован с помощью суммирующего усилителя.

Инвертор 59 по сигналу, пропорцио40 нальному заданному эначению глубины резания и поступающему на его вход с выхода элемента 33, вырабатывает сигнал, управляющий ключами 55 и 56.При наличии напряжения на выходе элемента

45 33 ключи 55 и 56 закрыты, а при отсутствии — открыты.

Блок 17 по сигналу, поступающему на один вход с датчика 10, пропорциональному продолжительности обработки заготовки на станке, по сигналам, поступающим на другие входы с выходоз блока 15, пропорциональным продольной и поперечной составляющим силы резания, по сигналам, поступающим на

55 третьи входы с выходов блока 3, пропорциональньи продольному и поперечному перемещению резца, формирует сигнал, пропорциональный деформациям станка, резца и заготовки.

Блок 8 состоит иэ порогового элемента 54, выходы которого соединены с выходами ключей 55 и 56. Вход ключа 55 соединен с выходом арифметического узла 57 и одним входом порогового элемента 54. Вход ключа 56 соединен с выходом арифметического узла 58 и другим входом порогового элемента 54. Входы ключей 55 и 56 соединены с выходом инвертора 59 ° Одни входы арифметических узлов 57 и 58 соединены с первым выходом функционального преобразователя 7, а другие входы с выходом блока 3. Арифметические узлы 57 и 58 определяют абсолютную величину и знак отклонения вершины резца от поверхности заготовки и через соответствующие ключи 55 и

56 выдают эту величину на вход блока 9, Узел 60 сравнения сигнал, пропорциональный частоте вращения шпинделя и поступающий на его вход с выхода узла 50, сравнивает с сигналом, пропорциональным заданному значению частоты вращения шпинделя и поступающим на вход узла 60 с выхода элемента 31, и в случае их несоответствия вырабатывает на своем выходе соответствующий сигнал.

Узел 61 сравнения сигнал, пропорциональный глубине резания и поступающий íà его вход с выхода блока )8, сравнивает с сигналом, пропорциональным заданному значению глубины резания и поступающим на его вход с выхода элемента 33, а в случае их несоответствия вырабатывает на своем выхо.

10 де соответствующий сигнал.

Узел 62 сравнения сигнал, пропорциональный подаче и поступающий на его вход с выхода узла 37, сравнивает с сигналом, пропорциональным эа15 данному значению подачи и поступающим на его вход с выхода элемента 32, в случае их несоответствия вырабатывает на своем выходе соответствующий сигнал.

20 Ключ 63 при одновременном появлении сигнала, пропорционального частоте вращения шпинделя, и сигнала, указывающего на факт переключения, поступающих на его вход с выходов уз25 ла 50 и узла 51, вырабатывает сигнал об ошибке в переключении скоростей допущенной обучающимся.

Ключи 64-66 по сигналу, пропорциональному заданному значению глубины

30 резания и поступающему на их входы, с выхода элемента 33, и сигналу, поступающему на их входы с узлов 60 — 62 соответственно, вырабатывают сигналы об отклонении действительных зна35 чений соответственно частоты вращения шпинделя, глубины резания и подачи от их заданных значений.

1368908

На фиг.2 представлена одна из возможных структурных схем блока 17.

Блок 17 состоит иэ нелинейных элементов 67-69, входы которых соединены с датчиком 10, а Выходы с управляющими входами сумматоров 70-72 соответственно, выходы которых соединены с входом блока 18, а вторые входы через нелинейные элементы 73 — 10

75 и 76 — 78 соответственно с выходом блока 15, а третьи входы сумматора 72 соединены через нелинейные элементы 79 и 80 с выходом блока 3.

Нелинейный элемент 67 по сигналу, 15 поступающему с выхода датчика 10, пропорциональному продолжительности обработки заготовки на станке, формирует сигнал, пропорциональный деформации станка возникающей под дей- 20 ствием нагрева станка, Нелинейные элементы 73 и 74 по сигналам, поступающим с выходов блока 15, пропорциональным продольной и поперечной соответственно составляющим силы резания, формирует сигналы,пропорциональные деформациям станка, возникающим под действием продольной и поперечной соответственно составляющих силы резания. 30

Сумматор 70 по сигналам, поступающим с выходов нелинейных элементов

73, 74, 67, пропорциональным деформациям станка, возникающим под действием продольной составляющей силы резания, под действием поперечной составляющей силы резания, под действием нагрева станка соответственно формирует сигнал, пропорциональный деформациям станка, возникающим под дей- 40 ствием нагрева станка и силы резания.

