数控车床加工行业中，为确保数控机床安全有效运行，须在零件正式加工前对加工的程序代码进行检测。传统的代码检测采用试切法，即在正式加工前，零件在数控机床上进行试切，根据试切结果反复排查、修改程序中的错误，待程序核查无误后，再进行零件的正式加工。然试切法不仅费时费力，还占用宝贵的机床时间，造成极大的浪费。

　　随着计算机的发展，数控代码可通过计算机的模拟仿真进行检验，避开了试切过程，避免了人力、物力的严重浪费，亦能有效避免机床切削时的碰撞事故，更可依据模拟切削结果进行误差分析，检验加工精度，一举多得。

 

　　对于数控加工模拟仿真的研究，国外起步较早，现已开发出若干优秀的商用仿真软件，如法国Spring公司的NCSimul，美国CGTech公司的Vericut，以色列Cimatron中的仿真模块等。尽管起步较晚，国内亦开发了若干有价值的数控仿真原型系统，如清华大学和华中理工大学研制的HMPS、南京航空航天大学研制的SupermanCAD/CAM-2000等。上述软件目前主要适用于一些典型的常用机床。对于结构特殊、控制系统复杂的新型机床，如并联/混联机床、机械手和特殊结构的车铣复合机床，前述商用软件灵活性较差，均难以完成加工过程的模拟仿真，因此需要研究开放和灵活性较大的仿真系统来满足本文研究对象的虚拟加工需求。

 

　　目前，常用数值法对5轴运动下的刀具扫掠体包络面进行求解，包括Jacobian秩亏损方法、扫掠微分方程方法、包络理论方法、隐式建模方法。严思杰和CHIOU等推导了APT刀具在5轴线性插补运动下的瞬时特征线的求解公式。朱利民等针对锥刀、鼓刀和环刀的空间运动，应用双参数球族包络理论进行刀具扫掠体包络面的建模，得到了精确的解析解，可用于加工仿真的精度校验。然而，上述建模过程相对复杂，且需要数值求解高阶常微分方程或超越方程，计算量极大。为满足大型运载火箭的制造需求，在国家重大专项的支撑下，现研发出了横向跨距为8．5m的龙门移动式数控5轴车铣复合机床XKA2780。该型机床的数控系统和床身结构均与普通机床差异较大，无法通过成熟商业仿真系统完成设备加工过程的虚拟仿真。本文创新性采用组件结构树关联方法，将机床各轴模型和对应构型运动学相对接，并同步引入部件碰撞干涉快速检测方法，实现任意复杂构型机床的虚拟仿真和碰撞检测;其次，通过求解刀具运动轨迹扫描临界线和刀具截面，可精确建立刀具扫描包络体，提升零件的材料去除仿真精度。最后，以某典型航空零部件为例，将其加工代码在仿真系统上进行验证。