高速切削技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《先進(jìn)制造技術(shù)與應(yīng)用前沿：高速切削技術(shù)》系統(tǒng)總結(jié)了當(dāng)前主要研究單位與重點(diǎn)企業(yè)在高速切削理論和實(shí)際應(yīng)用中的先進(jìn)成果?！　∪珪舶苏?。第一章介紹高速切削的發(fā)展歷程、定義、特點(diǎn)以及應(yīng)用現(xiàn)狀；第二章介紹高速切削時(shí)的切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損，以及表面完整性等高速切削機(jī)理問(wèn)題；第三章介紹高速切削機(jī)床、刀具、優(yōu)化策略與數(shù)控編程技術(shù)等高速切削基礎(chǔ)問(wèn)題；第四章至第七章針對(duì)高速切削冷卻潤(rùn)滑技術(shù)、高速切削工藝技術(shù)與應(yīng)用、高速切削過(guò)程智能監(jiān)測(cè)技術(shù)以及高速切削工藝知識(shí)管理與應(yīng)用技術(shù)等進(jìn)行了重點(diǎn)介紹；第八章對(duì)切削技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)切削技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望?！　　断冗M(jìn)制造技術(shù)與應(yīng)用前沿：高速切削技術(shù)》可為從事高速切削技術(shù)研究的科研人員提供參考，為從事高速切削技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的工程技術(shù)人員提供指導(dǎo)，也可作為高等院校從事高速切削專業(yè)研究生研究和學(xué)習(xí)的參考書，同時(shí)也可作為大學(xué)本科機(jī)械工程專業(yè)高速切削技術(shù)的教材。

書籍目錄

第一章緒論 第一節(jié)高速切削發(fā)展歷程 第二節(jié)高速切削技術(shù)及特點(diǎn) 第三節(jié)高速切削技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 參考文獻(xiàn) 第二章高速切削機(jī)理 第一節(jié)高速切削變形 一、高速切削時(shí)的切屑形態(tài)和切屑變形特點(diǎn) 二、高速切削鋸齒形切屑形成機(jī)理 三、絕熱剪切變形的剪應(yīng)變、剪應(yīng)變率和本構(gòu)行為 四、高速切削變形分析仿真與實(shí)驗(yàn)研究 第二節(jié)高速切削時(shí)的切削力 一、高速銑削力的特征和測(cè)量 二、高速銑削力的變化規(guī)律 三、高速銑削力建模 第三節(jié)高速切削時(shí)的切削熱與切削溫度 一、高速切削時(shí)的切削熱與切削溫度的特點(diǎn) 二、切削溫度與切削熱的測(cè)量 三、高速切削溫度的變化規(guī)律 第四節(jié)高速切削時(shí)的刀具失效形式與機(jī)理 一、高速切削刀具的磨損形態(tài)與失效形式 二、高速切削刀具磨損機(jī)理 三、高速切削參數(shù)對(duì)刀具磨損的影響 第五節(jié)高速切削已加工表面完整性 一、已加工表面完整性概念 二、高速切削條件下的已加工表面粗糙度 三、高速切削條件下的已加工表層加工硬化 四、高速切削條件下的已加工表層金相組織 五、高速切削條件下的已加工表層殘余應(yīng)力 參考文獻(xiàn) 第三章高速切削基礎(chǔ) 第一節(jié)高速切削機(jī)床 一、高速電主軸 二、高動(dòng)態(tài)進(jìn)給驅(qū)動(dòng) 三、危險(xiǎn)源、安全防護(hù)裝置與狀態(tài)監(jiān)控 四、高速切削機(jī)床的選購(gòu) 第二節(jié)高速切削刀具 一、高速切削刀具材料 二、高速切削刀具涂層 三、高速切削刀具連接系統(tǒng) 四、高速切削動(dòng)態(tài)精度 五、高速切削刀具安全標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試 第三節(jié)高速切削技術(shù)優(yōu)化策略 一、高速切削參數(shù)優(yōu)化策略 二、高速切削刀具的優(yōu)化選擇 三、高速切削用量的優(yōu)化選擇 