数控加工仿真作为仿真技术的研究领域之一，是CAD/CAM集成系统的重要组成部分。它为验证数控程序的可靠性，预测切削过程提供了强有力的工具。数控加工仿真技术的研究对于发展并行工程和虚拟制造技术具有重要的理论意义和实用价值。本文提出一种新颖的基于CATIA的复杂型腔加工方法仿真应用方法，对复杂型腔及直壁特征的混合体的数控加工工艺进行仿真，并进行了实例验证。
1 复杂型腔三维造型快速成图
复杂型腔当中必然会出现曲面，而曲面是进行数控编程的前提，一个具有良好的数控加工表面，取决于曲面造型方法的选取和几何造型方面的理论和经验，而曲面光顺是曲面造型的一个非常重要的步骤。本文例举了如图1所示的三种复杂型腔的三维造型。
2 复杂型腔数控加工工艺设计
数控加工工艺与普通加工工艺基本相同，在设计零件的数控加工工艺时，首先要遵循普通加工工艺的基本原则与方法，同时还需要考虑数控加工本身的特点和零件编程的要求，设计数控加工工艺设计步骤：
①分析零件图样，确定零件的数控加工内容及技术要求。
②确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，确定工序划分及加工顺序的安排。
③数控加工程序的调整，对刀点和换刀点的选取，确定刀具补偿和刀具轨迹。
④进行仿真调试。
3 数控加工参数的设计
走刀路线的选择
在数控加工中，刀具（严格地说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线，即刀具从刀位点开始运动，至结束加工程序所经历的路径，包括切削加工的路线及刀具引入、返回等非切削空行程，走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括工序的内容，而且也反应出工序的顺序，确定加工路线时，首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次进行数值计算简单，走刀路线尽量短、效率较高等问题。
3.1 确定走刀路线应考虑的问题
①对点位加工的数控机床，如钻床、镗床，要考虑尽可能使走到路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。
②应保证零件的加工精度和表面粗糙度要求
对于敞开的曲面加工，可采用两种走刀路线。第一种，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，以保证母线的直线度。第二种，进行多次走刀路线，便于加工后检验，曲面的准确度较高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以边界曲面可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。
3.2 对刀点和换刀点的选择
在加工时，工件在机床加工尺寸范围内任意安装，确定了工件在机床坐标系中的确切位置，就能正确执行加工程序。确定了对刀点的位置，也就确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。工件在机床上定位装夹后，将对刀点设置在工件坐标系中，对于数控机床、加工中心等多刀具加工的数控机床，在加工过程中需要进行换刀，所以在编程时应考虑不同工序之间的换刀位置。换刀点应选择在工件的外部，避免换刀时刀具与工件及夹具发生碰撞，以免损坏刀具或工件。
4 复杂型腔及直壁特征的混合体数控加工仿真
以上述技术路线完成图2所示的数控加工工艺仿真。
复杂型腔的铣削加工
5 结束语
采用计算机建模和仿真技术来模拟实际的数控加工环境，并对加工过程进行仿真分析，可以帮助设计人员在实验室就可以检查制造中的问题，部分或者完全取消试切环节，从而减少设计和制造周期及费用。利用仿真还可以检查数控加工中出现的各种危险，如存在于刀具与工件、夹具、工作台之间的碰撞、干涉和过切现象，甚至检查工件装卡的不合理及加工参数的不合理等问题，减轻了数控编程和操作人员的劳动强度。