現(xiàn)代機械加工新技術(shù)（第3版）

目 錄
第1章 緒論 1
1．1 中國制造2025 1
1．2 先進(jìn)制造技術(shù) 1
1．3 21世紀(jì)的先進(jìn)制造工藝技術(shù) 3
1．4 機械加工技術(shù) 3
1．5 本課程的內(nèi)容 7
思考題 7
第2章 高速與超高速切削技術(shù) 8
2．1 概述 8
2．1．1 高速切削的概念與高速切削
技術(shù) 8
2．1．2 高速與超高速切削的特點 9
2．1．3 高速與超高速切削技術(shù)的
研究發(fā)展現(xiàn)狀 10
2．1．4 高速與超高速切削對機床的
新要求 11
2．2 實施高速與超高速切削的關(guān)鍵
技術(shù) 12
2．3 獨特的主軸結(jié)構(gòu)單元 12
2．3．1 電主軸單元的分類 12
2．3．2 主軸軸承 15
2．3．3 電主軸的冷卻和軸承的潤滑 16
2．3．4 電主軸的動平衡 17
2．3．5 電主軸的選用 18
2．4 高速直線驅(qū)動進(jìn)給單元 18
2．4．1 高速直線進(jìn)給傳動方式分析 19
2．4．2 高速直線電動機進(jìn)給單元 20
2．5 高速與超高速切削刀具技術(shù)
及其系統(tǒng) 27
2．5．1 適用高速與超高速切削的
刀具材料 28
2．5．2 高效安全可靠的刀具結(jié)構(gòu) 30
2．5．3 高速切削刀具與機床連接的
刀柄系統(tǒng) 31
2．5．4 高速切削用新型夾頭 33
2．5．5 高速切削刀具的動平衡性能 35
2．5．6 高速與超高速切削刀具的
監(jiān)測技術(shù) 36
2．6 高性能的數(shù)控和伺服驅(qū)動系統(tǒng) 37
2．6．1 用矢量控制原理的PWM
交流變頻控制器 37
2．6．2 高性能高靈敏度的伺服驅(qū)動
系統(tǒng) 38
2．6．3 精簡指令集計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
的CNC系統(tǒng) 38
2．6．4 其他輔助控制技術(shù) 39
2．7 高速與超高速切削技術(shù)的應(yīng)用
領(lǐng)域 39
思考題 40
第3章 硬態(tài)切削技術(shù) 41
3．1 硬態(tài)切削的概念 41
3．2 硬態(tài)車削的特點 41
3．3 硬態(tài)車削的必要條件 42
3．3．1 硬態(tài)車削刀具 42
3．3．2 硬態(tài)車削的切削用量 43
3．3．3 硬態(tài)車削機床 44
3．4 硬態(tài)車削的應(yīng)用與展望 44
思考題 45
第4章 干式（綠色）切削技術(shù) 46
4．1 概述 46
4．2 干式切削技術(shù)的特點及實施的
必要條件 46
4．2．1 干式切削技術(shù)的特點 46
4．2．2 實施干式切削的必要條件 46
4．3 實施干式（綠色）切削可采用
的方法 49
4．3．1 風(fēng)冷卻切削 49
4．3．2 液氮冷卻干式切削 51
4．3．3 準(zhǔn)（亞）干式切削 52
4．3．4 用水蒸氣作冷卻潤滑劑 52
4．3．5 射流注液切削 53
4．4 干式切削技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及
應(yīng)用 54
4．4．1 干式切削技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 54
4．4．2 干式切削技術(shù)的應(yīng)用舉例 54
4．5 當(dāng)前的任務(wù) 55
4．5．1 對切削液的新要求 55
4．5．2 切削液的發(fā)展趨勢 55
4．5．3 限制使用切削液中的有害
添加劑 56
4．5．4 研制新環(huán)保型添加劑 56
思考題 57
第5章 復(fù)合加工技術(shù) 58
5．1 概述 58
5．2 復(fù)合加工技術(shù)分類 58
5．3 振動切削加工技術(shù) 60
5．3．1 振動切削加工概述 60
5．3．2 振動切削過程 66
5．3．3 典型振動切削裝置及其應(yīng)用 73
5．3．4 振動磨削技術(shù) 78
5．3．5 振動研磨技術(shù) 84
5．4 加熱與低溫切削加工技術(shù) 86
5．4．1 加熱切削加工技術(shù)概述 86
5．4．2 加熱切削方法 87
5．4．3 加熱輔助切削機理探究 90
5．4．4 低溫切削技術(shù) 93
