概述

机床上下料是工业机器人非常常见的一种应用，这种应用往往出现在生产线上，机器人将输送带上传送来的工件安装到数控机床上，然后再把加工好的工件取下放置到输送带上，同时机器人还对数控机床进行间接的启动、停止运行控制。

数控机床作为一种独立的制造加工设备，它的每一个运动机构都是由独立的伺服电机或液压装置进行驱动。在ROBOGUIDE软件中，对于这种独立的数控加工设备，它的运动机构也是通过一个一个的虚拟电机控制。但是，与真实的数控机床不同的是，在ROBOGUIDE软件中，数控机床的控制系统只能是机器人，而现实中的数控机床是由自身的CNC系统单独进行控制。

本期，以FANUC数控铣床为例介绍一下ROBOGUIDE软件机床设备运动机构的制作方法。

从模型库添加数控铣床

由于FANUC厂商本身也是数控机床制造商，因此ROBOGUIDE软件自身的模型库中也集成了FANUC数控机床，可以直接导入虚拟仿真环境中使用。

软件“Cell”下拉菜单中依次选择“Add Machine”→“CAD Library”，在弹出的Image Librarian对话框中，选择合适的数控铣床模型，本例程选择为“CNCMachine1”。

在弹出的数控铣床属性设置对话框中设置铣床在仿真环境中的布局位置，设置完成后勾选“Lock All Location Values”，锁定位置设定值。数控铣床模型在机器人生产线的仿真环境中的布局效果如下图所示。

导入数控铣刀模型

ROBOGUIDE软件模型库中的数控机床只提供了数控铣床的本体模型，而没有提供数控铣刀模型，因此需要仿真人员从外部导入。

准备好数控铣刀模型，在导入仿真环境之前，为了减少在仿真软件中的坐标数据转换计算量，需要在机械设计软件中修改铣刀的设计原点。修改原则是铣刀的端面与设计坐标系的XY轴形成的平面重合，铣刀的中心轴与设计坐标系的Z轴重合，然后将修改后的铣刀模型导出为*.igs格式文件。具体修改方法可以参考之前发布的文章《ROBOGUIDE软件：机器人气动抓手运动机构制作》相关章节内容。

软件左侧的“Cell Browser”中展开添加的数控铣床仿真资源节点CNCMachining，然后在铣床垂直运动轴Z-Axis节点上右击鼠标，在弹出的快捷菜单中依次选择“Add Link”→“CAD File”，模型选择对话框中选择导出的IGS格式铣刀模型文件。

外部模型导入ROBOGUIDE软件之后，软件会在仿真项目文件目录中自动生成*.CSB格式模型文件。为了提高外部模型的兼容性，降低仿真时对PC的资源占用，外部模型第一次导入完成后，通常会使用自动生成的*.CSB格式模型文件替换原始模型文件。在弹出的铣刀属性对话框的“Link CAD”属性标签下重新导入生成的*.CSB格式铣刀模型文件。同时，在Location属性区域中设定铣刀模型位置，使其安装到铣床垂直运动轴上。

点击“General”属性标签，在Axis Origin属性区域下调整铣刀驱动电机模型旋转轴线与铣刀模型旋转轴线重合，以保证驱动电机驱动铣刀旋转时不发生偏心运动。

数控铣床运动机构制作

ROBOGUIDE软件中所有设备运动机构都是通过软件系统指定的电机驱动的，运动机构制作本质上就是配置驱动电机的属性参数，包括电机位置坐标数据、运动属性参数、控制信号等。设备的每个零部件由一台单独的电机驱动，对于数控铣床这种具备多个运动零部件的设备，就需要对每一个零部件的驱动电机都进行属性参数配置。

左侧的“Cell Browser”中展开数控铣床仿真资源节点CNCMachining，然后双击铣床自动门Door，弹出自动门属性配置对话框。

点击“Motion”属性标签，然后为自动门配置驱动电机的相关属性参数，包括Motion Control、Axis Type、Speed、Inputs、Outputs，它们分别对应驱动电机的运动控制类型、运动轴类型、运行速度衡量类型以及运行持续时间、控制信号、反馈信号。自动门的驱动电机“Motion”属性详细配置参数如下图所示。

数控铣床工作台Table驱动电机“Motion”属性详细配置参数如下图所示。

数控铣床横向运动机构Y-Axis驱动电机“Motion”属性详细配置参数如下图所示。

数控铣床纵向运动机构Z-Axis驱动电机“Motion”属性详细配置参数如下图所示。

数控铣床铣刀运动机构Link1驱动电机“Motion”属性详细配置参数如下图所示。可以看出在数控铣床众多的运动机构中，只有铣刀属于旋转运动类型，其他的机构都是直线运动类型。

注：首次在“Motion”属性标签下配置完设备的运动参数与控制信号后，设备的驱动电机模型会在软件工作区自动显示，仿真人员可以在“General”属性标签下取消选择“Motor Visible”选项，然后点击“Apply”按钮，电机模型即可隐藏。默认情况下，“Motor Visible”选项是不可见的。

机器人示教编程

按照数控铣床的运行流程，在机器人虚拟示教器中编写数控铣床仿真运行控制程序。当然，由于是仿真运行，机床运动只是一个动画元素而已。因此，编写的控制程序只要能够说明数控机床在运行即可，没有必要把所有的运行动作都编写出来。在真实的仿真项目中，一般也只是考察机器人与数控机床之间的可达性、干涉情况，以及数控机床运行时间在整体运行时间中的比重。

下图是数控机床仿真运行控制程序的1~20行程序指令。

数控机床仿真运行控制程序的21~30行程序指令如下图所示。

仿真运行

由于本案例中的数控铣床是在具有两台机器人的生产线中，而数控铣床是由一台机器人独立控制的，因此要想单独对数控铣床进行仿真运行，就需要将另外一台机器人仿真运行功能屏蔽。

“Test-Run”菜单栏下选择“Run Configuration”，或在“Cycle Start” 按钮的下拉菜单中选择“Run Configuration”，弹出Run Configuration对话框。在不需要运行的机器人控制器后选择“Bypassed”，只留下能够控制数控铣床运行的机器人控制器为“Run”，这样就可以把不需要仿真运行的机器人屏蔽掉。

选择编写的机器人程序，然后点击“Cycle Start” 按钮，可以看到数控机床按照编写的控制程序仿真运行，直到程序运行结束为止，运行效果如下所示。

The End

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