扩展实例：为DXF增加独立的法线跟随页面

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第22章在原钻孔页中增加了G196扩孔。本章继续使用那套文件，增加一个独立的“法线跟随”子页面：X、Y沿二维轮廓移动，C轴随轮廓方向改变角度。原来的G81、G82、G83和G196，以及孔表、单孔工艺、筛选、排序、程序头尾、生成和保存载入，仍放在“钻孔与扩孔”页。

本例直接接通软件已有的 dxfContourInit、dxfContour 和 processComplexVerticesMap.js 轮廓分支。开发工作集中在组织页面、定义参数、绑定控件、编写导入和生成脚本。无需修改C++，也无需重写已经具备的法线算法。

下载第22、23章合并学习包 · 示例轮廓图 · 完整生成程序

1．先看这次做出了什么

点击截图可查看原图。

图1　DXF入口仍在主界面原来的位置。右侧新增“钻孔与扩孔”“法线跟随”两页入口；下方仍是第22章的孔表及G196工艺区。

两页各自使用一个UI文件。切换入口只更换右侧下方的内容，主界面左侧的原生绘图区继续共用。

两页可以来回切换，但切换时会清空当前图形和未保存程序，需要重新导入DXF。 工艺默认值分别保留。原因是软件内部只有一份当前DXF实体数据，两个初始化函数也共用 #6001。把两页的UI分开，还需要把这份共用数据的使用顺序安排好，详见第6节。

2．准备文件，保留第22章的成果

先复制一份软件运行目录作为学习工程。关闭这份软件，将学习包的 package/env、package/extScripts 合并到副本中。安装后重新启动，从宏参数窗口把 #929.item[12] 设为1，再进入“DXF”。启用方法见DXF页面与导入。

已有定制工程应按文件合并。特别是 processComplexVerticesMap.js：使用第22章已经包含G196分支的版本，保留自己原有的其他修改。不要再用早期仅含三种钻孔方式的JS覆盖它。

env/dxf-normal/init 是便于对照的初始化原文，内容已经直接放进 dxfpage；不需要再增加一次启动调用。第22章的 env/dxf-custom/init 同样保留为对照文件。

本例使用 #6020～#6022。安装到已有定制工程前，检查这三个参数是否已被使用；第22章的 #6013～#6015、G196/O9196也应保留原分配。新编号并非软件永久保留号，如有冲突，应统一替换脚本和UI中的相关编号。

3．先确定这一页的加工约定

本页以毫米为单位，在G54的XY平面上生成程序，工件表面为Z0。X/Y是轮廓坐标，Z控制抬刀和切入，C控制方向。

这是一层固定Z的轮廓程序。它没有分层切深，也不自动输出换刀、主轴启动或G43刀长补偿。使用前应装好适用工具、建立工件坐标，并按具体加工工艺安排主轴或其他工具动作。安全高度必须高于转移路径上的工件和夹具。

C采用现有JS的固定关系：

C = 轮廓切向角 − 90°

沿+X运动时C为−90°，沿+Y运动时C为0°。这取的是行进方向右侧的法线约定，不会自动判断封闭轮廓的内侧或外侧。C的机械零位、正方向、允许角度以及实际轴映射必须与此约定配套；显示C坐标行与配置实际驱动也是两件事，可结合轴配置阅读。

4．定义新参数：页面选择、子页路径、工艺数据

先把数据的用途分开，再把控件接上去。不要把法线的四个字段直接写进钻孔的十字段或十三字段工艺串。

最后两行是本例对字段的用法，不能据字段名称理解为登录权限或NC解释器通道。初始化的核心如下；完整内容见init。

#6020.itemnum=20
#6021.itemnum=1
#6022.itemnum=4
#6020.description="DXF_NORMAL_V1"
#6022.item[0]=10
#6022.item[1]=-2
#6022.item[2]=300
#6022.item[3]=0
#6022.itemtype[0]=2
#6022.itemtype[1]=2
#6022.itemtype[2]=1
#6022.itemtype[3]=2

这里类型2用于实数，类型1用于整数。完整初始化只在首次使用时填入工艺默认值，随后重新进入DXF也不会把刚输入的工艺覆盖掉。已有本例标记时继续使用原值；首次安装遇到三个参数中任意一个已有子项时，会提示编号冲突。

