【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要關(guān)心其它各段的內(nèi)容。 從 DXF 文件中 ENTITIES 段中的組碼和組值的存放格式可知，在從 DXF 文件中提取圖線信息時(shí)，首先，找到 ENTITIES 段，再判斷是否有“ LINE”或“ ARC ”。找到這兩者之一后，就可以按照相關(guān)信息的存放順序，跳過(guò)冗余行，來(lái)提取有用的 圖線 信息。 在本軟件中，只對(duì)直線（ LINE），圓（ CIRCLE）及其圓?。?ARC）三種基本實(shí)體進(jìn)行提取與識(shí)別。 ※ 特別注意，在 DXF 文件中，對(duì)于圓弧 ARC 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都是以逆時(shí)針?lè)较?來(lái)識(shí)別的，故圓弧的起始角與中止角的記錄與實(shí)際繪制圖形時(shí)的起始角與中止角不一定吻合（逆時(shí)針繪制時(shí)相同）。 DXF 文件的讀取保存模塊 首先，根據(jù)從打開(kāi)文件對(duì)話框中選定的文件，獲得的文件名，打開(kāi)該文件。 讀取文件內(nèi)容，將內(nèi)容按照行保存在字符數(shù)組中。程序流程圖如圖 41 所示。 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 9 其次，要將保存在字符數(shù)組中的文件內(nèi)容解析為實(shí)體數(shù)組（函數(shù) StorageFileData()）?？紤]到 DXF 文件中包含 的圖線信息主要為直線 、 圓 、 圓弧等，對(duì)于直線，只需要提取其起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)即可；對(duì)于圓，則要得到其圓心坐標(biāo)和半徑；對(duì)于圓弧，要提取的信息為圓弧的圓心坐標(biāo) 、 半徑 、 圓弧的起始角度和終止角度。在儲(chǔ)存這些圖線信息時(shí)，等于文件大 小 行數(shù)不小于 0 不等于文件大小 不等于 0 等于 0 開(kāi) 始 通過(guò)文件打開(kāi)對(duì)話框 ,選取文件名并打開(kāi) 獲取文件大小 聲明文件大小的內(nèi)存空間 顯示消息框 “文件內(nèi)容為空 !” 文件讀取至內(nèi)存 解析文件內(nèi)容，以回車(chē)換行作為分割，將每一行存入字符數(shù)組 文件解析行數(shù) 關(guān) 閉 文 件 將字符數(shù)組中的文件內(nèi)容解析，保存在實(shí)體數(shù)組 結(jié) 束 顯示消息框 “文件讀取錯(cuò)誤 !” 行數(shù)小于 0 顯示消息框 “文件不完全，可能被損壞 !” 關(guān) 閉 文 件 圖 41 從文件中讀取數(shù)據(jù)并按行保存 部分流 程圖 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 10 要定義相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體，最后為這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體創(chuàng)建一個(gè)類，以統(tǒng)一管理。下面為各結(jié)構(gòu)體及類的說(shuō)明： //點(diǎn)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義，用來(lái)存儲(chǔ)圖線中的點(diǎn)的坐標(biāo) typedef struct target_point { double xAxes。 //點(diǎn)的 X 坐標(biāo) double yAxes。 //點(diǎn)的 Y 坐標(biāo) double zAxes。 //點(diǎn)的 Z 坐標(biāo)（在計(jì)算過(guò)程中不用，因?yàn)? 是平面圖形，但讀取數(shù)據(jù)時(shí)要考慮它） } Cpt。 //線的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義 ,用來(lái)存儲(chǔ)直線的信息（起點(diǎn)和終點(diǎn)） typedef struct target_line { Cpt pLStart。 //直線起點(diǎn) Cpt pLEnd。 //直線終點(diǎn) } Cln。 //圓的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義，存儲(chǔ)圓的信息和圓弧的部分信息 typedef struct target_circle { Cpt pCCenter。 //圓心（圓弧的圓心）坐標(biāo) double rRadius。 //圓的（圓弧的）半徑 } Ccl。 //圓弧的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義 typedef struct target_arc { Ccl arcCircle。 double sAngle。 //圓弧的起始角度 double eAngle。 //圓弧的終止角度 } Carc。 //實(shí)體類型（將 DXF 文件中的每個(gè)圖線看作是一個(gè)實(shí)體） typedef struct target_entity { int entType。 Cln entLine。 Ccl entCircle。 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 11 Carc entArc。 } Entity。 //實(shí)體類的定義，這是 C++中特有的，利用了 C++的優(yōu)點(diǎn) class CEntity { public: CEntity()。 virtual ~CEntity()。 public: //實(shí)體變量定義 Entity m_Entity。 }。 程序的流程圖如圖 42 所示。 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 12 圖 42 將保存在字符數(shù)組中的文件內(nèi)容解析為實(shí)體數(shù)組部分流程圖 原始軌跡的顯示模塊 對(duì)于直線，從文件中得到其起點(diǎn)和終點(diǎn)，調(diào)用自定義的畫(huà)直線的函數(shù)DrawLine(tmpEntity,pDC)將直線畫(huà)出；對(duì)于圓弧，根據(jù)從文件中得到的圓弧的相關(guān)數(shù)據(jù)，用自定義的函數(shù) DrawArc(tmpEntity,pDC)將其畫(huà)出。 否 否 否 否 到文件結(jié)束標(biāo)記，或者數(shù)組下標(biāo)不小于文件總行數(shù) 是 是 下標(biāo)增 1 “ LINE” “ ARC” “ CIRCLE” 否 否 是 保存直線實(shí)體至實(shí)體數(shù)組 保存圓弧實(shí)體至實(shí)體數(shù)組 保存圓實(shí)體至實(shí)體數(shù)組 是 是 是 結(jié) 束 開(kāi) 始 該行是 ”ENTITIES” 下標(biāo)增 1 到 ”ENDSEC”或者數(shù)組下標(biāo)小于文件總行數(shù) NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 13 這部分的程序比較簡(jiǎn)單，流程圖如下 圖 43 所示。 圖 43 原始軌跡顯示 模塊流程圖 小結(jié) 本部分通過(guò) DXF文件的讀取保存模塊和原始軌跡的顯示模塊實(shí)現(xiàn)了 CAD模塊的部分功能，使用戶可以直觀的從軟件界面上看到在 AutoCAD 下繪制的零件圖。這其間， DXF起到了橋梁的作用，它為圖形信息在 AutoCAD 和第三方軟件之間進(jìn)行交換傳輸提供了一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的解決辦法。本部分主要代碼見(jiàn)附錄。 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 14 五、刀具半徑補(bǔ)償概念及原理 ※ 本章關(guān)于刀具半徑補(bǔ)償?shù)乃惴▍⒖剂酥軙詵|師兄關(guān)于 C 功能刀具半徑補(bǔ)償?shù)难芯恐械乃惴ā?[1] 刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍? 刀具補(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，這 里討論刀具半徑補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)問(wèn)題。為了方便零件加工程序編制，程編軌跡為零件輪廓軌跡，而數(shù)控系統(tǒng)（ CNC 系統(tǒng)）控制刀具移動(dòng)的軌跡為刀具中心軌跡。由于刀具半徑的存在，零件的輪廓軌跡與刀具中心軌跡不相重合。