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第1章 绪论1

1.1 中国制造20251

1.2 先进制造技术1

1.3 21世纪的先进制造工艺技术3

1.4 机械加工技术3

1.5 本课程的内容7

思考题7

第2章 高速与超高速切削技术8

2.1 概述8

2.1.1 高速切削的概念与高速切削技术8

2.1.2 高速与超高速切削的特点9

2.1.3 高速与超高速切削技术的研究发展现状10

2.1.4 高速与超高速切削对机床的新要求11

2.2 实施高速与超高速切削的关键技术12

2.3 独特的主轴结构单元12

2.3.1 电主轴单元的分类12

2.3.2 主轴轴承15

2.3.3 电主轴的冷却和轴承的润滑16

2.3.4 电主轴的动平衡17

2.3.5 电主轴的选用18

2.4 高速直线驱动进给单元18

2.4.1 高速直线进给传动方式分析19

2.4.2 高速直线电动机进给单元20

2.5 高速与超高速切削刀具技术及其系统27

2.5.1 适用高速与超高速切削的刀具材料28

2.5.2 高效安全可靠的刀具结构30

2.5.3 高速切削刀具与机床连接的刀柄系统31

2.5.4 高速切削用新型夹头33

2.5.5 高速切削刀具的动平衡性能35

2.5.6 高速与超高速切削刀具的监测技术36

2.6 高性能的数控和伺服驱动系统37

2.6.1 用矢量控制原理的PWM交流变频控制器37

2.6.2 高性能高灵敏度的伺服驱动系统38

2.6.3 精简指令集计算机系统结构的CNC系统38

2.6.4 其他辅助控制技术39

2.7 高速与超高速切削技术的应用领域39

思考题40

第3章 硬态切削技术41

3.1 硬态切削的概念41

3.2 硬态车削的特点41

3.3 硬态车削的必要条件42

3.3.1 硬态车削刀具42

3.3.2 硬态车削的切削用量43

3.3.3 硬态车削机床44

3.4 硬态车削的应用与展望44

思考题45

第4章 干式（绿色）切削技术46

4.1 概述46

4.2 干式切削技术的特点及实施的必要条件46

4.2.1 干式切削技术的特点46

4.2.2 实施干式切削的必要条件46

4.3 实施干式（绿色）切削可采用的方法49

4.3.1 风冷却切削49

4.3.2 液氮冷却干式切削51

4.3.3 准（亚）干式切削52

4.3.4 用水蒸气作冷却润滑剂52

4.3.5 射流注液切削53

4.4 干式切削技术的发展现状及应用54

4.4.1 干式切削技术的发展现状54

4.4.2 干式切削技术的应用举例54

4.5 当前的任务55

4.5.1 对切削液的新要求55

4.5.2 切削液的发展趋势55

4.5.3 限制使用切削液中的有害添加剂56

4.5.4 研制新环保型添加剂56

思考题57

第5章 复合加工技术58

5.1 概述58

5.2 复合加工技术分类58

5.3 振动切削加工技术60

5.3.1 振动切削加工概述60

5.3.2 振动切削过程66

5.3.3 典型振动切削装置及其应用73

5.3.4 振动磨削技术78

5.3.5 振动研磨技术84

5.4 加热与低温切削加工技术86

5.4.1 加热切削加工技术概述86

5.4.2 加热切削方法87

5.4.3 加热辅助切削机理探究90

5.4.4 低温切削技术93

5.5 磁化切削加工技术95

5.5.1 概述95

5.5.2 磁化切削方法95

5.5.3 刀具磁化装置96

5.5.4 磁化切削效果97

5.5.5 磁化切削机理探究101

5.6 复合加工技术的应用及其评价102

5.6.1 复合加工技术的应用102

5.6.2 复合加工技术的评价102

思考题103

第6章 特殊切削加工方法104

6.1 真空中切削104

6.1.1 真空度对铜和铝切削的影响104

6.1.2 真空度对中碳钢和钛合金切削的影响104

6.1.3 真空中的高速与超高速切削106

6.1.4 在氧气和氩气气氛中的高速与超高速切削107

6.2 惰性气体保护切削108

6.3 绝缘切削108

6.4 电熔爆“切削”108

6.5 射流加工技术109

6.5.1 概述109

6.5.2 高压水射流加工装置111

6.5.3 高压水射流切除与切断机理112

6.5.4 高压水射流（WJ、AWJ）切割应用范围112

思考题113

第7章 磨削加工新技术114

7.1 高效磨削新技术114

7.1.1 重负荷荒磨114

7.1.2 缓进给大切深磨削114

7.1.3 高速与超高速磨削115

7.1.4 砂带磨削116

7.2 超硬磨料的高效磨削技术117

7.2.1 超硬磨料的性能分析及应用117

7.2.2 超高速磨削典型新工艺介绍118

7.3 超硬磨料砂轮的修整技术121

7.3.1 超硬磨料砂轮修整的概念121

7.3.2 超硬砂轮修整方法122

7.4 高精度小粗糙度磨削技术124

7.4.1 砂轮表面磨粒应有微刃性和等高性124

7.4.2 磨床要有足够好的性能124

7.4.3 工艺参数选择要合理125

7.5 磨削加工最新技术126

7.6 先进磨削方法在难加工材料加工中的应用举例127

7.6.1 高温合金的缓进给大切深磨削127

7.6.2 钛合金的磨削128

7.6.3 热喷涂（焊）层的磨削133

7.7 超硬砂轮在线电解修整ELID磨削技术及应用133

7.7.1 ELID磨削原理133

7.7.2 ELID磨削机理与应用134

思考题135

第8章 高强度钢与超高强度钢的切削加工136

8.1 概述136

8.2 高强度钢与超高强度钢的切削加工特点137

8.3 切削高强度钢与超高强度钢的有效途径140