中英文名称同样在这里定义。先写中文，再根据 #9980.item[2]==1 写入英文；UI统一引用参数中的文字。脚本文件名和控件对象名保持不变。

5．搭好双页外框，再放入独立页面

原主界面的 dxfframe 通过 #899 装入DXF页面。我们保留这个外层入口，只将它装入的文件改为：

#899.itemdesc[0]="/env/dxf-normal/workbench.ui"
widgetFunc["QFrame","dxfframe","refresh",""]

在Qt Designer中，外框文件的结构如下。对象名需要与脚本一致；布局负责随窗口伸缩。

workbench.ui
└─ 垂直布局
   ├─ dxfNavigation：水平布局
   │  ├─ drillTab：QLabel，钻孔与扩孔
   │  └─ normalTab：QLabel，法线跟随
   ├─ switchNotice：QLabel，切页提示
   └─ dxfContent：QFrame，装入当前子页面

给 dxfContent 的 accessibleDescription 填入：

-T(6021)

初始化时设置 #6021.itemdesc[0]="/env/dxf/dxf.ui"，因此第一次进入仍然看到第22章页面。点击另一个入口时，将路径改为 /env/dxf-normal/normal.ui，刷新 dxfContent 即可。

“法线跟随”标签 normalTab 的完整绑定是：

-T(#6020itemtitle1)
-A:(clickedEvent:/env/dxf-normal/switch-page[0](#6020version=1))
-C1(#6020==1)
-C0(1)
-D

第一行取文字；点击先把请求页写成1，再调用切页脚本；两条条件决定选中与未选中的样式；-D让显示随参数更新。“钻孔与扩孔”的对应值改为0。

两个入口必须放在 dxfContent 外面。 刷新QFrame会销毁其中旧的子页控件，再创建新页。入口留在外框中，用户始终可以切回来，也避免刷新掉正在处理点击事件的按钮。

点击截图可查看原图。

图2　切换后的独立页面。空表和空绘图区表示还没有导入本页轮廓；钻孔页并未被删除。

新建 normal.ui 时沿用原DXF页面的样式和控件类型，主要对象如下。

例如安全高度输入框使用 -T(#6022item0) 和 -D；状态标签使用 -T(#6022unit) 和 -D。完整UI见normal.ui。

6．切页时，先处理共用的DXF数据

切页脚本先检查是否真的要换页，再检查加工或暂停状态。允许切换时执行以下核心步骤：

widgetFunc["readDxf","env/dxf-normal/empty.dxf","",0]
#6001.itemnum=0
#6001.channel=-1
#9048.version=-1
#6022.description=""
#6022.itemdesc[0]=""
#6022.unit=#6020.itemtitle[11]
#6020=#6020.version
#6021.itemdesc[0]="/env/dxf/dxf.ui"
IF#6020==0GOTO10
#6021.itemdesc[0]="/env/dxf-normal/normal.ui"
N10
widgetFunc["QFrame","dxfContent","refresh",""]

readDxf会清除旧绘图和内部DXF实体。这里读入一个合法但没有实体的DXF，使内部图形与空列表保持一致；只把 #6001.itemnum 改为0并不能完成这件事。

随后清除选中编号、文件名和旧输出，再更新页面路径、刷新子页。#6002的钻孔默认值与 #6022.item[0～3]的法线工艺不在清空范围内。完整脚本见switch-page。

这个步骤体现了多页面定制中很实用的一点：页面可以分开，内部数据未必分开。 遇到软件已有的共用数据时，应安排明确的导入、清理和使用顺序。

7．导入DXF：同一个读图入口，换成轮廓初始化

新导入按钮的绑定如下。这里是原生QPushButton释放鼠标时调用脚本，事件名使用 MouseButtonRelease。

-T(#6020itemtitle7)
-A:(MouseButtonRelease:/env/dxf-normal/import-contours[0])
-C(#319item3==1||#319item7==1)
-E0
-D

加工忙或暂停时，按钮按原组态习惯禁用。用户选择文件后，脚本的核心是：

IFwidgetFunc["readDxf",#100,"",0]!=0GOTO90
#6022.itemdesc[1]=#6022.item[0]+":"+#6022.item[1]+":"+#6022.item[2]+":"+#6022.item[3]
widgetFunc["dxfContourInit","","","\""+#6022.itemdesc[1]+"\""]
IF#6001.itemnum==0GOTO90
#6022.description=#100
#6022.unit=#6020.itemtitle[10]
#9048.version=0
#6001.channel=0
widgetFunc["QTableWidget","normalTable","refresh",0]

readDxf负责读实体，dxfContourInit负责识别连接后的轮廓并建立 #6001。原钻孔页在这里使用的是 dxfDrillInit，两者不能只换名字而保留同一种表格和工艺串。

