3. 虚拟加工过程仿真

3.1仿真环境的建立

建立仿真环境主要包括定义虚拟机床、刀库和刀具，安装夹具、毛坯和工件。

定义刀库包括按加工顺序选定每把刀具，并定义刀具参数。

定义虚拟机床包括根据加工要求确定机床类型、坐标数、控制系统，机床坐标原点，图形坐标原点和编程原点。缺省状态下以图形坐标系的原点为编程原点。

夹具、毛坯和工件在工作台上的初始安装可通过将产品坐标系的原点与图形坐标系的原点重叠来实现，实际安装位置可通过对产品相对图形坐标原点进行平移变换得到。产品建模时坐标系一般是固定的，而对不同机床来说其坐标系是不一样的，因此当在工作台上安装夹具或毛坯时，其在图形坐标系中的位置由如下的坐标的变换来确定：
(x,y,z,1)=A*B*(x1,y1,z1,1)

式中(x1,y1,z1)为产品坐标系中的一点，(x,y,z)为虚拟环境中图形坐标系下的相应点。

a11~a33通过选择产品坐标系的某一坐标面，如XOY，XO-Y，XOZ，-XOZ，YOZ，-YOZ之一，与图形坐标系的坐标基面XOY面重叠来确定。(x0,y0,z0)为工作台安装面的中心在机床坐标系中的坐标值。

3.2加工过程仿真

加工过程的仿真采用三种形式：

刀具运动轨迹仿真，此时只是刀具按加工轨迹围绕毛坯运动，目的是直观检验刀具运动轨迹的合理性。
机床运动过程仿真，此时将工件安装在机床工作台上，刀具运动轨迹分解为机床各运动部件的运动，目的是直观检验刀具与机床部件及机床部件间的碰撞和干涉。
材料去除过程仿真，此时刀具按其运动轨迹对毛坯进行材料切除，目的是模拟实际的切削过程，生成产品加工结果模型，对加工精度和可加工性进行评估。在此仿真过程中，通过估算切削力、夹紧力和切削热，将工艺系统因热变形和受力变形造成的刀具与工件间的相对位移与刀具的理论运动轨迹叠加，使所生成的产品加工结果模型能反映动态因素对加工质量的影响。

3.3加工误差的评估

将产品零件的理论模型与毛坯去除材料后得到的加工结果模型求差，可得到加工误差模型。加工误差模型中，加工区域按误差大小的不同以不同的颜色表示,通过对其进行直观检查，可对加工误差的大小及其产生的原因进行分析、判断，并为产品的可加工性评估提供依据。