四、高速切削冷卻潤(rùn)滑方式的優(yōu)化選擇 第四節(jié)高速切削數(shù)控編程技術(shù) 一、高速切削數(shù)控編程策略 二、面向工藝特征的高速切削走刀方式的優(yōu)化選擇 參考文獻(xiàn) 第四章高速切削冷卻潤(rùn)滑技術(shù) 第一節(jié)高速切削冷卻潤(rùn)滑技術(shù)的分類及特點(diǎn) 一、干式切削技術(shù) 二、自潤(rùn)滑刀具在高速切削中的應(yīng)用 三、綠色濕式高速切削技術(shù) 四、微量潤(rùn)滑高速切削技術(shù) 第二節(jié)高速切削冷卻潤(rùn)滑機(jī)理 一、切削介質(zhì)的冷卻作用機(jī)理 二、切削介質(zhì)的潤(rùn)滑作用機(jī)理 第三節(jié)綠色冷卻潤(rùn)滑技術(shù)與應(yīng)用 一、綠色冷卻潤(rùn)滑技術(shù)的基本概念及其特點(diǎn) 二、低溫微量潤(rùn)滑技術(shù)及其應(yīng)用 三、基于微量潤(rùn)滑與表面微織構(gòu)雙重效應(yīng)的高速切削冷卻潤(rùn)滑技術(shù) 四、基于微量潤(rùn)滑的切削環(huán)境空氣質(zhì)量安全測(cè)試與分析 參考文獻(xiàn) 第五章高速切削工藝技術(shù)與應(yīng)用 第一節(jié)高速硬切削技術(shù) 一、硬切削技術(shù)的特點(diǎn) 二、高速硬切削對(duì)刀具的要求 三、高速硬切削試驗(yàn)與分析 第二節(jié)高速插銑技術(shù) 一、插銑法的特點(diǎn)與應(yīng)用 二、高速插銑法的研究現(xiàn)狀 三、難加工材料高速插銑的基礎(chǔ)試驗(yàn)與分析 第三節(jié)高速大進(jìn)給切削技術(shù) 一、大進(jìn)給切削技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用 二、高速大進(jìn)給切削技術(shù)的研究現(xiàn)狀 三、減薄切屑的大進(jìn)給粗銑加工技術(shù) 四、難加工材料高速大進(jìn)給切削技術(shù)的基礎(chǔ)試驗(yàn)與分析 第四節(jié)薄壁結(jié)構(gòu)高速切削技術(shù) 一、薄壁結(jié)構(gòu)的工藝特點(diǎn)分析 二、薄壁結(jié)構(gòu)的加工變形建模 三、薄壁結(jié)構(gòu)的加工工藝研究 第五節(jié)基于振動(dòng)控制的高速切削工藝技術(shù) 一、銑削加工的穩(wěn)定性預(yù)測(cè)與影響因素研究 二、薄壁零件加工試驗(yàn)與顫振控制研究 三、不等距銑刀刀齒優(yōu)化設(shè)計(jì)及抑振的試驗(yàn)研究 第六節(jié)面向整體應(yīng)力變形控制的高速切削工藝技術(shù) 一、整體結(jié)構(gòu)件的加工變形 二、零件整體加工變形控制的基本思路 三、基于內(nèi)應(yīng)力的整體結(jié)構(gòu)件的加工變形控制 參考文獻(xiàn) 第六章高速切削過(guò)程智能監(jiān)測(cè)技術(shù) 第一節(jié)高速切削過(guò)程監(jiān)控對(duì)象與一般監(jiān)測(cè)過(guò)程 一、監(jiān)控的主要對(duì)象 二、監(jiān)控系統(tǒng)的組成 第二節(jié)高速切削過(guò)程智能監(jiān)測(cè)策略 一、加工監(jiān)控中的智能技術(shù) 二、加工過(guò)程智能監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù) 第三節(jié)高速切削過(guò)程智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化構(gòu)建 一、基于典型刀具磨損曲線分析的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 二、自動(dòng)敏感特征提取 三、基于馬氏距離法的刀具磨損狀態(tài)識(shí)別 四、刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn) 第四節(jié)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與專家系統(tǒng)的融合 一、專家系統(tǒng)與知識(shí)獲取 