四项工艺按下面的次序传入：

安全Z:切削Z:进给:末端修正
10:-2:300:0

实际串中可能带有小数尾零，例如 10.0000:-2.000:300:0.000，含义相同。dxfContourInit还会解析一次第四参数中的文本表达式，因此这里特意在整个串的两端拼上双引号。省略这一层引号，不能视为与钻孔初始化等价。

文件对话框取消时保留当前内容；确认新文件后才清除旧输出。读图失败或未识别到轮廓时，清空列表并提示检查文件。完整脚本见import-contours。

点击截图可查看原图。

图3　示例文件包含三条实体：两条相接直线形成一条L形轮廓，另一条圆弧形成第二条轮廓。实体数与轮廓数不一定相同。

示例的两条直线为 (10,10)→(40,10)、(40,10)→(40,30)；半圆圆心为 (70,25)，半径10，从180°到360°。它们都在 NORMAL 图层内。

当前轮廓识别按图层拼接，调用中采用连接容差0.001、圆弧和圆的离散角度1°。这三个值来自内置调用，本页没有增加对应输入框。画图时应检查单位、端点连接和所在图层，不能把不同图层上看似相接的线直接当成一条轮廓。

8．轮廓表怎样显示，怎样与图形对应

点击截图可查看原图。

图4　起点、终点用于识别原始轮廓。第一列的勾选决定是否生成加工程序，蓝色行表示当前查看对象。

初始化后，各字段的关系是：

借用第20章的表格方法，第一列绑定勾选与编号：

-T11(#6001itemmin[#6001itemversion%%]<<"NO."<<%%+1)
-C1(#9048version==#6001itemversion%%)
-C0(1)
-D

%%是当前行号，先通过 itemversion 取得原始编号，再读写对应的勾选值。显示的NO.1对应内部编号0。

起点列从标题中截取第一对括号里的文字：

-参数(#6001itemtitle[#6001itemversion%%]*")"/"(")
-事件:(clickedEvent:/env/dxf/selectDrillItem[1](#9048version=#6001itemversion%%<<#6001channel=%%))
-C1(#9048version==#6001itemversion%%)
-C0(1)
-D

终点列先跳过 ->，再取括号中的文字。点击坐标格时，事件参数直接写入选中编号和行号；本例复用现有空的 selectDrillItem 事件入口，实际选择动作由这两次赋值完成。

点击截图可查看原图。

图5　点击第二行坐标格后，当前查看对象变为半圆。两行仍都勾选，因此生成时仍包含两条轮廓。

当前查看与参与加工要分开理解。 选中一行不会自动排除其他已勾选轮廓。只想生成L形，应取消第二行的“加工”勾选。

本页保持导入列表的顺序。生成函数内部会重新排列轮廓并改写 itemversion，因此生成前后都将映射恢复成 0、1、2……；这样再次勾选、重复生成时仍对应原图。列表的起终点用于识别原图，不保证就是生成程序的起终点，因为内部排序可能反向轮廓。

9．把输入框连到工艺，再把工艺送给每条轮廓

点击截图可查看原图。

图6　本例让所有勾选轮廓共用一组工艺。修改输入框后，点击“生成法线代码”才会重新形成程序。

与钻孔页的“每孔独立设置”不同，本页生成时遍历 #6001，把当前四项工艺统一写入每个 itemdesc。因此导入后再把切削Z改为−3、进给改为450，也能对本次生成的所有分段生效，不必重新导入。

本例将末端修正固定为0，原因在现有后处理本身：非零修正会延长或裁短XY末端，但并不会为修改后的末点重新计算C方向。先使用0，可以保持本章讲解的原始轮廓及方向关系。若以后要开放修正值，应同时补上末端角度处理。

生成前还有四项检查：安全Z不小于0.001，切削Z不大于−0.001，进给不小于1，末端修正必须为0。这既符合本例Z0表面的加工约定，也避开已有JS中 parseFloat(value) || 默认值 对数值0采用默认值的规则。

10．生成按钮：完整脚本要处理哪些事情

生成按钮调用 env/dxf-normal/generate。它依次完成：清除旧输出 → 检查参数和勾选 → 写入各轮廓工艺 → 调用内置生成 → 恢复表格编号 → 添加程序头 → 显示文本。

