前言
    在CAD/CAM集成系統(tǒng)中，數(shù)控加工的工藝設(shè)計決定了實際生產(chǎn)加工的質(zhì)量和效率。而加工時刀具走刀路徑的規(guī)劃對工藝規(guī)程的編寫和數(shù)控代碼的生成都有重要影響，進而實際影響零件的加工精度、表面粗糙度和加工速度。設(shè)計時，設(shè)計人員常常只考慮到工藝路線的選擇，而沒有考慮或疏忽了刀具路徑的最優(yōu)化，這對數(shù)控加工的質(zhì)量控制和效率提高都很不利。以孔加工為例，在同一平面上加工大量孔時，安排走刀路徑遵循不同的原則，選擇不同的走刀方式，數(shù)控加工的效果是很不一樣的，如果在生成數(shù)控代碼的過程中，對孔加工的點位進行優(yōu)化，盡可能縮短走刀路徑，減少空行程的時間，就能提高加工效率。因此，數(shù)控加工時如何通過設(shè)計數(shù)控工藝，選擇合理的加工路徑，去減少對加工質(zhì)量的不好影響進而提高生產(chǎn)效率是值得研究的。本文即從不同的角度分析了孔加工中加工路徑的優(yōu)化方法。 
    孔加工路徑優(yōu)化分為同類孔加工的路徑優(yōu)化和不同類孔混合加工的路徑優(yōu)化。同類孔加工，在一個工序中加工的各個孔的尺寸、加工方法都一樣，這時候的路徑優(yōu)化就成為簡單的點位優(yōu)化；不同類孔加工，一個工序加工的各個孔尺寸、加工方法不一樣，這時候路徑優(yōu)化就不僅僅是點位優(yōu)化，還有孔的工序優(yōu)化，目的是一次換刀可以加工更多的孔。
最短路徑優(yōu)化 
    由于在加工時不用換刀，孔可以看成要求刀具停留一次的點。這樣，加工路徑抽象成完全圖。刀具從“開始點”出發(fā)，加工各個孔一次，最后回到“開始點”，實際上就是一個Hamilton回路。從加工速度考慮，要求加工路徑最短，即求完全圖的最短Hamilton回路。要精確地求解最短Hamilton回路，算法復(fù)雜度很大。例如分支與界法，在最壞的情況下計算復(fù)雜度為O(n!)。
X方向優(yōu)先路徑優(yōu)化 
    由于數(shù)控機床本身的原因，機床結(jié)構(gòu)的幾何誤差導(dǎo)致在加工點處產(chǎn)生三維位置誤差，對加工工件精度影響很大。而僅利用數(shù)控機床的螺距和反向間隙補償功能是不能完全補償加工區(qū)域里的三維位置誤差的。數(shù)控機床軸線的反向間隙會影響坐標(biāo)軸定位精度，而定位精度的高低在孔群加工時，不但影響各孔之間中心距，還會由于定位精度不高，造成加工余量不均勻，引起幾何形狀誤差。如果在加工過程中刀具不斷地改變趨近方向，就會把坐標(biāo)軸反向間隙帶入加工中，造成定位誤差增加。因此，由于數(shù)控機床傳動系統(tǒng)存在空回誤差，為提高加工精度(位置精度和幾何精度)，要求工件或刀具的移動是單向的，刀具應(yīng)盡可能單方向趨近目標(biāo)點進行加工，以避免空回誤差的引入。X、Y方向都是單向只有特殊的孔位布置才能實現(xiàn)，更一般的情況是要求X方向或Y方向是單向的。 
    動態(tài)規(guī)劃由后向前，先計算d1、d2、d3、d4到開始點的距離，接著用枚舉的法找出C1、C2經(jīng)過d1、d2、d3、d4到開始點的最短路徑，再往前查找b1、b2經(jīng)過C1、C2到達開始點……直到a點，從而得到一條從開始點出發(fā)經(jīng)過a、b、c、d再回到開始點的最短回路。 
    以上的刀具路徑是以刀具盡可能單方向趨近目標(biāo)為原則，提高加工精度為目的產(chǎn)生的，盡管不是最快的加工路徑，但空行程時刀具是快速進給的，因此加工時間實際增加并不多。