CAD/CAM在加工领域中应用的主要问题是如何根据CAD软件设计的图形自动生成工艺合理、指令准确的加工程序，取得理想的加工效果。然而，由于众多开发软件未能选用合理的拟合插补算法，致使加工精度都未能达到指定的要求，雕刻对象过于粗糙。正是由于一些企业在使用CAM加工设备过程中存在诸如起落刀次数过于频繁、空行程较大、效率不高、精度弱化等问题，作者在综合了上述缺陷后，采用小段直线拟合曲线的方法，对提取的数据点采用插入排序的优化设计思想，通过VC++程序窗口对加工雕刻轨迹进行模拟仿真，并生成相应的NC代码。
1 系统的体系结构
基于DXF(Drawing Interchange File)文件的CAD/CAM刀具路径优化与生成体系结构如图1所示，主要由以下两大模块组成：
(1)图元信息提取模块，为后续图形数据处理做准备。
(2)后置处理模块，其又可分为以下4个小模块：
①图形数据处理。针对不同的图形，计算其拟合误差，通过与给定误差相比较，拟合生成原始图形。由于图形数据具有一定的不确定性，因此数据在储存过程中采用动态链表的存储方式。
②刀具路径优化。由于数据是按文件的读取过程存储的，所以对存储的图形数据进行插入排序可以有效解决加工过程中起落刀次数过于频繁，从而提高加工效率。
③轨迹模拟仿真。将提取的数据点通过VC++自带的函数库绘制相应的图形。
④NC代码生成。
图1 基于DXF文件的CAD/CAM刀具路径优化与生成体系结构
2 DXF文件基本结构
DXF是具有规范格式的ASCⅡ码文本文件，易于被其他程序处理，而且保存了CAD图形的精确数据。因此通过高级语言设计接口程序可以提取图形数据，实现CAD图形与CAM加工代码之间的转换，结合相关数控工艺知识，生成CAM加工程序。所以DXF文件的特点和优势为CAD/CAM接口程序的开发提供了有利条件。
利用高级语言编写接口程序，首先必须了解DXF文件的结构。DXF数据文件包含设计过程的所有图形、非图形信息。一个完整的DXF文件必须包括标题段(HEADER)、类段(CLASSES)、表段(TABIES)、块段(BLOCKS)、实体段(ENTITIES)、文件结束标志EOF。图2为DXF数据文件格式结构图。
图2 DXF数据文件格式结构图
文件中每个数据元素前都带有一个称之为组码的整数，组码的值表明了其后数据元素的类型。相应的一系列组码和组值构成了DXF文件中的段(SECTION)，每—个段都以一个组码为0、组值为字符串SECTION的组对开始，其后再紧跟组码为2和表示各段名称的字符串(如HEADER、ENTITIES等)。每个段中的相应组码和组值定义了相应的DXF段，而每个段都以组码为0和字符串为ENDSEC的组值构成的代码对结束。所有段都结束后，DXF文件以组值为EOF(End of File)的0组作为文件的结束标志。由这些组码和组值组成的各段便是DXF文件。
3 读取图元信息
CAD/CAM接口程序与实体段的关系最为密切，因为实体段含有所有图元的参数，如点的坐标、直线的两端点坐标，圆的圆心、半径和张角等，所以可以对存放在其他段中的信息予以忽略，而只读取实体段和文件结束两部分。一个实体对应一种类型的图元。以数控加工中的常见特征直线和圆为例，说明提取图形信息的方法。表征一个直线的实体数据如表1，表征一个圆的实体数据如表2所示。
表1 表征一个直线的实体数据
表2 征一个圆的实体数据
分析表明，图形文件中包含的图形对象与实体段组码和组值提供的信息一致。据此可以采用判断组码获得组值内容的方法提取出有用的信息。因为软件界面是采用VC++6.0来实现二次开发，所以在程序设计的时候，将文件打开和实体读取部分合在一起，使得整个程序看起来连贯也便于针对具体实体的几何特征信息进行处理。
这里给出接口程序中信息提取模块的主要片段：
提取和保存实体段中直线、圆的数据时，方法类似，都是通过逐个比较组码，提取直线的端点坐标值，圆的圆心坐标值和半径值，并将其送入指定变量。
直线与圆的数据提取具体流程如图3-4所示。
图3 直线数据提取的结构框图
图4 圆的数据提取的结构框图
(审核编辑: 智汇小新)
