我做過的機(jī)器人：立式銑床

劉之怡

也許你會(huì)對立式銑床是否為機(jī)器“人”感到疑惑，其實(shí)國際上至今還沒有被普遍認(rèn)同的“機(jī)器人”的定義，?但根據(jù)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織給出的較被廣泛接受的定義，“機(jī)器人”是一種能夠通過編程和自動(dòng)控制來執(zhí)行作業(yè)或移動(dòng)任務(wù)的機(jī)器，你會(huì)發(fā)現(xiàn)無人機(jī)、機(jī)械臂等是機(jī)器人，而我搭建的立式銑床也是機(jī)器人。

先簡單介紹一下銑床：銑床主要指用銑刀在工件上加工多種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件（和）銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。銑床主要組成部分有：立銑頭、主軸、工作臺(tái)、床鞍、升降臺(tái)、床身、底座。

銑床的運(yùn)動(dòng)分兩種形式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)。

銑床至關(guān)重要的就是絲杠平動(dòng)裝置，它將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)。

我參考STP?Viewer，組裝一個(gè)立式銑床，然后進(jìn)行電路連接，并且于工作臺(tái)在?X?軸正向的極限位置安裝一個(gè)觸碰傳感器作為限位，立銑頭在?Y?軸正向的極限位置安裝一個(gè)觸碰傳感器作為限位。

然后按如下步驟寫出程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模擬加工的工作：

第一步（復(fù)位）：工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到?X?正向極限位置（控制?1?號(hào)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到工作臺(tái)碰到限位的觸碰傳感器停止）;銑頭運(yùn)動(dòng)到?Y?正向極限位置（控制?2?號(hào)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到洗頭碰到限位的觸碰傳感器停止），工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到?Y?正向極限位置（控制?4?號(hào)電機(jī)）;

第二步：工作臺(tái)在一號(hào)電機(jī)所在的絲杠上向-X?方向運(yùn)動(dòng)，其中心位置與銑頭的中心位置在同一平面上（控制?1?號(hào)電機(jī)）;工作臺(tái)在一號(hào)電機(jī)所在的絲杠上向-Y?方向運(yùn)動(dòng)，其中位置與銑頭的中心位置在同一直線上（控制?1?號(hào)電機(jī)）;銑頭開始旋轉(zhuǎn)（控制?3?號(hào)電機(jī)）;

第三步：銑頭-Z?方向移動(dòng)，移動(dòng)到?2?號(hào)電機(jī)所在絲杠的中間位置停止（控制?2?號(hào)電機(jī)）;工作臺(tái)在+X?與-X?方向各勻速移動(dòng)?1S?的時(shí)間（控制?1?號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)延遲各?1s）;工作臺(tái)在+Y?與-Y?方向各移動(dòng)一段距離（控制?4?號(hào)舵機(jī)順時(shí)針、逆時(shí)針各旋轉(zhuǎn)一定的角度）;

第四步：銑頭在-Z?向移動(dòng)?1s（控制?2?號(hào)電機(jī)旋轉(zhuǎn)?1s），暫停?0.3s;銑頭在+Z?向移動(dòng)?1s?（控制?2?號(hào)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)?1s）;工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)重復(fù)第三步中工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng);

第五步：復(fù)位，回到第一步中的位置。

將程序燒錄到?Basra?中之后觀察其實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果是否有問題。記得第一次實(shí)踐時(shí)，我因?yàn)閷⑺奶?hào)舵機(jī)的接線插反而導(dǎo)致工作臺(tái)復(fù)位時(shí)向X?負(fù)向極限位置運(yùn)動(dòng)。

這次的銑床安裝，讓我收益頗多。其中，零件組裝部分我花費(fèi)時(shí)間最多，在不斷組裝拆解的過程中，我的意志力得到鍛煉，解決困難的勇氣也增強(qiáng)了許多，對于機(jī)械零件的類型和組裝順序有了更深入的理解。同時(shí)，我看建模圖紙的能力也隨之增強(qiáng)，還學(xué)會(huì)了STP?Viewer的使用方法。除此之外，電機(jī)的使用和ardnino的使用，對我程序編寫的能力也有所提高。銑床的搭建不僅培養(yǎng)了我對物理動(dòng)力學(xué)及機(jī)械控制的興趣，還使我學(xué)到了許多課本之外的知識(shí)。作出這樣一個(gè)靈活的銑床（在X、Y、Z軸平動(dòng)，Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)），我從心底里感到滿足與欣喜！

你也許會(huì)疑問：一個(gè)沒有銑刀，無法對工件進(jìn)行銑削加工的銑床制作出來有何意義？是的，我的銑床的實(shí)用價(jià)值相比工廠制作的要低很多，但是它可以由電腦控制自動(dòng)運(yùn)作，而工廠制作出來的銑床則需要人親手運(yùn)作，這是我嘗試從機(jī)械化走向自動(dòng)化的一大步。

責(zé)任編輯：宋明晏