8.4 高强度与超高强度钢的钻孔与攻螺纹146

8.4.1 高强度钢与超高强度钢的钻孔146

8.4.2 高强度钢与超高强度钢的攻螺纹147

思考题148

第9章 不锈钢的切削加工149

9.1 概述149

9.2 不锈钢的切削加工特点152

9.3 不锈钢的车削加工154

9.4 不锈钢的铣削加工159

9.5 不锈钢的钻削加工161

9.6 不锈钢的铰孔163

9.7 不锈钢攻螺纹165

思考题167

第10章 高温合金的切削加工168

10.1 概述168

10.2 高温合金的切削加工特点169

10.3 高温合金的车削加工173

10.3.1 正确选择刀具材料173

10.3.2 选择合理的刀具几何参数175

10.3.3 确定合理的切削用量177

10.3.4 选用性能好的冷却润滑剂178

10.3.5 车削高温合金推荐的切削条件179

10.4 高温合金的铣削加工179

10.5 高温合金的钻削加工182

10.6 高温合金的铰孔185

10.7 高温合金攻螺纹186

10.8 高温合金的拉削187

思考题189

第11章 钛合金的切削加工190

11.1 概述190

11.1.1 钛合金的分类190

11.1.2 钛合金的性能特点190

11.2 钛合金的切削加工特点193

11.3 钛合金的车削加工196

11.3.1 正确选择刀具材料196

11.3.2 选择合理的刀具几何参数197

11.3.3 切削用量选择198

11.4 钛合金的铣削加工199

11.4.1 正确选择刀具材料199

11.4.2 选择合理的刀具几何参数199

11.4.3 铣削方式的选择200

11.4.4 铣削用量200

11.5 钛合金的钻削加工205

11.6 钛合金攻螺纹209

11.6.1 选择性能好的刀具材料209

11.6.2 改进标准丝锥结构209

11.6.3 采用跳齿结构209

11.6.4 采用修正齿丝锥210

11.6.5 切削液的选用210

11.6.6 螺纹底孔直径的选取210

11.6.7 攻螺纹速度的选取211

思考题211

第12章 工程陶瓷材料的切削加工212

12.1 概述212

12.1.1 陶瓷材料的分类212

12.1.2 陶瓷制品的制备213

12.1.3 陶瓷的组织结构214

12.2 工程陶瓷材料的性能及脆性破坏机理探讨214

12.2.1 与切削加工相关的陶瓷材料的性能215

12.2.2 陶瓷材料脆性破坏机理探讨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点217

12.3.2 几种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 陶瓷材料的磨削特点233

12.4.2 正确选择金刚石砂轮的性能参数237

12.4.3 新型金刚石砂轮的开发243

12.4.4 提高陶瓷材料磨削效率的其他方法246

12.4.5 陶瓷材料的研磨与抛光246

12.5 陶瓷材料加工性的评价246

思考题247

第13章 复合材料与复合构件的切削加工248

13.1 概述248

13.1.1 复合材料的概念248

13.1.2 复合材料的分类248

13.1.3 复合材料的发展与应用250

13.1.4 复合材料的增强相（或分散相）252

13.1.5 复合材料的增强机理253

13.2 纤维增强树脂基复合材料FRP简介253

13.2.1 FRP的性能特点253

13.2.2 影响FRP性能的其他因素254

13.2.3 常用的FRP255

13.3 FRP的切削加工257

13.3.1 FRP的切削加工特点257

13.3.2 FRP的车削加工258

13.3.3 FRP的钻孔263

13.3.4 FRP的铣削加工275

13.3.5 切断加工275

13.4 碳纤维／碳（Cf/C）复合材料的切削加工277

13.5 金属基复合材料的切削加工277

13.5.1 切削加工特点277

13.5.2 不同加工方法的切削加工特点280

13.6 碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料Cf/SiC的切削加工289

13.7 复合构件的钻孔技术289

13.7.1 CFRP与Ti合金叠层复合构件钻孔289

13.7.2 复合装甲构件钻孔290

思考题291

第14章 难加工材料切削过程的有限元仿真技术292

14.1 概述292

14.1.1 有限元法简介292

14.1.2 常用的有限元分析软件简介293

14.2 材料性能实验手段295

14.2.1 材料动态力学性能实验法295

14.2.2 直角切削试验法296

14.3 常用的材料本构方程（模型）296

14.4 切削仿真的应用实例299

14.4.1 切削变形299

14.4.2 切削力304

14.4.3 切削温度307

14.4.4 刀具磨损307

14.4.5 加工表面残余应力309

14.4.6 典型有限元软件的建模过程范例310

思考题316

第15章 切削加工过程切削力预测技术317

15.1 概述317

15.1.1 切削过程中的切削力317

15.1.2 切削力模型317

15.2 切削力理论预测模型318

15.2.1 直角切削模型318

15.2.2 斜角切削模型319

15.3 钻削力预测模型320

15.3.1 钻头几何角度［120］320

15.3.2 钻削力理论模型323

15.4 典型难加工材料的钻削力预测326

15.4.1 1Cr18Ni9Ti的钻削力326

15.4.2 Ti6A14V的钻削力327

15.4.3 GH4169的钻削力327

思考题328

参考文献329