5．5 磁化切削加工技術(shù) 95
5．5．1 概述 95
5．5．2 磁化切削方法 95
5．5．3 刀具磁化裝置 96
5．5．4 磁化切削效果 97
5．5．5 磁化切削機理探究 101
5．6 復(fù)合加工技術(shù)的應(yīng)用及其評價 102
5．6．1 復(fù)合加工技術(shù)的應(yīng)用 102
5．6．2 復(fù)合加工技術(shù)的評價 102
思考題 103
第6章 特殊切削加工方法 104
6．1 真空中切削 104
6．1．1 真空度對銅和鋁切削的
影響 104
6．1．2 真空度對中碳鋼和鈦合金
切削的影響 104
6．1．3 真空中的高速與超高速
切削 106
6．1．4 在氧氣和氬氣氣氛中的高速
與超高速切削 107
6．2 惰性氣體保護切削 108
6．3 絕緣切削 108
6．4 電熔爆“切削” 108
6．5 射流加工技術(shù) 109
6．5．1 概述 109
6．5．2 高壓水射流加工裝置 111
6．5．3 高壓水射流切除與切斷機理 112
6．5．4 高壓水射流（WJ、AWJ）
切割應(yīng)用范圍 112
思考題 113
第7章 磨削加工新技術(shù) 114
7．1 高效磨削新技術(shù) 114
7．1．1 重負(fù)荷荒磨 114
7．1．2 緩進(jìn)給大切深磨削 114
7．1．3 高速與超高速磨削 115
7．1．4 砂帶磨削 116
7．2 超硬磨料的高效磨削技術(shù) 117
7．2．1 超硬磨料的性能分析及應(yīng)用 117
7．2．2 超高速磨削典型新工藝介紹 118
7．3 超硬磨料砂輪的修整技術(shù) 121
7．3．1 超硬磨料砂輪修整的概念 121
7．3．2 超硬砂輪修整方法 122
7．4 高精度小粗糙度磨削技術(shù) 124
7．4．1 砂輪表面磨粒應(yīng)有微刃性和
等高性 124
7．4．2 磨床要有足夠好的性能 124
7．4．3 工藝參數(shù)選擇要合理 125
7．5 磨削加工最新技術(shù) 126
7．6 先進(jìn)磨削方法在難加工材料
加工中的應(yīng)用舉例 127
7．6．1 高溫合金的緩進(jìn)給大切
深磨削 127
7．6．2 鈦合金的磨削 128
7．6．3 熱噴涂（焊）層的磨削 133
7．7 超硬砂輪在線電解修整ELID
磨削技術(shù)及應(yīng)用 133
7．7．1 ELID磨削原理 133
7．7．2 ELID磨削機理與應(yīng)用 134
思考題 135
第8章 高強度鋼與超高強度鋼的
切削加工 136
8．1 概述 136
8．2 高強度鋼與超高強度鋼的
切削加工特點 137
8．3 切削高強度鋼與超高強度鋼
的有效途徑 140
8．4 高強度與超高強度鋼的鉆孔
與攻螺紋 146
8．4．1 高強度鋼與超高強度鋼的
鉆孔 146
8．4．2 高強度鋼與超高強度鋼的
攻螺紋 147
思考題 148
第9章 不銹鋼的切削加工 149
9．1 概述 149
9．2 不銹鋼的切削加工特點 152
9．3 不銹鋼的車削加工 154
9．4 不銹鋼的銑削加工 159
9．5 不銹鋼的鉆削加工 161
9．6 不銹鋼的鉸孔 163
9．7 不銹鋼攻螺紋 165
思考題 167
第10章 高溫合金的切削加工 168
10．1 概述 168
10．2 高溫合金的切削加工特點 169
10．3 高溫合金的車削加工 173
10．3．1 正確選擇刀具材料 173
10．3．2 選擇合理的刀具幾何參數(shù) 175
10．3．3 確定合理的切削用量 177
10．3．4 選用性能好的冷卻潤滑劑 178
10．3．5 車削高溫合金推薦的切削
條件 179
10．4 高溫合金的銑削加工 179
10．5 高溫合金的鉆削加工 182
10．6 高溫合金的鉸孔 185
10．7 高溫合金攻螺紋 186
10．8 高溫合金的拉削 187
思考題 189
第11章 鈦合金的切削加工 190
11．1 概述 190
11．1．1 鈦合金的分類 190
11．1．2 鈦合金的性能特點 190
11．2 鈦合金的切削加工特點 193
11．3 鈦合金的車削加工 196
11．3．1 正確選擇刀具材料 196
11．3．2 選擇合理的刀具幾何參數(shù) 197
11．3．3 切削用量選擇 198
11．4 鈦合金的銑削加工 199
11．4．1 正確選擇刀具材料 199
11．4．2 選擇合理的刀具幾何參數(shù) 199
11．4．3 銑削方式的選擇 200
11．4．4 銑削用量 200
11．5 鈦合金的鉆削加工 205