下面是学习包中的完整生成脚本。先看每一段的目的，再逐行对照。

IF#6020!=1GOTO99
#6022.itemdesc[0]=""
widgetFunc["PlainTextEdit","normalBody","clear",""]
IF#6001.itemnum==0GOTO90
IF#6022.item[0]<0.001GOTO91
IF#6022.item[1]>-0.001GOTO91
IF#6022.item[2]<1GOTO91
IF#6022.item[3]!=0GOTO91
#6022.itemdesc[1]=#6022.item[0]+":"+#6022.item[1]+":"+#6022.item[2]+":"+#6022.item[3]
#6022.permission=0
#6022.channel=0
WHILE#6022.permission<#6001.itemnumDO1
#6001.itemversion[#6022.permission]=#6022.permission
#6001.itemdesc[#6022.permission]=#6022.itemdesc[1]
IF#6001.itemmin[#6022.permission]==1THEN#6022.channel=#6022.channel+1
#6022.permission=#6022.permission+1
END1
IF#6022.channel==0GOTO90
#6022.itemdesc[0]=widgetFunc["dxfContour","","",0]
; This page presents source contour order; generation may change itemversion.
#6022.permission=0
WHILE#6022.permission<#6001.itemnumDO2
#6001.itemversion[#6022.permission]=#6022.permission
#6022.permission=#6022.permission+1
END2
widgetFunc["QTableWidget","normalTable","refresh",0]
IF#6022.itemdesc[0]==""GOTO92
#6022.itemdesc[0]="G21G90G17G40G49G80G94G15\nG54\n"+#6022.itemdesc[0]
widgetFunc["PlainTextEdit","normalBody","insertText",#6022.itemdesc[0]]
#6022.unit=#6020.itemtitle[12]
GOTO99
N90
#6022.unit=#6020.itemtitle[14]
GOTO93
N91
#6022.unit=#6020.itemtitle[13]
GOTO93
N92
#6022.unit=#6020.itemtitle[16]
N93
widgetFunc["messageBox",#6020.itemtitle[1],#6022.unit,""]
N99

这里有三个容易忽略的地方。

1. 先清旧输出。 取消全部勾选或输入不合要求时，代码区会清空并给出提示，避免误把上次的成功结果当成本次结果。
2. 检查的是勾选数量。 有两行记录不等于有两条待加工轮廓，当前蓝色行也不代表加工数量。
3. 只补程序头。 已有轮廓后处理会在末尾输出安全退刀和M30，本页不能再沿用钻孔页的程序尾去重复追加。

点击截图可查看原图。

图7　程序头明确G21/G90/G17/G94和G54。图中的轮廓连线帮助查看生成次序，真正的抬刀、定位和切入动作以右侧NC代码为准。

11．底层已有机制：角度从哪里来，JS怎样使用

完整链条可以按四次转换来理解：

readDxf
  图纸实体
    ↓ dxfContourInit
  连接后的轮廓 + #6001列表 + 四项工艺
    ↓ dxfContour
  勾选轮廓 → 排列方向 → 按方向变化分段
    ↓ splitPointsByAngleChange
  每个点：x、y为位置，z临时存放切向角
    ↓ processComplexVerticesMap.js / processNonDrillKey
  C=z−90；实际切削Z来自工艺串

现有角度计算根据相邻XY点求 atan2(ΔY,ΔX)，再换算为度。相邻方向差会折算到 (-180°,180°] 并累加，使角度跨越±180°时能够连续变化。方向突变大于10°时拆成新的段；折点同时作为前段终点和后段起点。

传给JS的数据大致如下，表示L形的一条轮廓被分成两个方向段：

// 表示数据含义的简化写法；该对象由软件内部传入，不由页面手工构造。
dataMap = {
  "contour0:10:-2:300:0": [
    [{x:10, y:10, z:0},  {x:40, y:10, z:0}],
    [{x:40, y:10, z:90}, {x:40, y:30, z:90}]
  ]
};
outputFlag = "GCode";

这里的点z是角度，不是切削深度。 processNonDrillKey把点复制为 z-90，输出时将这一值写成C；Z−2则从键中的第二个工艺值取得。误把点z输出成机床Z，会破坏这一约定。

这也解释了为什么本章不新增第二份后处理文件：第22章的JS仍按 drill… 处理孔位，其他轮廓键进入已有轮廓分支。独立页面决定调用哪个内置入口，从而决定传给JS的是哪一种数据。

本页没有增加加工次序编辑器。内置函数会对轮廓排序，可能反向；其结果又经过按字符串键保存和JS任务遍历。轮廓较多时，尤其编号达到两位数后，不应把表格行号当成最终加工先后。需要严格次序时，应进一步设计编号和后处理排序规则，并检查输出的完整程序。

