由于数控加工几何仿真无法对数控加工的真实过程进行精确预测,不能为用户提供合理的切削加工参数,加工操作人员在牺牲加工效率前提下选择非常保守的切削参数,来保证零件加工精度,严重制约了数控机床效率,而物理仿真可对实际的数控加工进行模拟仿真,来揭示加工过程的物理本质,避免在机床上进行既浪费时间又耗成本的实际切削实验。在铣削加工过程中,切削力建模与仿真和切削热仿真是数控加工物理仿真的基础和核心。在切削过程中切削力和切削热对刀具磨损、加工效率、表面加工质量等有着重要的影响,同时也是衡量工件和刀具材料加工性能的标志之一。因此在实际加工之前,对铣削加工过程中产生的铣削力和工艺系统热变形进行预测有着重要意义。首先运用正交金属切削原理、温度场理论等,详细分析薄壁件正交切削过程产生的铣削力和切削热,为建立其铣削力预测模型和温度场的有限元模型打基础。由于建立铣削力预测模型,是合理控制铣削加工中零件的加工误差、刀具磨损、刀具断裂和机床振动的前提,对于优化加工参数,保证零件加工质量具有重要的意义。然后通过多元线性回归和BP神经网络分别建立铣削力的预测模型,对铣削力进行预测,获得预测值与实验值的拟合曲线,然后通过线性回归理论对实验采集的铣削力数据进行去除异常数据点,再将实验数据放入BP神经网络预测模型中进行训练及铣削力的预测,获取预测值与实验值的拟合曲线,结果表明BP神经网络铣削力预测模型更适合,并通过线性回归理论去除异常点后的数据,使得BP神经网络预测值更加的准确。最后运用有限元理论、传热学等基础理论,对铣削热进行理论分析,考虑到三维切削过程热力藕合计算的复杂性,因此建立了热力耦合有限元模型,并采用有限元软件DEFORM-3D建立三维工件和铣刀模型,进行模拟仿真,从而获得工件和刀具的应力分布、应变分布及温度场分布的情况以及预测了切削力,再通过切削试验对有限元模拟结果进行验证。