基于CAM软件的印刷机底板孔群加工路径优化方法

    在印刷机底板和墙板类零件的数控加工中孔群加工所占的比重较大，直接影响生产效率。由于孔群中的各类孔直径不同，需要频繁变换孔加工刀具，刀具和工件的运动在加工过程中平均占用总加工时间的70%。因此，如何规划孔群的加工路径以达到缩短刀具移动路径、有效节约刀具的空刀移动时间，是孔群加工的关键问题。

1 孔群数控加工路径优化的必要性和现实意义

    孔群加工路径优化问题抽象出来就是旅行商路径问题TSP(Travel Saleman Problem)，其实质是点位路径的优化问题。求解TSP问题的算法有十几种之多，包括精确算法和近似优化算法。精确算法包括：动态规划方法、线性规划方法、分支定界方法等，近似优化算法如插入法。最近点路径法、概率算法、正交路径法、混合路径法、生成树法等。近年来，借助于电子计算机技术的发展，很多智能优化方法不断完善和发展，例如模拟退火算法、禁忌搜索方法、蚁群算法、遗传算法等，也得到了很好的应用。

    上述方法都能较好地解决多点位优化问题，但在实际生产中，具体选用哪种方法，要根据待加工孔群的特点和分布规律来选择。对于分布有规律的同类孔群，一般采用正交路径法；对于分布没有规律、任意排列的同类孔群，采用最近点路径法；对于同类孔群分布兼而有之的情况，可以采用混合路径法。在数控加工中，一般情况下，每个孔都要经过几道工序，使用几把不同的刀具加工。要提高孔加工速度和精度，就要合理安排加工工序，减少换刀次数，尽可能缩短刀具非切削循环状态下的空刀移动距离。借助于CAM（计算机辅助制造）软件，可以方便高效地实现对印刷机底板孔群加工路径的优化。从而编制出高效合理的数控加工程序，有利于提高零件加工质量，降低加工成本，缩短实际工时，促进生产率的提高，减少原材料和能源的消耗。

2 应用CAM软件对印刷机底板孔群数控加工路径进行优化的方法

    下面以某B-B型印刷机机架底板零件的孔群加工为例，来说明应用CAM软件进行水平加工路径优化的实现方法。该底扳零件的孔群主要由四类孔构成，分别是2×φ40孔、7×φ9孔、7×φ15、24×φ5孔，基于工艺需要，我们在钻孔加工前首先要加工33个φ3中心孔；为方便优化结果作对比，只研究钻孔刀具加工路径，不考虑铣刀和镗刀加工路径。所以我们的研究对象为φ3中心钻、φ9麻花钻和φ5麻花钻。

    MasterCAM是美国CNC Software公司开发的CAM软件，简单易学，编制数控程序极为方便，是一款经济实用的小型CAM软件。应用该软件对底板待加工孔进行参数设置和钻孔路径排序，可供选择的排序方法主要有三种，分别是“2D钻孔路径排序法”、”旋转钻孔路径排序法”和“交叉钻孔路径排序法”，由于底板零件中的孔群分布属于直线和圆周混合分布类型，所以选取“2D钻孔路径排序法”进行加工路径的自动排序。其中φ3中心钻在水平面内空走刀路径如图1所示，行程为1582.83mm。同样的方法可以得到φ9麻花钻和φ5麻花钻在水平面内空走刀路径的行程，具体数值见表1。