目 录
第1章 绪论 1
1.1 先进制造技术 1
1.2 21世纪的先进制造工艺技术 2
1.3 机械加工技术 3
1.4 本课程的内容 6
思考题 6
第2章 高速与超高速切削技术 7
2.1 概述 7
2.1.1 高速切削的概念与高速切削
技术 7
2.1.2 高速与超高速切削的特点 8
2.1.3 高速与超高速切削技术的研究
发展现状 9
2.1.4 高速与超高速切削对机床的
新要求 10
2.2 实施高速与超高速切削的关键
技术 11
2.3 独特的主轴结构单元 11
2.3.1 电主轴单元的分类 11
2.3.2 主轴轴承 14
2.3.3 电主轴的冷却和轴承的润滑 15
2.3.4 电主轴的动平衡 16
2.3.5 电主轴的选用 17
2.4 高速直线驱动进给单元 17
2.4.1 高速直线进给传动方式分析 18
2.4.2 高速直线电动机进给单元 19
2.5 高速与超高速切削刀具技术及
其系统 26
2.5.1 适用高速与超高速切削的刀具
材料 27
2.5.2 高效安全可靠的刀具结构 29
2.5.3 高速切削刀具与机床连接的
刀柄系统 30
2.5.4 高速切削用新型夹头 32
2.5.5 高速切削刀具的动平衡性能 34
2.5.6 高速与超高速切削刀具的
监测技术 35
2.6 高性能的数控和伺服驱动系统 36
2.6.1 用矢量控制原理的PWM交流
变频控制器 36
2.6.2 高性能高灵敏度的伺服驱动
系统 37
2.6.3 精简指令集计算机系统结构的
CNC系统 37
2.6.4 其他辅助控制技术 38
2.7 高速与超高速切削技术的应用
领域 38
思考题 39
第3章 硬态切削技术 40
3.1 硬态切削的概念 40
3.2 硬态车削的特点 40
3.3 硬态车削的必要条件 41
3.3.1 硬态车削刀具 41
3.3.2 硬态车削的切削用量 42
3.3.3 硬态车削机床 43
3.4 硬态车削的应用与展望 43
思考题 44
第4章 干式（绿色）切削技术 45
4.1 概述 45
4.2 干式切削技术的特点及实施的
必要条件 45
4.2.1 干式切削技术的特点 45
4.2.2 实施干式切削的必要条件 45
4.3 实施干式（绿色）切削可采用的
方法 48
4.3.1 风冷却切削 48
4.3.2 液氮冷却干式切削 50
4.3.3 准（亚）干式切削 51
4.3.4 用水蒸气作冷却润滑剂 51
4.3.5 射流注液切削 52
4.4 干式切削技术的发展现状及
应用 53
4.4.1 干式切削技术的发展现状 53
4.4.2 干式切削技术的应用举例 53
4.5 当前的任务 54
4.5.1 对切削液的新要求 54
4.5.2 切削液的发展趋势 54
4.5.3 限制使用切削液中的有害
添加剂 55
4.5.4 研制新环保型添加剂 55
思考题 56
第5章 振动切削与磨削技术 57
5.1 概述 57
5.1.1 传统切削与振动切削 57
5.1.2 振动切削特点 58
5.1.3 振动切削机理的几种观点 60
5.1.4 振动切削研究现状 62
5.2 振动切削过程解析 62
5.2.1 振动切削改变实际切削速度 63
5.2.2 振动切削改变刀具工作角度 65
5.2.3 振动切削过程中的消振作用 66
5.2.4 切削力波形改变切削过程 68
5.3 典型振动切削装置及其应用 69
5.3.1 对振动切削装置的基本要求 69
5.3.2 振动切削装置分类 70
5.3.3 机械振动切削装置 71
5.3.4 超声振动切削装置 72
5.3.5 振动切削在难加工工艺中的
应用 72
5.4 振动磨削技术 74
5.4.1 超声振动磨削 75
5.4.2 超声振动清洗砂轮磨削 79
5.4.3 超声振动修整砂轮 79
5.5 振动研磨技术 80
5.5.1 概述 80
5.5.2 振动研磨机理 80
思考题 82
第6章 加热（辅助）切削与低温切削
技术 83
6.1 概述 83
6.1.1 加热（辅助）切削的概念 83
6.1.2 加热（辅助）切削的发展概况 83