11．6 鈦合金攻螺紋 209
11．6．1 選擇性能好的刀具材料 209
11．6．2 改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)絲錐結(jié)構(gòu) 209
11．6．3 采用跳齒結(jié)構(gòu) 209
11．6．4 采用修正齒絲錐 210
11．6．5 切削液的選用 210
11．6．6 螺紋底孔直徑的選取 210
11．6．7 攻螺紋速度的選取 211
思考題 211
第12章 工程陶瓷材料的切削加工 212
12．1 概述 212
12．1．1 陶瓷材料的分類 212
12．1．2 陶瓷制品的制備 213
12．1．3 陶瓷的組織結(jié)構(gòu) 214
12．2 工程陶瓷材料的性能及脆性
破壞機理探討 214
12．2．1 與切削加工相關(guān)的陶瓷
材料的性能 215
12．2．2 陶瓷材料脆性破壞機理
探討 216
12．3 工程陶瓷材料的切削 217
12．3．1 陶瓷材料的切削加工特點 217
12．3．2 幾種常用陶瓷材料的切削
加工 221
12．4 工程陶瓷材料的磨削 233
12．4．1 陶瓷材料的磨削特點 233
12．4．2 正確選擇金剛石砂輪的
性能參數(shù) 237
12．4．3 新型金剛石砂輪的開發(fā) 243
12．4．4 提高陶瓷材料磨削效率
的其他方法 246
12．4．5 陶瓷材料的研磨與拋光 246
12．5 陶瓷材料加工性的評價 246
思考題 247
第13章 復(fù)合材料與復(fù)合構(gòu)件的
切削加工 248
13．1 概述 248
13．1．1 復(fù)合材料的概念 248
13．1．2 復(fù)合材料的分類 248
13．1．3 復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用 250
13．1．4 復(fù)合材料的增強相（或
分散相） 252
13．1．5 復(fù)合材料的增強機理 253
13．2 纖維增強樹脂基復(fù)合材料
FRP簡介 253
13．2．1 FRP的性能特點 253
13．2．2 影響FRP性能的其他因素 254
13．2．3 常用的FRP 255
13．3 FRP的切削加工 257
13．3．1 FRP的切削加工特點 257
13．3．2 FRP的車削加工 258
13．3．3 FRP的鉆孔 263
13．3．4 FRP的銑削加工 275
13．3．5 切斷加工 275
13．4 碳纖維/碳（Cf/C）復(fù)合材料
的切削加工 277
13．5 金屬基復(fù)合材料的切削加工 277
13．5．1 切削加工特點 277
13．5．2 不同加工方法的切削加工
特點 280
13．6 碳纖維增強碳化硅陶瓷復(fù)合
材料Cf/SiC的切削加工 289
13．7 復(fù)合構(gòu)件的鉆孔技術(shù) 289
13．7．1 CFRP與Ti合金疊層復(fù)合
構(gòu)件鉆孔 289
13．7．2 復(fù)合裝甲構(gòu)件鉆孔 290
思考題 291
第14章 難加工材料切削過程的有限
元仿真技術(shù) 292
14．1 概述 292
14．1．1 有限元法簡介 292
14．1．2 常用的有限元分析軟件
簡介 293
14．2 材料性能實驗手段 295
14．2．1 材料動態(tài)力學(xué)性能實驗法 295
14．2．2 直角切削試驗法 296
14．3 常用的材料本構(gòu)方程（模型） 296
14．4 切削仿真的應(yīng)用實例 299
14．4．1 切削變形 299
14．4．2 切削力 304
14．4．3 切削溫度 307
14．4．4 刀具磨損 307
14．4．5 加工表面殘余應(yīng)力 309
14．4．6 典型有限元軟件的建模過
程范例 310
思考題 316
第15章 切削加工過程切削力預(yù)測
技術(shù) 317
15．1 概述 317
15．1．1 切削過程中的切削力 317
15．1．2 切削力模型 317
15．2 切削力理論預(yù)測模型 318
15．2．1 直角切削模型 318
15．2．2 斜角切削模型 319
15．3 鉆削力預(yù)測模型 320
15．3．1 鉆頭幾何角度[120] 320
15．3．2 鉆削力理論模型 323
15．4 典型難加工材料的鉆削力
預(yù)測 326
15．4．1 1Cr18Ni9Ti的鉆削力 326
15．4．2 Ti6Al4V的鉆削力 327
15．4．3 GH4169的鉆削力 327
思考題 328
參考文獻(xiàn) 329