Нелинейный элемент 68 по сигналу, поступающему с выхода датчика 10, пропорциональному продолжительности 45 обра,ботки заготовки на станке, формирует сигнал, пропорциональный размерному износу режущей кромки резца и деформациям резца под действием нагрева резца. 50 !

Нелинейные элементы 75, 76 по сигналам, поступающим с выходов блока

15, пропорциональньм продольной и поперечной составляющим силы резания, формирует сигналы, пропорциональные деформациям резца, возникающим под действием продольной и поперечной составляющих силы резания.

Сумматор 71 по сигналам, поступающим с вьжодов нелинейных элементов

68, 75, 76, пропорциональным размерному износу режущей кромки резца и деформациям резца под действием нагрева резца, деформациям резца, возни- кающим под действием продольной составляющей силы резания, деформации резца, .возникающим под действием поперечной составляющей силы резания соответственно, формирует сигнал, пропорциональный деформациям резца, возникающим под действием нагрева резца и силы резания, и размерному износу режущей кромки резца.

Нелинейный элемент 69 по сигналу, поступающему с выхода датчика 10 пропорциональному продолжительности обработки заготовки на станке, формирует сигнал, пропорциональный деформациям заготовки возникающим под действием нагрева заготовки в процессе ее обработки на станке.

Нелинейные элементы 77 и 78 по сигналу, поступающему и с выходов блока 15, пропорциональным продольной и поперечной соответственно составляющим силы резания, формируют сигналы, пропорциональные деформациям заготовки возникающим по1 действием продольной и поперечной составляющих силы резания.

Нелинейные элементы 79 н 80 по сигналам, поступающим с выходов блока 3, пропорциональным продольному и поперечному перемещениям резца, формируют сигналы, пропорциональные деформациям заготовки возникающим при продольном и поперечном перемещениях резца.

Сумматор 72 по сигналу1 поступающему с нелинейного элемента 69, пропорциональному деформациям заготовки, возникающим под действием нагрева заготовки в процессе ее обработки на станке, по сигналам, поступающим с нелинейньм элементов 77 и 78, пропорциональным деформациям заготовки,Bos никающим под действием продольной и поперечной составляющих силы резания, по сигналам, поступающим с нелинейных элементов 79 и 80, пропорциональным деформациям заготовки при данных продольном и поперечном соответственно перемещениях резца, формирует сигнал, пропорциональный деформациям заготовки, возникающим под действием нагрева заготовки и силы резания.

I 368908

При включенном устройстве на экране электронно-лучевой трубки, входящей в состав блока 9, формируется иэображение профиля заготовки, подлежащей обработке и светлого пятна, положение которого соответствует положению вершины резца относительно профиля заготовки.

10 Для контроля обучаемого за выполнением рационального режима резания инструктор, воздействуя через блок

I1, устанавливает ручки потенциометров элементов 30 — 33 в положения, 15 пропбрциональные заданным значениям твердости материала, частоты вращения шпинделя, подачи и глубины резания соответственно.

С помощью рукоятки 21 обучаемый

20 имитирует установку выбранной им частоты вращения шпинделя. При этом сигнал, пропорциональный положению рукоятки 21 установки частоты вращения шпинделя, с выхода датчика 25 поступает на вход узла 49, где преобразуется в напряжение, величина которого пропорциональна выбранной частоте вращения шпинделя.

Далее с помощью станции 19 обучае30 мый имитирует включение электродвигателя главного привода. После включения рукоятки 20 с выхода датчика

24 на вход узла 50 поступает сигнал, указывающий о подклочении шпинделя

З5 к коробке скоростей.

При этом узел 50 с помощью сигнала, поступающего íà его вход с выхода узла 49, пропорционального выбранной частоте вращения шпинделя, сигна40 ла, поступающего с выхода датчика 24, указывающего о подключении шпинделя к коробке скоростей, и сигнала, поступающего со станции 19, соответствующего включению электродвигателя

45 главного привода, формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный частоте вращения шпинделя.

Нелинейные элементы 67,68„ 69,73, 74,75,76,77,78,79,80 могут быть реализованы с помошью нелинейного преобразователя.

Сумматоры 70,71,72 могут быть реализованы с помощью решающего усилителя, выполняющего математическую операцию интегрирования нескольких переменных.