12．看直角：先抬刀，转向，再继续

点击截图可查看原图。

图8　第一段C−90，第二段C0。C转向之前已经退到Z10。

实际生成的关键代码如下：

G0Z10.000
G0X10.000Y10.000C-90.000
G1Z-2.000F300
G1X40.000Y10.000C-90.000

G0Z10.000
G0X40.000Y10.000C0.000
G1Z-2.000F300
G1X40.000Y30.000C0.000

第一段从 (10,10) 沿+X走到 (40,10)，C保持−90°。直角变化超过内置10°分段条件，因此这里结束第一段。第二段先退到安全高度，再在同一XY位置把C转到0°，切入后沿+Y走到 (40,30)。

它并不是带刀在尖角处连续旋转。对不允许抬刀、需要圆角过渡或需要专门转角工艺的任务，应在此基础上另做工艺设计。重新定位行同时包含X/Y/C，跨轮廓时会在安全Z上一起定位；本例没有增加“先转C，再走XY”的独立动作。

13．看圆弧：XY变化时C也连续变化

点击截图可查看原图。

图9　圆弧已经离散成短直线，右侧C数值随这些点连续改变。

示例半圆起始部分为：

G0Z10.000
G0X60.000Y25.000C-179.500
G1Z-2.000F300
G1X60.002Y24.825C-178.500
G1X60.006Y24.651C-177.500
G1X60.014Y24.477C-176.500

这里生成的是 G1X…Y…C… 点列，不是 G2/G3 圆弧指令。圆弧按1°取点，再以相邻点求方向，因此C使用的是离散线段方向。起点出现−179.5°，以及后续角度末位的微小变化，都应从这一计算方式理解，不能擅自把它改成整度。

平滑段之间没有像直角那样反复抬刀。当前算法也不会自动把累计C角度限制在−180°到180°之间；完整圆的角度可持续累加。不要为了数值好看而逐行取余，否则可能在跨界处引入不需要的反转。旋转轴行程、旋转方向与线缆限制要在机型工艺中处理。

14．保存载入，再看原生刀路预览

“保存载入”沿用软件已有的文件保存与程序加载方法，改为读取本页 normalBody 的文本。因此在代码区手工编辑后，保存的是当前可见文本。

其主要步骤是：读取文本 → 非空检查 → 选择NC文件名 → savefile → 更新 #334 加工文件列表、#9047 代码显示文件和 #403 加工文件 → 将 #810.permission 置0，返回程序页面。完整脚本见save-load。

#6022.itemdesc[0]=widgetFunc["PlainTextEdit","normalBody","plainText",0]
IF#6022.itemdesc[0]==""GOTO90
#100=""
widgetFunc["saveFileName","*.nc","",100]
IF#100==""GOTO1
widgetFunc["savefile",#100,"",#6022.itemdesc[0]]

本页不在保存后自动启动加工或仿真。保存为 dxf-normal.nc 后，可在原“程序→刀路预览”页面查看文件，再点击原功能键区的“仿真”（图中F3）查看刀路。

点击截图可查看原图。

图10　左侧可看到L形、半圆及定位连线，中部代码带C字，顶部为“仿真”。XY刀路用于检查位置；C方向还要结合代码查看，普通刀路线并不等于工具方向模型。

预览时选择轨迹视图和俯视，适当缩放图形。若处于跟随刀具的视图，画面会以工具位置为中心；工具在原点而图形远离原点时，部分轮廓可能在画面之外。

15．切回钻孔，确认原功能如何继续使用

点击截图可查看原图。

图11　回到第22章页面后重新导入四孔图，仍可选择G196并填写D/I/Q，也可在原下拉框选择G81、G82或G83。

这里保留的是原功能和工艺默认值，不是切页之前每个孔的临时编辑记录。重新导入会重新建立孔数据；例如第22章第二孔的Z−7，需要在导入后再设置。程序头尾也应在保存前确认。

若安装后只剩法线页，检查 workbench.ui 是否仍包含两个入口；若G196消失，检查是否误用了第22章扩展之前的UI或JS；若切回后列表还是轮廓起终点，检查切页脚本是否更新了 #6021.itemdesc[0] 并刷新了 dxfContent。

16．学会后，怎样继续定制

常见问题可按下表定位。

本例完成了从已有功能到独立工艺页的接法：外框负责选页，参数负责存值，控件负责输入和显示，脚本负责调用顺序，已有后处理负责输出NC。继续扩展时，可沿这些位置逐一修改，而不必重新搭建整个CNC系统。

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