6.2 加热辅助切削的加热方法与加热
辅助切削 84
6.3 加热辅助切削机理探讨 87
6.4 低温切削技术 90
6.4.1 概述 90
6.4.2 低温切削特点 90
6.4.3 低温切削分类 91
6.4.4 低温切削的应用 92
思考题 92
第7章 特殊切削加工方法 93
7.1 磁化切削 93
7.1.1 概念 93
7.1.2 磁化切削的分类 93
7.1.3 刀具磁化装置 93
7.1.4 磁化切削效果 95
7.1.5 磁化切削机理探讨 99
7.2 真空中切削 100
7.2.1 真空度对铜和铝切削的影响 100
7.2.2 真空度对中碳钢和钛合金切削
的影响 100
7.2.3 真空中的高速与超高速切削 102
7.2.4 在氧气和氩气气氛中的高速与
超高速切削 102
7.3 惰性气体保护切削 103
7.4 绝缘切削 104
7.5 电熔爆“切削” 104
7.6 射流加工技术 105
7.6.1 概述 105
7.6.2 高压水射流加工装置 106
7.6.3 高压水射流切除与切断机理 108
7.6.4 高压水射流(WJ、AWJ)切割
应用范围 108
思考题 108
第8章 磨削加工新技术 109
8.1 高效磨削新技术 109
8.1.1 重负荷荒磨 109
8.1.2 缓进给大切深磨削 109
8.1.3 高速与超高速磨削 110
8.1.4 砂带磨削 111
8.2 超硬磨料的高效磨削技术 112
8.2.1 超硬磨料的性能分析及应用 112
8.2.2 超高速磨削典型新工艺介绍 113
8.3 超硬磨料砂轮的修整技术 116
8.3.1 超硬磨料砂轮修整的概念 116
8.3.2 超硬砂轮修整方法 117
8.4 高精度小粗糙度磨削技术 119
8.4.1 砂轮表面磨粒应有微刃性和
等高性 119
8.4.2 磨床要有足够好的性能 119
8.4.3 工艺参数选择要合理 119
8.5 磨削加工最新技术 121
8.6 先进磨削方法在难加工材料
加工中的应用举例 121
8.6.1 高温合金的缓进给大切深
磨削 122
8.6.2 钛合金的磨削 123
8.6.3 热喷涂（焊）层的磨削 127
8.7 超硬砂轮在线电解修整ELID
磨削技术及应用 128
8.7.1 ELID磨削原理 128
8.7.2 ELID磨削机理与应用 128
思考题 130
第9章 复合加工技术 131
9.1 概述 131
9.2 复合加工技术分类 131
9.3 复合加工技术的应用及其评价 133
9.3.1 应用 133
9.3.2 复合加工技术应用的评价 133
思考题 134
第10章 高强度钢与超高强度钢的
切削加工 135
10.1 概述 135
10.2 高强度钢与超高强度钢的切削
加工特点 136
10.3 切削高强度钢与超高强度钢的
有效途径 139
10.4 高强度与超高强度钢的钻孔与
攻螺纹 145
10.4.1 高强度钢与超高强度钢的
钻孔 145
10.4.2 高强度钢与超高强度钢的
攻螺纹 146
思考题 147
第11章 不锈钢的切削加工 148
11.1 概述 148
11.2 不锈钢的切削加工特点 151
11.3 不锈钢的车削加工 153
11.4 不锈钢的铣削加工 158
11.5 不锈钢的钻削加工 160
11.6 不锈钢的铰孔 162
11.7 不锈钢攻螺纹 164
思考题 166
第12章 高温合金的切削加工 167
12.1 概述 167
12.2 高温合金的切削加工特点 168
12.3 高温合金的车削加工 172
12.3.1 正确选择刀具材料 172
12.3.2 选择合理的刀具几何参数 174
12.3.3 确定合理的切削用量 176
12.3.4 选用性能好的冷却润滑剂 177
12.3.5 车削高温合金推荐的切削
条件 178
12.4 高温合金的铣削加工 178
12.5 高温合金的钻削加工 181
12.6 高温合金的铰孔 184
12.7 高温合金攻螺纹 185
12.8 高温合金的拉削 186
思考题 188