Блок 18 по сигналу, поступающему с блока 17, пропорциональному деформациям станка, резца и заготовки, по сигналу, поступающему с выхода сумматора 53, пропорциональному установленным параметрам резания, формирует сигнал, пропорциональный фактическим параметрам резания.

Блок 18 может быть реализован с помощью решающего усилителя, выполняющего математическую операцию интегрирования нескольких переменных.

Тренажер работает следующим образом.

Пусть необходимо отработать на тренажере навык управления подачами станка при обработке одностороннего конуса, закре*ленного своим основанием в патроне станка. Конус имеет следующие параметры: высота конуса равна 400 мм. наибольший и наименьший диаметры соответственно равны

78 и 68 мм, допускаемая шероховатость поверхности не более 2,5, Заготовка — точная отливка, имеющая форму конуса, материал — сталь углеродистая.

Эти данные инструктором сообщаются обучаемому, который должен определить сам и обеспечить рациональный режим резания, который соответствует глубине резания, равной 1,0мм, подаче, равной 0,2 мм/об, частоте вращения шпинделя, равной 630 об/мин.

Задача обучающегося состоит в следующем: определить рациональный режим резания; установить рукоятки переключения коробки скоростей и положение, соответствующее 630 об/мин шпинделя; установить заданную глубину резания I 0 мм у одного конца заготовки, осуществить процесс обработки конуса методом двух подач, выдерживая продольную подачу. не более

0,2 мм/об и обеспечивая постоянство глубины резания, равную 1 мм с учетом деформации технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь.

Узел 51 по сигналу, постуттающему

50 с выхода датчика 25, пропорциональному перемещению рукоятки 21 формирует на своем выходе в момент переключения скоростей сигнал, указывающий на факт переключения.

Воздействуя на ручки 22 и 23, обу. чаемый после подвода резца к вершине конуса управляет глубиной резания и подачей, перемещая резец в сторону основания конуса.

13

14

1368908

При этом узел 28 по сигналу, поступающему с выхода датчика 26, пропорциональному углу поворота ручки

22 формирует сигнал, пропорциональный продольному перемещению резца.

Узел 29 по сигналу, поступающему с выхода датчика 27, пропорциональному углу поворота ручки 23, формирует сигнал, пропорциональный поперечному перемещению резца.

Задатчик 34 по сигналам, поступающим с выхода блока 3, пропорциональным продольному и поперечному перемещению резца, вырабатывает сигналы, lS соответствующие профилю обрабатываемой детали.

Блок 9 по сигналам, поступающим с выхода задатчика 34, формирует иэображение профиля обрабатываемой детали. 2р

Блок 9 по сигналам, поступающим с выхода блока 3, пропорциональным продольному и поперечному перемещениям резца, формирует изображение светлого пятна, положение которого соответствует положению вершины резца относительно профиля обрабатываемой детали.

Нелинейный элемент 62 по сигналу, поступающему с выхода узла 28, про- ЭО порциональному продольному перемеш . нию резца, формирует в соответствии с заданным профилем заготовки на своем выходе сигнал, пропорциональный положению поверхности обрабатываемой заготовки.

45

Определитель 39 по сигналу, поступающему с выхода узла 37, пропорциональному скорости перемещения каретки, сигналу, поступающему с выхода блока 18, пропорциональному глубине

55 резания, сигналу, поступающему с элемента 30, пропорциональному заданному значению твердости материала, вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию, прикладываемому обучаемым к

Сумматор 53 сигнал, поступающий с выхода нелинейного элемента 52, пропорциональный положению поверхности обрабатываемой заготовки, вычитает иэ сигнала, поступающего с выхода узла 29, пропорционального поперечному перемещению резца, в соответствии с полученной разностью формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный установленным обучающимся параметрам резания.

Функциональный преобразователь 45, входящий в состав функционального преобразователя 7, по сигналу, поступающему с выхода узла 28, пропорциональному продольному перемещению резца, определяет расчетное значение скорости перемещения резца.

Функциональный преобразователь 46 по сигналу, поступающему с выхода узла 29, пропорциональному поперечному перемещению резца, определяет расчетное значение продольного перемещения резца.

Функциональный преобразователь

47 по сигналу, поступающему с выхода узла 28, пропорциональному продольному перемещению резца, определяет расчетное значение поперечного перемещения резца.

