四叶螺旋桨五坐标加工专用夹具设计及数控加工仿真(7)
数控仿真一般可以分为两种不同的类型：
（1）几何仿真
几何仿真不考虑切削参数、切削力等物理因素，只考虑刀具与工件的运动，
以验证数控加工代码的正确性与合理性，以减少或者消除因为程序错误而导致的机床损伤、刀具折断及零件报废等问题。目前几何仿真方面的研究比较全面和深入，出现了许多成熟的仿真软件与仿真模块。国外的仿真软件与系统相对比较成熟，商业化程度比较高。如CNC公司的Master CAM等。Master CAM是一个成熟的商业数控仿真软件。Master CAM 主要功能包括二文绘图、曲线曲面加工、点位加工，两轴到五轴铣削加工、数控车削、线切割以及激光切割等。其数控加工提供多种走刀方法，对加工路径的选择、干涉的检查、多曲面加工、五面加工、刀具管理以及测量方面具有很强的功能。在国内，数控几何仿真系统相对不够成熟，商业化程度也不高，但是也独立研制了一些数控几何仿真系统。如清华大学与华中科技大学合作开发的 HMPS 系统、哈尔滨工业大学研制的 NCMPS 系统以及南京航空航大大学开发的Superman2000 CAD/CAM 系统。HMPS 是在 863CIMS 主题下进行研制的，该系统以 SIMENS850M 为仿真对象，采用交互式实时控制与管理的仿真过程，可以仿真加工中心的加工过程，仿真过程由代码驱动，可以对刀具与成型工件、刀具与夹具、刀具与加工工作台碰撞与干涉测试，记录干涉点并报警。系统采用C++结合OpenGL 进行开发，毛坏处理采用光线跟踪算法进行表示。NCMPS在刀具轨迹三文显示方法上利用直接从数据结构读取刀位信件的万法，以零件形状、刀具与夹具类型、机床类型等信息和NC程序作为输入，输出碰撞检验结果和三文图形仿真，计算机显示工件的实际运行状态。Superman 2000 CAD/CAM 由南京航空航天大学研制与开发，基于Spatial Technology公司的ACIS几何开发平台，使用 VisualC++进行开发。该系统实现了三文数控加工过程仿真中视图移动，视角旋转、放大、缩小等功能。
（2）物理仿真
物理仿真使用物理规律模拟整个切削加工过程，考虑受力、速度、加速度、
质量、密度、能量等物理因素，模拟加工过程的动态力学特性进行刀具破损预测、刀具振动计算以及切削参数控制，从而达到优化切削过程的目的。由于切削机理复杂、建模难度大，研究还不够深入。目前在数控加工物理仿真方面仍然没有成熟的商业化系统出现，但是国内外都进行了对数控加工物理仿真技术的研究。国外有学者开发了一套面向智能加工过程的仿真系统，系统中包括了检验刀具路径的几何仿真过程和加工误差的物理仿真过程，开系统可以用于优化加工过程、在线自适应控制，井能够对异常情况进行检测和报警。还有学者针对车削加工建立了全面的加工过程模型，该模型综合考虑了刀具几何形状、变化的切削层参数、工件材质以及刀杆相对于工件的振动等因素，建立了车削力的动态模型和工艺系统的振动模型。在国内，天津大学张大卫教授等人建立了圆锥螺旋铣刀的三文铣削力模型，通过了对几何特征的分析提出了非线性模型的参数识别方法。哈尔滨工业大学姚英学等提出了面向加工质量预测的虚拟加工检测单元的概念，综合了虚拟加工及虚拟检测尺寸误差、形状误差、表面粗糙度等技术指标，作为虚拟加工过程中的基本单位。
目前，数控加工物理仿真中仿真模型的建立仍然有待完善，实现的物理仿真系统一般都是针对于某一特定的加工过程而设计的，通用性很差。同时由于切削过程的复杂性以及仿真模型建立的困难性，仿真结果与实际的实验结果仍然存在很大差距，系统的实用性较差。