第13章 钛合金的切削加工 189
13.1 概述 189
13.1.1 钛合金的分类 189
13.1.2 钛合金的性能特点 189
13.2 钛合金的切削加工特点 192
13.3 钛合金的车削加工 195
13.3.1 正确选择刀具材料 195
13.3.2 选择合理的刀具几何参数 196
13.3.3 切削用量选择 197
13.4 钛合金的铣削加工 198
13.4.1 正确选择刀具材料 198
13.4.2 选择合理的刀具几何参数 198
13.4.3 铣削方式的选择 199
13.4.4 铣削用量 199
13.5 钛合金的钻削加工 204
13.6 钛合金攻螺纹 208
13.6.1 选择性能好的刀具材料 208
13.6.2 改进标准丝锥结构 208
13.6.3 采用跳齿结构 208
13.6.4 采用修正齿丝锥 209
13.6.5 切削液的选用 209
13.6.6 螺纹底孔直径的选取 209
13.6.7 攻螺纹速度的选取 210
思考题 210
第14章 工程陶瓷材料的切削加工 211
14.1 概述 211
14.1.1 陶瓷材料的分类 211
14.1.2 陶瓷制品的制备 212
14.1.3 陶瓷的组织结构 213
14.2 工程陶瓷材料的特性及脆性
破坏机理探讨 213
14.2.1 与切削加工相关的陶瓷材料
的性能 214
14.2.2 陶瓷材料脆性破坏机理
探讨 215
14.3 工程陶瓷材料的切削 216
14.3.1 陶瓷材料的切削加工特点 216
14.3.2 几种常用陶瓷材料的切削
加工 220
14.4 工程陶瓷材料的磨削 232
14.4.1 陶瓷材料的磨削特点 232
14.4.2 正确选择金刚石砂轮的性能
参数 236
14.4.3 新型金刚石砂轮的开发 242
14.4.4 提高陶瓷材料磨削效率的
其他方法 245
14.4.5 陶瓷材料的研磨与抛光 245
14.5 陶瓷材料加工性的评价 245
思考题 246
第15章 复合材料与复合构件的
切削加工 247
15.1 概述 247
15.1.1 复合材料的概念 247
15.1.2 复合材料的分类 247
15.1.3 复合材料的发展与应用 249
15.1.4 复合材料的增强相（或分
散相） 251
15.1.5 复合材料的增强机理 252
15.2 纤维增强树脂基复合材料FRP
简介 252
15.2.1 FRP的性能特点 252
15.2.2 影响FRP性能的其他因素 253
15.2.3 常用的FRP 254
15.3 FRP的切削加工 256
15.3.1 FRP的切削加工特点 256
15.3.2 FRP的车削加工 257
15.3.3 FRP的钻孔 262
15.3.4 FRP的铣削加工 274
15.3.5 切断加工 274
15.4 碳纤维/碳（Cf/C）复合材料的
切削加工 276
15.5 金属基复合材料的切削加工 276
15.5.1 切削加工特点 276
15.5.2 不同加工方法的切削加工
特点 279
15.6 碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料
Cf/SiC的切削加工 288
15.7 复合构件的钻孔技术 288
15.7.1 CFRP与Ti合金叠层复合构件
钻孔 288
15.7.2 复合装甲构件钻孔 289
思考题 290
第16章 难加工材料切削过程的有限元
仿真技术 291
16.1 概述 291
16.1.1 有限元法简介 291
16.1.2 常用的有限元分析软件简介 292
16.2 材料性能实验手段 294
16.2.1 材料动态力学性能实验法 294
16.2.2 直角切削试验法 295
16.3 常用的材料本构方程（模型） 295
16.4 切削仿真的应用实例 298
16.4.1 切削变形 298
16.4.2 切削力 303
16.4.3 切削温度 306
16.4.4 刀具磨损 306
16.4.5 典型有限元软件的建模过程
范例 308
思考题 313
参考文献 314