無(wú)論是采用語(yǔ)言自動(dòng)編程方法還是采用圖形自動(dòng)編程方法生成的數(shù)控加工程序，在加工過(guò)程中是否發(fā)生過(guò)切、少切，所選擇的刀具、走刀路線、進(jìn)退刀方式是否合理，零件與刀具、刀具與夾具、刀具與工作臺(tái)是否干涉和碰撞等，編程人員往往事先很難預(yù)料，結(jié)果可能導(dǎo)致工件形狀不符合要求，出現(xiàn)廢品，有時(shí)還會(huì)損壞機(jī)床、刀具。隨著NC編程的復(fù)雜化，NC代碼的錯(cuò)誤率也越來(lái)越高。因此，零件的數(shù)控加工程序在投入實(shí)際的加工之前，如何有效地檢驗(yàn)和驗(yàn)證數(shù)控加工程序的正確性、確保投入實(shí)際應(yīng)用的數(shù)控加工程序正確，是數(shù)控加工編程中的重要環(huán)節(jié)。 目前數(shù)控程序檢驗(yàn)方法主要有：試切、刀具軌跡仿真、三維動(dòng)態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真等方法。 試切法是NC程序檢驗(yàn)的有效方法。傳統(tǒng)的試切是采用塑模、蠟?zāi)；蚰灸Ｔ趯Ｓ迷O(shè)備上進(jìn)行的，通過(guò)塑模、蠟?zāi)；蚰灸Ａ慵叽绲恼_性來(lái)判斷數(shù)控加工程序是否正確。但試切過(guò)程不僅占用了加工設(shè)備的工作時(shí)間，需要操作人員在整個(gè)加工周期內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控，而且加工中的各種危險(xiǎn)同樣難以避免。 用計(jì)算機(jī)仿真模擬系統(tǒng)，從軟件上實(shí)現(xiàn)零件的試切過(guò)程，將數(shù)控程序的執(zhí)行過(guò)程在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來(lái)，是數(shù)控加工程序檢驗(yàn)的有效方法。在動(dòng)態(tài)模擬時(shí)，刀具可以實(shí)時(shí)在屏幕上移動(dòng)，刀具與工件接觸之處，工件的形狀就會(huì)按刀具移動(dòng)的軌跡發(fā)生相應(yīng)的變化。觀察者可在屏幕上看到的是連續(xù)的、逼真的加工過(guò)程。利用這種視覺(jué)檢驗(yàn)裝置，就可以很容易發(fā)現(xiàn)刀具和工件之間的碰撞及其它錯(cuò)誤的程序指令。

　　刀位軌跡仿真法(一)

　　一般在后置處理之前進(jìn)行。通過(guò)讀取刀位數(shù)據(jù)文件檢查刀具位置計(jì)算是否正確，加工過(guò)程中是否發(fā)生過(guò)切，所選刀具、走刀路線、進(jìn)退刀方式是否合理，刀位軌跡是否正確，刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞。這種仿真一般可以采用動(dòng)畫(huà)顯示的方法，效果逼真。由于該方法是在后置處理之前進(jìn)行刀位軌跡仿真，可以脫離具體的數(shù)控系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行。刀位軌跡仿真法是目前比較成熟有效的仿真方法，應(yīng)用比較普遍。主要有刀具軌跡顯示驗(yàn)證、截面法驗(yàn)證和數(shù)值驗(yàn)證三種方式。

　　刀具軌跡顯示驗(yàn)證

　　刀具軌跡顯示驗(yàn)證的基本方法是：當(dāng)待加工零件的刀具軌跡計(jì)算完成以后，將刀具軌跡在圖形顯示器上顯示出來(lái)，從而判斷刀具軌跡是否連續(xù)，檢查刀位計(jì)算是否正確。下圖是采用球形棒銑刀五坐標(biāo)側(cè)銑圖加工透平壓縮機(jī)葉輪葉片型面的顯示驗(yàn)證圖，從圖中可看出刀具軌跡與葉型的相對(duì)位置是合理的。

　　刀具軌跡截面法驗(yàn)證

　　截面法驗(yàn)證是先構(gòu)造一個(gè)截面，然后求該截面與待驗(yàn)證的刀位點(diǎn)上的刀具外形表面、加工表面及其約束面的交線，構(gòu)成一幅截面圖顯示在屏幕上，從而判斷所選擇的刀具是否合理，檢查刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞，加工過(guò)程中是否存在過(guò)切。 截面法驗(yàn)證主要應(yīng)用于側(cè)銑加工、型腔加工及通道加工的刀具軌跡驗(yàn)證。截面形式有橫截面、縱截面及曲截面等三種方法。 采用橫截面方式時(shí)，構(gòu)造一個(gè)與走刀路線上刀具的刀軸方向大致垂直的平面，然后用該平面去剖截待驗(yàn)證的刀位點(diǎn)上的刀具表面、加工表面及其約束面，從而得到一張所選刀位點(diǎn)上刀具與加工表面及其約束面的截面圖。該截面圖能反映出加工過(guò)程中刀桿與加工表面及其約束面的接觸情況。下圖是采用二坐標(biāo)端銑加工型腔及二坐標(biāo)側(cè)銑加工輪廓時(shí)的橫截面驗(yàn)證圖。