Узел 48 сигнал, поступающий с выхода узла 28, пропорциональный продольному перемещению резца, сравнивает с сигналом, поступающим с выхода функционального преобразователя 46, пропорциональным расчетному значению продольного перемещения резца, и в случае отклонения продольного перемещения резца от его расчетного значения вырабатывает сигнал нарушения точности выполнения управления, который регистрируется счетчиком 13.

Узел 37 по сигналу, поступающему с выхода узла 28, пропорциональному перемещению каретки, формирует сигнал, пропорциональный скорости перемещения каретки.

Узел 38 по сигналу, поступающему с выхода узла 28, пропорциональному перемещению салазок, формирует сигнал, пропорциональный скорости перемещения салазок.

Формирователь 12 по сигналу, поступающему с выхода функционального преобразователя 45, пропорциональному расчетному значению скорости перемещения резца, сигналу, поСтупающему с выхода узла 37, пропорциональному скорости перемещения каретки, сигналу, поступающему с выхода узла 38, пропорциональному скорости перемещения салазок, для устранения неправильных управляющих воздействий обучаемого на ручки 22 и 23, т.е. для предотвращения нарушения точности управления обучаемому формирует сигнал о необходимости корректировки обучаемым своих управляющих воздействий, который поступает на вход блока 9.

1368908

15 ручке 22 для преодоления продольной составляющей силы резания.

Определитель 40 по сигналу, поступающему с выхода узла 38, пропорциональному скорости перемещения салазок, сигналу, поступающему с выхода блока 18, пропорциональному глубине резания, сигналу, поступающему с элемента 30, пропорциональному заданному 10 значению твердости материала, вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию, прикладываемому обучаемым к ручке 23 для преодоления поперечной составляющей силы резания ° 15

Сумматор 41 по сигналу, поступающему с выхода узла 37, пропорциональ. ному скорости перемещения каретки, и сигналу, поступающему с выхода определителя 39, пропорциональному уси- 20 лию, прикладываемому обучающимся к ручке 22 для преодоления продольной составляющей силы резания, вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию, прикладываемому обучаемьм к ручке 22.

Сумматор 42, по сигналу, поступающему с выхода уэла 38, пропорциональному скорости йеремещения салазок, и сигналу, поступающему с выхода определителя 40, пропорциональному уси- ЗО лию, прикладываемому обучаемым к ручке 23 для преодоления поперечной составляющей силы резания, вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию, прикладываемому обучающимся к ручке 23.

Узел 43 по сигналу, поступающему с выхода сумматора 41, пропорциональному усилию, прикладываемому обучаемьи к ручке 22, изменяет величину усилия, прикладываемого обучаемым к 40 ручке 22 при обработке заготовки.

Нелинейный элемент 75 по сигналу, поступающему с выхода блока 15, пропорциональному продольной составляю- щей силы резания, формирует сигнал, пропорциональный деформации резца, возникающей под действием продольной составляющей силы резания.

Нелинейный элемент 76 по сигналу с выхода блока 15, пропорциональному поперечной составляющей силы резания, формирует сигнал, пропорциональный деформации резца, возникающей под действием поперечной составляющей силы резания.

Сумматор 71 по сигналаи, поступающим с выходов нелинейных элементов

68,75,76, пропорциональным размерному износу релсущей кромки резца и деформациям резца под действием нагрева резца, деформацияи резца, возникающим под действием продольной составляющей силы резания, деформациям, резца, возникающим под действием поперечной составляющей силы резания, соответственно, формирует сигнал пропорциональный деформациям резца, 45

Узел 44 имитации по сигналу, поступающему с выхода сумматора 42, пропорциональному усилию, прикладываемому обучаемьм к ручке 23, изменяет величину усилия, прикладываемого обучаемым к ручке 23 при обработке заготовки

Одновременно с этим нелинейный элемент 67 по сигналу, поступающему с выхода датчика 10, пропорциональному продолжительности обработки saготовки на станке, формирует сигнал, пропорциональный деформации станка, возникающей под действием нагрева станка, Нелинейный элемент 73 по сигналу, поступающему с выхода блока 15, пропорциональному продольной составляющей силы резания, формирует сигнал, пропорциональный деформации станка, возникающей под действием продольной составляющей силы резания.

Нелинейный элемент 74 по сигналу, поступающему с выхода блока 15, пропорциональному поперечной составляющей силы резания, формирует сигнал, пропорциональный деформации станка, возникающий под действием поперечной составляющей силы резания.