為了加工出符合圖紙要求的零件輪廓，必須進(jìn)行刀具半徑偏移。這個(gè)問(wèn)題有兩種解決辦法：一種是由編程人員按照零件的幾何形狀尺寸及刀具半徑大小人工計(jì)算刀具中心軌跡，然后再按刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡編制加工程序；另一種方法是由編程人員按照零件實(shí)際輪廓尺寸編制加工程序，并在程序中指明刀具參數(shù)及走刀方式，由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)完成刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡 的計(jì)算。前一種方法繁瑣 、 工作量大，已不采用。第二種方法具有很大的靈活性，既可以減輕編程人員的計(jì)算工作量，又允許實(shí)際加工中根據(jù)具體情況選擇適宜的刀具，現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)都具有自動(dòng)計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡的功能，這種功能稱之為刀具半徑補(bǔ)償功能。 數(shù)控系統(tǒng)中 C 功能刀具補(bǔ)償功能的實(shí)現(xiàn)方法 只有 B 刀具半徑補(bǔ)償功能的 CNC 系統(tǒng) ,在數(shù)控加工時(shí)，采取讀一段，算一段，走一段的控制方法。因此，無(wú)法估計(jì)由于刀具半徑補(bǔ)償所造成的下一段加工軌跡對(duì)本段加工軌跡的影響 。為了解決這一問(wèn)題，需要在計(jì)算完本段程編軌跡之后，提前將下一段程序讀 入，然后根據(jù)它們之間轉(zhuǎn)接的具體情況，求得本段程序的刀具中心軌跡。按照這一思路，具有 C 刀具半徑補(bǔ)償功能的 CNC 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置多個(gè)數(shù)據(jù)寄存區(qū)。如圖 51 所示： 圖 51帶 C功能刀補(bǔ)的 CNC系統(tǒng) 的工作流程圖 緩沖寄存器（ BS） 刀具補(bǔ)償緩沖區(qū)（ CS） 輸出寄存區(qū)（ OS） 工作寄存器（ AS） NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 15 系統(tǒng)起動(dòng)后，第一段程序被讀入 BS 中，并在 BS 中算出第一段程序的程編軌跡，然后將其送到 CS 暫存。再將第二段程序讀入 BS 中，并計(jì)算出第二段程序的程編軌跡。接下來(lái)對(duì)第一 、第二段程編軌跡的連接 方式進(jìn)行判別，根據(jù)判別結(jié)果確定 CS 中的第一段程序的刀具中心軌跡。將第一段程序的刀具中心軌跡數(shù)據(jù)由 CS 送入 AS，第二段程編軌跡數(shù)據(jù)由 BS 送入 CS。 AS 的內(nèi)容送到 OS 中進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果送出，進(jìn)行位置控制。利用插補(bǔ)間隙，將第三段程序數(shù)據(jù)送入 BS,并計(jì)算其程編軌跡。隨后，對(duì)第二、第三段程編軌跡的連接方式進(jìn)行判別，并根據(jù)判別結(jié)果確定 CS 中第二段程序的刀具中心軌跡。如此依次進(jìn)行下去。在 C刀具半徑補(bǔ)償工作狀態(tài)下， CNC 裝置內(nèi)總是存有三個(gè)程序段的參數(shù)。 C 功能刀補(bǔ)中程序段間的轉(zhuǎn)接 要實(shí)現(xiàn) C 刀具半徑補(bǔ)償功 能，首先要對(duì)相鄰程編軌跡的轉(zhuǎn)接線型和轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型進(jìn)行判別，然后才能根據(jù)轉(zhuǎn)接線型和轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型調(diào)用相應(yīng)的計(jì)算公式，在已知原始程編軌跡的基礎(chǔ)上，計(jì)算出刀具中心軌跡。對(duì)于具有直線 、 圓弧插補(bǔ)功能的 CNC 系統(tǒng)，其相鄰兩段程編軌跡不外乎有以下幾種轉(zhuǎn)接線型： ①直線與直線轉(zhuǎn)接； ②直線與圓弧轉(zhuǎn)接； ③ 圓弧與直線轉(zhuǎn)接； ④圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接。 