　　縱截面驗(yàn)證不僅可以得到一張反映刀桿與加工表面、刀尖與導(dǎo)動(dòng)面的接觸情況的定性驗(yàn)證圖，還可以得到一個(gè)定量的干涉分析結(jié)果表。如圖所示，在用球形刀加工自由曲面時(shí)，若選擇的刀具半徑大于曲面的最小曲率半徑，則可能出現(xiàn)過(guò)切干涉或加工不到位。

　　刀位軌跡仿真法(二)

　　刀具軌跡數(shù)值驗(yàn)證

　　刀具軌跡數(shù)值驗(yàn)證也稱為距離驗(yàn)證，是一種刀具軌跡的定量驗(yàn)證方法。它通過(guò)計(jì)算各刀位點(diǎn)上刀具表面與加工表面之間的距離進(jìn)行判斷，若此距離為正，表示刀具離開(kāi)加工表面一個(gè)距離;若距離為負(fù)，表示刀具與加工表面過(guò)切。 如圖所示，選取加工過(guò)程中某刀位點(diǎn)上的刀心，然后計(jì)算刀心到所加工表面的距離，則刀具表面到加工表面的距離為刀心到加工表面的距離減去球形刀刀具半徑。設(shè)C表示加工刀具的刀心，d是刀心到加工表面的距離，R表示刀具半徑，則刀具表面到加工表面的距離：δ=d-R。

　　三維動(dòng)態(tài)切削仿真法

　　三維動(dòng)態(tài)切削圖形仿真驗(yàn)證是采用實(shí)體造型技術(shù)建立加工零件毛坯、機(jī)床、夾具及刀具在加工過(guò)程中的實(shí)體幾何模型，然后將加工零件毛坯及刀具的幾何模型進(jìn)行快速布爾運(yùn)算(一般為減運(yùn)算)，最后采用真實(shí)感圖形顯示技術(shù)，把加工過(guò)程中的零件模型、機(jī)床模型、夾具模型及刀具模型動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)，模擬零件的實(shí)際加工過(guò)程。 三維動(dòng)態(tài)切削仿真法特點(diǎn)：仿真過(guò)程的真實(shí)感較強(qiáng)，基本上具有試切加工的驗(yàn)證效果。 現(xiàn)代數(shù)控加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真驗(yàn)證的典型方法有兩種： 一種是只顯示刀具模型和零件模型的加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真。 另一種是同時(shí)動(dòng)態(tài)顯示刀具模型、零件模型、夾具模型和機(jī)床模型的機(jī)床仿真系統(tǒng)。如圖所示。

　　從仿真檢驗(yàn)的內(nèi)容看，可以仿真刀位文件，也可仿真NC代碼。

　　虛擬加工仿真法

　　虛擬加工方法是應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的仿真技術(shù)。虛擬加工法主要要解決加工過(guò)程和實(shí)際加工環(huán)境中，工藝系統(tǒng)間的干涉碰撞問(wèn)題和運(yùn)動(dòng)關(guān)系。由于加工過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，刀具與工件、夾具、機(jī)床之間的相對(duì)位置是變化的，工件從毛坯開(kāi)始經(jīng)過(guò)若干道工序的加工，在形狀和尺寸上均在不斷變化，因此虛擬加工法是在各組成環(huán)節(jié)確定的工藝系統(tǒng)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。

　　虛擬加工法與刀位軌跡仿真方法不同，虛擬加工方法能夠利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬加工，不只是解決刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真，它更重視對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)的仿真，虛擬加工軟件一般直接讀取數(shù)控程序，模仿數(shù)控系統(tǒng)逐段翻譯，并模擬執(zhí)行，利用三維真實(shí)感圖形顯示技術(shù)，模擬整個(gè)工藝系統(tǒng)的狀態(tài)，還可以在一定程度上模擬加工過(guò)程中的聲音等，提供更加逼真的加工環(huán)境效果。

　　從發(fā)展前景看，一些專家學(xué)者正在研究開(kāi)發(fā)考慮加工系統(tǒng)物理學(xué)、力學(xué)特性情況下的虛擬加工，一旦成功，數(shù)控加工仿真技術(shù)將發(fā)生質(zhì)的飛躍