Сумматор 70 по сигналам, поступающим с выходов нелинейных элементов

73,74,67, пропорциональным деформа циям станка, возникающим под действием продольной составляющей силы резания, под действием поперечной составляющей силы резания, под действием нагрева станка формирует сигнал, пропорциональный деформациям станка, возникающим под действием нагрева станка и силы резания.

Нелинейный элемент 68 по сигналу, поступающему с выхода датчика 10, пропорциональному продолжительности обработки заготовки на станке, формирует сигнал, пропорциональный размерному износу режущей кромки резца и деформациям резца под действием нагрева резца °

18

17

1368908 возникающим под действием нагрева резца и силы резания, и размерному износу режущей кромки резца.

Нелинейный элемент 69 по сигналу, поступающему с выхода датчика 10,пропорциональному продолжительности обработки заготовки на станке, формирует сигнал, пропорциональный деформациям заготовки, возникающим под действием нагрева заготовки в процессе ее обработки на станке.

Нелинейный элемент 77 по сигналу, поступающему с выхода блока 15, пропорциональному продольной составляющей силы резания, формирует сигнал, пропорциональный деформации заготовки, возникающей под действием продольной составляющей силы резания.

Нелинейный элемент 78 по сигналу, поступающему с выхода блока 15, пропорциональному поперечной составляющей силы резания, формирует сигнал, пропорциональный деформации заготовки, возникающей под действием поперечной составляющей силы резания °

Нелинейный элемент 79 по сигналу, поступающему с выхода блока 3, пропорциональному продольному перемещению резца, формирует сигнал, пропс циональный возникающей при продольном перемещении резца деформации заготовки, Нелинейный элемент 80 по.сигналу, поступающему с выхода блока 3, пропорциональному поперечному перемещению резца, формирует сигнал, пропорциональный возникающей при поперечном перемещении резца деформации заготовки.

Сумматор 72 по сигналу, поступающему с нелинейного элемента 69, пропорциональному деформациям заготов" ки, возникающим под действием нагрева заготовки в процессе ее обработки на станке, по сигналам, поступающим с нелинейных элементов 77,78, пропорциональным деформациям заготовки,возникающйм под действием продольной и поперечной соответственно составляющих силы резания, по сигналам, поступающим с нелинейных элементов 79,80, пропорциональным деформациям заготовки при данных продольным и поперечном соответственно перемещениях резца, формирует сигнал, пропорциональный деформациям заготовки, возникающим под действием нагрева заготовки и силы резания.

55 ходах блока 3, пропорциональные продольному и поперечному перемещениям резца. Эти сигналы, поступая на входы нелинейных элементов 79,80, формируют на их выходах новые значения сигналов, пропорциональных возникающим при продольном и поперечном соответственно перемещениях резца деформациям заготовки.

Сумматоры 70, 71 для новых значений сигналов, пропорциональных деформациям станка, возникающим под действием нагрева станка, размерному износу режущей кромки резца и деформациям резца под действием нагвева резБлок 18 по сигналу, поступающему с выхода блока 17, пропорциональному деформациям станка, резца и заготовки, по сигналу, поступающему с выхода сумматора 53, пропорциональному установленным параметрам резания, формирует сигнал, пропорциональный фактическим параметрам резания.

10 В результате возникшей деформации технологической системы станок-приспособление-инструмент деталь фактические параметры резания — глубина резания и подача, окажутся меньшими

15 их установленных значений. Поэтому для поддержания рационального режима резания и получения заданной точности обработки конуса обучающийся с учетом возникающей деформации техно20 логической системы станок-приспособление-инструмент-деталь корректирует свои управляющие воздействия на входящие в состав блока ручки 22 и

23 так, чтобы отличие фактических па25 раметров резания от установленных значений было минимальным.

По мере обработки заготовки на станке сигнал на выходе датчика 10 пропорциональный продолжительности

30 обработки заготовки на станке, увеличивается и, поступая на входы нелинейных элементов 67,68,69, формирует на нх выходах новые значения сигналов, пропорциональных деформации станка, возникающей под действием нагрева станка, размерному износу режущей кромки резца и деформациям резца под действием нагрева резца, деформациям заготовки, возникающим

40 под дейст нем нагрева заготовки в процессе ее обработки на станке.

