虛擬機械加工技術（virtual machining）已誕生很久了瘪吏，隨著科學技術的進步匀挪，三維計算機輔助設計被廣泛應用于產品設計亡荞，在工程作業(yè)設計、加工工序設計及產品組裝程度等方面漆粉，需要開發(fā)計算機輔助技術甜殖，特別是在計算機輔助工程（CAE）方面，采用有限元法（FEM）來預先解析研究與產品性能相關聯(lián)的構造装蓬、熱傳導性以及利用計算機輔助制造（CAM）確定刀具運動軌跡的編程技術著拭，均已滲透到工程的各個領域而被有效利用。
切削加工仿真技術的發(fā)展動向包括兩個方面牍帚，其一是開發(fā)NC仿真軟件儡遮，借以顯示刀具運動軌跡，并判斷刀具暗赶、刀夾與工件及其夾具是否產生干涉鄙币。
在進行立銑加工時，最基本的任務是切除刀具切削刃包絡面通過部分的被加工材料蹂随，使保留下來的部分成為已加工面十嘿。完成這類加工所用的軟件應包括如下內容：刀具、刀具夾頭岳锁、工件绩衷、夾具等的協(xié)調，機床主軸的構成及其可工作的范圍激率，能真實地仿真機床和刀具的動作等咳燕。特別是近幾年來，由于五坐標切削加工的不斷增加鉴吞，在實際加工前應進行NC仿真的重要性日益突出征拆。這類NC仿真軟件中，有不少軟件具有極為優(yōu)異的性能摹椅，如可從金屬切除體積計算出加工效率虫棕；根據(jù)金屬切除體積來判斷切削加工是否產生過載；如果負荷固定梦啊，由于進給速度過高而產生過載车榆，仿真軟件可調整進給速度厌留，防止過載產生，并可縮短切削加工時間等惨侍。
切削加工仿真技術的另一發(fā)展動向是研究解析切削加工過程中的物理現(xiàn)象驳鸿，如被加工材料因塑性變形而產生熱量嫩誉，被切除材料不斷擦過刀具前刀面形成刀屑后被排出箱充，以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等，并將這一系列切削過程通過計算機模擬出來尚憔，目前能達到這種理想目標的產品還為數(shù)不多镰吆。Third wave systems公司的“advantedge”是采用有限元法對切削加工進行特殊優(yōu)化解析的軟件產品，與用于構造解析的有限元法程序包比較跑慕，其最大優(yōu)點是用戶界面優(yōu)良万皿，機械加工的技術人員能方便地進行解析。美國scientific forming technologies公司的“deform”是鍛造等塑性變形加工用有限元法解析程序包核行，最近已被轉用于切削加工牢硅。
切削過程是切屑、被加工材料的彈性變形和塑性變形的變形過程芝雪，與沖壓减余、鍛造等塑性變形比較，變形速度（單位時間產生的變形量）非常大惩系，由此產生的塑性變形能量和前刀面上由摩擦產生的能量將引起發(fā)熱位岔，從而使溫度大幅度升高，刀尖在連續(xù)而狹小的范圍使被加工材料破壞堡牡、分離成切屑和已加工面等抒抬，這是切削過程的顯著特征。而這些現(xiàn)象彼此間存在復雜的相互影響晤柄。
如果用有限元解析方式擦剑，需輸入下列內容：被加工材料特性及摩擦狀態(tài)等物理特性；切削條件及刀具形狀等邊界條件擒摸。通過有限元解析剛性方程婉涌，可輸出切削力、剪切角誉芙、切削溫度等帶有切屑生成狀態(tài)特征的量化參數(shù)健娄，在此過程中，無需建立數(shù)學模型或提出假設尿笔。根據(jù)有限元解析的結果翁焦，還易于將切屑生成過程、應力临颈、變形等物理量實現(xiàn)可視化茎倘。
要獲得高精度解析結果钾趁，最為重要的輸入內容是反映被加工材料應力——變形關系的材料特性，而材料特性的獲取是極為費力的工作租江。今后斑泳，隨著計算機功率的增大，這種切削過程的物理仿真技術將會逐漸普及献丑。能否迅速普及的關鍵在于能否及時向用戶提供所需的被加工材料的材料特性末捣。
按需開發(fā)切削加工仿真技術軟件
目前，許多科技人員正在進行生產工程中最基礎的切削加工技術的研究创橄，其中多數(shù)研究的目的是在弄清楚加工現(xiàn)象的同時箩做，對加工過程進行預測。如果這些研究內容實現(xiàn)了系統(tǒng)的計算機軟件化妥畏，就意味著能形成一個切削仿真技術軟件邦邦。如東京農工大學機械學院的實驗室就正在進行幾種預測性的有關切削加工仿真技術軟件的研究。工藝流程和實用仿真采用了橫向和縱向相匹配的研究體系醉蚁，橫向與產品設計到加工工序相對應燃辖；在縱向上越往上，實用性越好网棍，往下則不僅是實用性黔龟，還包括加工現(xiàn)象的解析和實現(xiàn)可視化。
1．刀具信息數(shù)據(jù)庫和解析仿真技術并用的切削條件選擇系統(tǒng)
在實際的切削過程中确沸，不應照搬工具廠提供的推薦切削條件捌锭，而應根據(jù)機床 |