二、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)則提取技術(shù) 三、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的規(guī)則提取應(yīng)用 四、基于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)模型的規(guī)則提取應(yīng)用 參考文獻(xiàn) 第七章高速切削工藝知識(shí)管理及其應(yīng)用技術(shù) 第一節(jié)高速切削工藝知識(shí)管理基本概念 一、加工工藝知識(shí)及其管理 二、加工工藝知識(shí)管理的必要性及其管理手段 第二節(jié)高速切削工藝數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念與現(xiàn)狀分析 二、高速切削工藝數(shù)據(jù)庫(kù)基本架構(gòu) 三、高速切削工藝數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā) 第三節(jié)高速切削工藝專家系統(tǒng) 一、專家系統(tǒng)基本概念與現(xiàn)狀分析 二、高速切削工藝專家系統(tǒng)基本架構(gòu) 三、高速硬銑削工藝專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā) 第四節(jié)高速切削工藝知識(shí)管理的應(yīng)用 一、與其他軟件集成 二、高速切削工藝數(shù)據(jù)庫(kù)與專家系統(tǒng)的應(yīng)用 參考文獻(xiàn) 第八章展望 第一節(jié)制造技術(shù)的發(fā)展與挑戰(zhàn) 第二節(jié)未來(lái)切削技術(shù)發(fā)展展望 一、傳統(tǒng)切削方式仍占有一席之地 二、高速切削技術(shù)將更加普及 三、高性能切削技術(shù)將引領(lǐng)現(xiàn)代切削加工的發(fā)展 四、微細(xì)切削將是實(shí)現(xiàn)微小型零件加工的最佳途徑之一 五、提升先進(jìn)切削工藝技術(shù)服務(wù)水平迫在眉睫 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   （4）刀刃非常鋒利：金剛石刀具的切削刃可以磨得非常鋒利，刀刃鈍圓半徑一般可達(dá)0.1～0.5μm。天然金剛石刀具可高達(dá)0.008～0.005μm。因此，天然金剛石刀具能進(jìn)行超薄切削和超精密加工。 （5）具有很好的導(dǎo)熱性能：金剛石的導(dǎo)熱系數(shù)為硬質(zhì)合金的1.5～9倍，為銅的2～6倍。由于導(dǎo)熱系數(shù)及熱擴(kuò)散率高，切削熱量容易散出，故刀具切削部分溫度低。 （6）具有較低的熱膨脹系數(shù)：金剛石的熱膨脹系數(shù)比硬質(zhì)合金小許多，約為高速鋼的1／10。因此金剛石刀具不會(huì)產(chǎn)生很大的熱變形，即由切削熱引起的刀具尺寸的變化很小。這對(duì)尺寸精度要求很高的精密加工刀具來(lái)說(shuō)尤為重要。 金剛石刀具可分為單晶金剛石刀具和多晶金剛石刀具兩種。其中，單晶金剛石可分為天然單晶金剛石和人工合成單晶金剛石。天然單晶金剛石刀具是將經(jīng)研磨加工成一定幾何形狀和尺寸的單顆粒大型金剛石，用焊接式、粘結(jié)式、機(jī)夾式或粉末冶金方法固定在刀桿或刀體上，然后裝在精密機(jī)床上使用。天然單晶金剛石刀具經(jīng)過(guò)精細(xì)研磨，刃口能磨得極其鋒利，刃口半徑可達(dá)0.002 μm，能實(shí)現(xiàn)超薄切削。再加上它與被加工材料之間的摩擦因數(shù)小，抗粘結(jié)性好，與非鐵金屬無(wú)親和力，熱膨脹系數(shù)小及導(dǎo)熱系數(shù)高等特點(diǎn)，天然金剛石刀具可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度。因此，天然金剛石刀具切削也稱鏡面切削。天然金剛石刀具是一致公認(rèn)的、理想的和不能代替的超精密加工刀具，主要用于銅及銅合金、鋁及鋁合金以及金、銀等貴重金屬特殊工件的超精加工。用于制作切削刀具的單晶金剛石必須是大顆粒，由于人工合成大顆粒單晶金剛石制造技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)率低，制造成本高。目前，單晶金剛石刀具絕大部分為天然單晶金剛石制成。