相鄰兩段程編軌跡矢量間夾角的不同，刀具半徑補(bǔ)償方式的不同 ,即左刀補(bǔ)或右刀補(bǔ)（ G41 或 G42），對(duì)應(yīng)的刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型也不同，概括起來(lái)有三種轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型，即縮短型 、 伸長(zhǎng)型和插入型 。 伸長(zhǎng)型轉(zhuǎn)接即是刀具中心軌跡相對(duì)于程編軌跡伸長(zhǎng)了一定的長(zhǎng)度。 縮短型轉(zhuǎn)接則是指刀具軌跡相對(duì)于程編軌跡縮短了一定長(zhǎng)度。 如圖 52 所示情況，若仍按照伸長(zhǎng)型轉(zhuǎn)接那樣，將 SC、 DC39。延長(zhǎng)相交，勢(shì)必會(huì)增加刀具非切削行程的時(shí)間。因此，采取如下做法：將前后程序段刀具中心軌跡分別延長(zhǎng) BC 和 C39。D，且令BC=C39。D=AB=AD。再在中間插入過(guò)渡直線段 CC39。這樣刀具中心除了沿原來(lái)的程編軌跡伸長(zhǎng)一個(gè)刀具半徑外，還增加了一個(gè)沿直線 CC39。的移動(dòng)。對(duì)于原來(lái)的程序段，等于中間再插入一個(gè)程序段。因此稱這種轉(zhuǎn)接形式為插入型轉(zhuǎn)接。 圖 52 直線接直線插入型左刀補(bǔ)示意圖 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 16 C 功能刀具半徑補(bǔ)償算法 刀具中心軌跡轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型 設(shè) α1 為本程序程段編軌跡矢量與 X 軸的夾角， α2 為下一程序段程編軌跡矢量與 X軸的夾角， α1 角和 α2 角均為從 X 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)到程編軌跡矢量形成的角， α=α2α1。將圓弧等效于直線后，完全可以按照 α角的正弦值、余弦值的大于、等于或小于零以及刀具半徑補(bǔ)償方式（即左刀補(bǔ)或右刀補(bǔ)）劃分轉(zhuǎn)接過(guò)渡形式。刀具中心軌跡轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型判別的規(guī)律如表 53 所示 ： 表 53 刀具中心軌跡轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型判別表 轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型判別程序框圖如下： 刀具半徑 補(bǔ)償方向 sinα≥ 0 cosα≥ 0 轉(zhuǎn) 接過(guò)渡類型 左刀補(bǔ) 是 縮短型 否 是 伸長(zhǎng)型 否 否 插入型 右刀補(bǔ) 是 是 伸長(zhǎng)型 是 否 插入型 否 縮短型 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 17 否是是否是否否是否是出口插入型 1 1cos α ≥0伸長(zhǎng)型cos α ≥0縮短型s in α ≥0嗎 ？計(jì)算 s in α cos α入口是G4 1？是G4 1？ 1 圖 54 刀具中心軌跡轉(zhuǎn)接過(guò)渡類型判別表 NC 加工自動(dòng)編程技術(shù)的研究 18 刀具半徑矢量的計(jì)算 轉(zhuǎn)接交點(diǎn)矢量的計(jì)算 轉(zhuǎn)接矢量的計(jì)算方法 所謂轉(zhuǎn)接矢量是指刀具半徑矢量 AB 、 AD 及從零件程編軌跡交點(diǎn)指向刀具中心軌跡交點(diǎn)的矢量 AC 、 39。AC （如圖 56 所示）。不同線型，不同連接方式，不同刀具半徑補(bǔ)償方式，其轉(zhuǎn)接交點(diǎn)矢量計(jì)算公式也不同。 對(duì)于具體的轉(zhuǎn)接矢量的計(jì)算方法，由于轉(zhuǎn)接形式的不同而各有不同，考慮本次 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于刀補(bǔ)軌跡到 G 代碼的生成方面，故對(duì)各種情況的轉(zhuǎn)接矢量的計(jì)算方法不做具體推導(dǎo)，而直接給出結(jié)論公式，以提供給程序一個(gè)已知的確定的算法。 下圖為轉(zhuǎn)接矢量計(jì)算的一般流程圖：