Одновременно с этим по мере приближения резца к основанию конуса изменяются значения сигналов на вы1368908

5Р

55 ца, поступающих на их входы с нелинейных элементов 67 и 68 соответственно, определяют новые значения сигналов, пропорциональных деформациям

5 станка, возникающим под действием нагрева станка инструмента и деформациям резца, возникающим под действием нагрева резца и силы резания, и размерному износу режущей кромки резца. Ip

Сумматор 72 для новых значений сигналов, пропорциональных деформациям заготовки, возникающим под действием нагрева заготовки в процессе ее обработки на станке, поступающих 15 с нелинейного элемента 69, и сигналов, пропорциональных возникающим при продольном и поперечном перемещениях резца деформациям заготовки, поступающих с нелинейных элементов 79, 80 2р соответственно, определяет новое значение сигнала, пропорционального деформациям заготовки, возникающим под действием нагрева заготовки и силы резания. 25

Блок IS по новым значениям сигналов, пропорциональных деформациям станка, возникающим под действием нагрева станка, инструмента, деформациям резца, возникающим под действием 30 нагрева резца и силы резания, и размерному износу режущей кромки резца, деформациям заготовки и силе резания, и поступающих с выхода сумматоров 70, 71,72 определяет новое значение сигнала, пропорционального фактическим параметрам резания.

Обучаемый с учетом изменившейся величины деформации технологической системы станок-приспособление-инстру- 4р мент-деталь снова скорректирует свои управляющие воздействия на входящие в состав блока ручки 22 и 23 для устранения несоответствия между фактическими и установленными параметра- 45 ми резания.

В случае ошибочных действий обучаемого, заключающихся в переключении скорости рукояткой 2) при включении рукояткой 20 фрикционной муфты, сигнал с выхода узла 5I поступает на один вход ключа 63. При этом на другой вход ключа 63 поступает сигнал с выхода узла 50. В результате действия этих двух сигналов ключ 63 на своем выходе вырабатывает сигнал и подает его на вход блока 9, который сигнализирует об ошибке в переключении скоростей, допущенной обучающимся е

Одновременно с этим узел 60 сигнал, пропорциональный частоте вращения шпинделя и поступающий на один его вход с выхода узла 50, сравнивает с сигналом, пропорциональньм заданному значению частоты вращения шпинделя и поступающим на его другой вход с элемента 31. При несоответствии частоты вращения шпинделя ее заданному значению узел 60 на своем выходе формирует сигнал, поступающий на один вход ключа 64.

Ключи 64 — 66 находятся в открытом состоянии, так как на их другие коммутирунщие входы поступает сигнал с элемента 33. Этот же сигнал с элемента 33 поступает на вход инвертора 59, поэтому сигнал, сформированный на его входе закроет ключи 55 и

56. Сигнал с выхода ключа 64, сигналиэирующий об ошибке, допущенной обучающимся в выборе частоты вращения шпинделя, поступает на вход блока 9, который индицирует данную ошибку.

Узел 62 сигнал, пропорциональный подаче и поступающий на его вход с выхода узла 37, сравнивает с сигналом, пропорциональным заданному эна чению подачи и поступающим на его вход с элемента 32. При несоответствии подачи ее заданному значению узел 62 на своем выходе формирует сигнал, поступающий на один вход ключа бб. Сигнал с выхода открытого ключа 66, сигнализирующий об ошибке, допущенной обучаемым в вьщерживании подачи поступает через выход блока

8 определения ошибок на первый вход блока 9 индикации, который индицирует данную ошибку.

Далее узел 6) сигнал, пропорциональный глубине резания и поступающий с выхода блока IS, сравнивает с сигналом, пропорциональным, заданному значению глубиной резания и поступающим с элемента 33. В случае больших отклонений фактических параметров резания от заданных узел 6I формирует сигнал (ошибку), поступающий через открытый ключ 65 на вход блока 9 для предупреждения обучающегося о его неверных корректирующих воздействиях по управлению кареткой и салазками при устранении влияния деформации технологической системы станок22

21

l368908.приспособление-инструмент-деталь на точность обработки детали.

Предлагаемое устройство позволяет также отрабатывать первоначальные навыки управления станком. Так как в этом случае обучение происходит без операции обработки детали, то инструк. тор не задает режим обработки. Поэтому отсутствие в этом случае сигна- 10 ла на выходе элемента 33 приведет к появлению на выходе инвертора 59 сигнала, открывающего ключи 55, 56, и блок 8 будет выявлять неточности при обегании резцом заданного профиля де- 15 тали в том же порядке, как и в известном устройстве.

