物理仿真主要是力學仿真，研究工件在切削時的物理狀態，只有對物理仿真的機理研究透徹，才能真正意義上的滿足虛擬制造的目的，即實際加工過程在計算機上的真實映射。
　　物理仿真的主要內容包括切削力仿真、加工誤差仿真、切屑的生成過程仿真、刀具的偏移、變形和磨損仿真、及數控切削機床的振動與溫度仿真等。
　　切削力是物理仿真中的基本因素，通常被認為單位時間材料去除率的函數。據此可得到刀具大致的受力情況，之后再用有限元法進行進一步處理得到切削力在刀具上的具體分布。
　　影響工件加工誤差的因素主要為定位誤差，其他影響因素還包括機床運動精度誤差、刀具尺寸誤差、主軸便移、導軌變形、夾緊力、刀具、零件熱變形和彈性變形誤差及加工方法引起的誤差等。根據這些誤差的影響程度大小不同，加入權值的概念，進行模糊綜合評判即可得加工精度的總誤差。
　　切削生成過程的實時仿真是虛擬數控與實際加工“無縫連接”和同步顯示的主要環節，切削的生成、卷取、折斷以及生成的形狀受很多因素的影響，如刀具的幾何形狀、切削液、工件和刀具的材料，以及刀具與工件的受力情況。研究表明，當切削厚度很小時，切削厚度與切削力呈線性關系。
　　刀具的磨損和偏移會很大的影響到數控加工的加工誤差和產品質量。實驗數據表明，每單位進給距離與單位面積的刀具磨損體積與切削溫度和壓應力有關。將刀具簡化為懸臂梁，其主要受力為刀頭受到的切削力，經計算即可得到刀具的偏移。
　　加工溫度是影響刀具和工件加工屬性的一個重要因素，其中磨削和車削的加工過程是連續的，較易用公式描述，而銑削是間歇性切削，需要用一些修正來進行描述。
　　動力可能引起的振動也將影響工件的加工表面精度。對機床振動的實時仿真可以提供避免或減少振動的依據，合理的選擇加工條件。對機床振動的影響中，有兩個比較顯著的因素：（1）機床、工件及刀具和隨切削力向量的位置和方向變化的系統的動力學參數。（2）與切削力相關的加工材料、刀具形狀和材料、切削狀況、刀具磨損類型和磨損量等變化的動力學行為。
　　切屑和刀具面的摩擦力影響著切屑的形狀、系統的溫度等許多因素。摩擦力在刀具切削刃進入工件到離開工件的時間內是變化的，切削摩擦力的大小與系統溫度之間相互影響，這就需要互相協調這幾個因素，而得到最優的加工效果。
　　給出的這些因素只是在數控加工中會影響到最后工件質量的一些因素，這些因素之間也會相互影響，有些也會成為設計中需直接考慮的因素，所以在綜合考慮這些因素的時候應當相互協調以得到最佳的加工結果。