設(shè)計(jì)和制造單晶金剛石刀具時(shí)，必須正確選擇晶體方向，對(duì)金剛石原料必須進(jìn)行晶體定向。金剛石刀具的前、后刀面的選擇是設(shè)計(jì)單晶金剛石刀具的一個(gè)重要問(wèn)題。 多晶金剛石刀具包括聚晶金剛石（PCD）刀具和化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石刀具。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)GE公司研制成功聚晶金剛石（PCD）刀片以后，在很多場(chǎng)合下天然金剛石刀具已經(jīng)被人造聚晶金剛石所代替。雖然PCD的硬度低于單晶金剛石，但PCD屬各向同性材料，使得刀具制造中不需擇優(yōu)定向；由于PCD結(jié)合劑具有導(dǎo)電性，使得PCD便于切割成型，且成本遠(yuǎn)低于天然金剛石；PCD原料來(lái)源豐富，其價(jià)格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。因此，PCD應(yīng)用遠(yuǎn)比天然金剛石刀具廣泛。高速銑削主要采用聚晶金剛石，具有非常高的硬度、導(dǎo)熱性，低的熱膨脹系數(shù)，通常用于高速加工有色金屬和非金屬材料。晶粒越細(xì)越好，高速切削含Si量小于12％的鋁合金可用晶粒尺寸10～25μm的聚晶金剛石，高速切削含Si量大于12％的鋁合金和非金屬材料可用晶粒尺寸8～9 μm的聚晶金剛石。然而，PCD刀具無(wú)法磨出極其鋒利的刃口，刃口半徑很難達(dá)到1μm以下，加工的工件表面質(zhì)量也不如天然金剛石，現(xiàn)在工業(yè)中還不能方便地制造帶有斷屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金屬和非金屬的精切，很難達(dá)到超精密鏡面切削。 CVD金剛石是指用化學(xué)氣相沉積法（CVD）在異質(zhì)基體（如硬質(zhì)合金、陶瓷等）上合成金剛石膜，CVD金剛石具有與天然金剛石完全相同的結(jié)構(gòu)和特性。CVD金剛石不含任何金屬或非金屬添加劑，因此，CVD金剛石的性能與天然金剛石相比十分接近，兼具單晶金剛石和PCD的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上又克服了它們的不足。根據(jù)不同的應(yīng)用要求，可選擇不同的CVD沉積工藝以合成出晶粒尺寸和表面形貌不同的PCD。大量實(shí)踐表明，CVD金剛石工具產(chǎn)品的使用性能在許多方面超過(guò)聚晶金剛石的同類產(chǎn)品，而且其低表面粗糙度接近單晶金剛石，抗沖擊性超過(guò)單晶金剛石。CVD金剛石刀具的超硬耐磨性和良好的韌性使之可加工大多數(shù)非金屬材料和多種有色金屬材料，如鋁、硅鋁合金、銅、銅合金、石墨、陶瓷以及各種增強(qiáng)玻璃纖維和碳纖維結(jié)構(gòu)材料等。CVD金剛石刀具還可用作高效和高精密加工刀具，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于價(jià)格昂貴的天然金剛石刀具。目前，CVD金剛石刀具除用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞硅鋁合金材料的加工外，還用于缸體、缸蓋、高壓油泵、汽油泵、水泵、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、起動(dòng)機(jī)、汽車車體中玻璃鋼部件的車、銑、鉆、鏜等加工。CVD金剛石刀具被認(rèn)為是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)中有廣泛應(yīng)用前景的新一代刀具材料。

編輯推薦

《高速切削技術(shù)》可為從事高速切削技術(shù)研究的科研人員提供參考，為從事高速切削技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的工程技術(shù)人員提供指導(dǎo)，也可作為高等院校從事高速切削專業(yè)研究生研究和學(xué)習(xí)的參考書，同時(shí)也可作為大學(xué)本科機(jī)械工程專業(yè)高速切削技術(shù)的教材。

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