Так арифметический узел 57 определяет абсолютную величину и знак от- клонения продольного перемещения рез 20 ца, поступающего с выхода узла 28 от расчетного значения продольного перемещения резца, поступающего с выхода функционального преобразователя 46, и через ключ 55 выдает на вход блока 9. !

Арифметический узел 58 определяет абсолютную величину и знак отклонения поперечного перемещения резца, по-. у- 30 пающего с выхода узла 29, от расчетного значения, поступающего с выхода функционального преобразователя 47 и через ключ 56 выдает на вход блока 9.

Ключи 64 — 66 ввиду отсутствия на их других входах сигнала, снимаемого с элемента 33, закрыты.

Таким образом, в течение всего процесса обработки заготовки на стан- 4О ке для поддержания рационального режима резания и получения заданной точности обработки детали обучающийся постоянно корректирует на величину возникающей деформации технологи- 45 ческой системы станок-приспособлениеинструмент-деталь свои управляющие воздействия на ручки перемещений каретки ь| салазок, тем самым отрабатывая сложный навык управления токарным станком с учетом влияния деформаций станка, резца,зат отовки и размерного износа режущей кромки резца на точность обработки детали.

Использование предлагаемого устройства позволяет обучаемому значительно быстрее приобрести навыки управления металлорежущим станком при обработке детали с учетом деформации технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения может быть получен за счет ускорения процесса обучения и снижения затрат на обучение рабочих, формула изобретения

Тренажер токаря, содержащий блок органов ручного управления, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами блока датчиков, выходы первой группы которого подключены к соответствующим входам блока моделирования перемещений рабочего органа, а выходы второй группык соответствующим информационным входам блока моделирования электропривода, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом блока органов ручного управления, а входы возмещающих воздействий которого подключены к соответствующим выходам блока имитации внешних воздействий, блок формирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока имитации внешних воздействий, входы первой группы — с соответствующими выходами блока определения реакций обучаемого, а входы второй группы — с соответствующими выходами блока моделирования скорости перемещений, входы которого подключены к соответствующим выходам блока моделирования перемещений рабочего органа, соединенным с соответствующими входами первой грунпы блока управления учебной информации и блока определения ошибок и соответствующими входами функционального преобразователя, блока определения установленных параметров резания и бита задания уставок, выходы первой группы которого подключены к соответствующим входам второй группы блока предъявления учебной информации, выходы второй группы — к соответствующим входам второй группы блока определения ошибок, а выход — к первому входу блока определения реакций обучаемого, второй вход которого соединен с одним иэ выходов блока моделирования скорости перемещений, подключенным к первому входу блока определения ошибок, входы третьей группы которого

1368908 соединены с соответствующими информационными выходами функционального преобразователя, а входы четвертой группы — с соответствующими выходами блока моделирования электропрнвода, один выход функционального преобразователя подключен к управляющему входу формирователя сигналов консультативной информации, а другой выход — к входу счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления учебной информации, входы третьей группы которого подключены к соответствующим выходам блока определения ошибок, второй выход — к выходу датчика времени, а третий вход — к выходу формирователя сигналов консультативной информации, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами блока моделирования скорости перемещений, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера, в него введены блок интегрирования и блок моделирования деформаций станка, резца и заготовки, содержащей пять групп не5

25 линейных элементов и три сумматора, выходы которых подключены к одному входу блока интегрирования, другой вход которого соединен с выходом блока определения установленных параметров резания, а выход — к второму входу блока определения ошибок и к третьему входу блока определения реакций обучаемого, входы нелинейных элементов первой группы соединены с выходом датчика времени, и выходы — соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего сумматоров, входы нелийейных элементов второй, третьей и четвертой групп подключены к соответствующим выходам блока определения реакций обучаемого, а выходы— соответственно к информационным входам первого и второго сумматоров и к информационным входам первой группы третьего сумматора, информационные входы третьей группы которого подключены к выходам соответствующих нелинейных элементов пятой группы, входы которых соединены с соответствующими входами блока моделирования перемещений рабочего органа.

1368908 8ыюдд

&юга Ю определен

pnr yvd обучаемого

)f лердп у шкоду

&dilly д определения рыл юиигел иг лараиетроб резания

E /выгоду бЖМ0 1 моФюи,юданМ Рергжщьюю рабочем органа

Составитель А.Карпов

Редактор С.Патрушева ТехредЛ.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 300/52 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж.-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4