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智能制造时代的精密机械加工技术与实践 作者： [此处留空，或填入其他作者信息] ISBN： [此处留空，或填入其他ISBN信息] --- 内容简介： 在当前全球制造业向“工业4.0”和智能制造转型的大背景下，对高精度、高效率、高柔性化的机械加工技术提出了前所未有的要求。本书《智能制造时代的精密机械加工技术与实践》，并非聚焦于传统的焊接或电工领域，而是深入探讨现代数控（CNC）加工、增材制造（3D打印）与先进材料切削的交叉前沿技术。全书系统梳理了从微观材料去除机理到宏观复杂零件批量生产的全过程，旨在为机械工程师、高级技工、研发人员以及相关专业的师生提供一套全面、深入且极具操作性的技术指南。 第一部分：现代切削理论与先进材料加工基础 本部分首先奠定了精密加工的理论基础。不同于传统经验主义的加工方法，本书强调对切削力学、刀具磨损机理以及热影响区的精确建模与预测。 第一章 现代切削理论的深化： 详细解析了刀具几何参数对加工质量的影响，特别是切削区域的流变学行为。重点介绍了有限元分析（FEA）在预测切削过程中的应用，如何通过仿真优化进给率、主轴转速，从而最大限度地减少颤振（Chatter）和表面残余应力。 第二章 先进结构材料的加工特性： 随着航空航天、生物医疗等领域对轻量化和高强度的需求，钛合金、镍基高温合金（如Inconel系列）、陶瓷基复合材料（CMCs）以及先进碳纤维增强复合材料（CFRPs）的应用日益广泛。本书对这些难加工材料的特点进行了深入分析，如高硬度、高韧性导致的加工硬化、极低的导热性，并系统性地介绍了针对性策略，包括：使用PCD/CBN等超硬刀具、引入低温冷却（如深冷加工 Cryogenic Machining）、以及采用高压冷却液技术（HP-MQL）。 第三部分：数控编程与复杂曲面加工 本部分转向现代制造的核心——数控（CNC）系统与编程。重点在于如何高效、精确地实现复杂曲面的编程与执行。 第三章 新一代CNC系统架构与编程语言： 概述了现代多轴（5轴及以上）联动CNC系统的硬件和软件结构。深入解析了G代码和M代码的高级应用，并侧重于CAD/CAM软件（如Mastercam, Siemens NX, CATIA）中后处理器的定制化设置，以确保生成代码能最优地驱动机床执行复杂的螺旋插补、球面插补等动作。 第四章 高性能五轴联动加工策略： 五轴加工是实现复杂零件“一次装夹”和“高效曲面加工”的关键。本书详细讲解了五轴加工的运动学模型，包括“摆动轴在刀具下方”（B-A/C-A结构）和“机床主轴摆动”（主轴/工作台结构）的差异及适用场景。通过大量实例，阐述了如何进行“刀轴控制”（Tool Axis Control）以避免干涉、优化表面质量，特别是对于叶片、涡轮盘、医疗植入物等复杂自由曲面的加工路径优化。 第四部分：增材制造（AM）与减材制造的集成 本书认为，未来的精密制造必然是增材与减材（切削）的协同作用。 第五章 增材制造的精度瓶颈与后处理： 探讨了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造技术的优势与局限。重点分析了增材制造过程中产生的孔隙率、晶粒结构不均和残余应力问题。详尽介绍了激光清洗、热等静压（HIP）以及后续的精密车铣磨加工如何作为“减材”环节，对增材制造毛坯进行最终的精度与表面光洁度修复。 第六章 混合制造（Hybrid Manufacturing）系统： 混合机床集成了切削单元和增材沉积单元（如激光熔覆头）。本书分析了如何利用该系统实现“边沉积边加工”——即在沉积过程中实时监测和修正几何误差，有效消除增材制造过程中的累积误差，实现更高精度的一体化制造。 第五部分：质量控制、检测与数字化车间 精密制造的实现离不开实时、准确的质量反馈和监控。 第七章 在线与离线精密测量技术： 系统介绍了现代计量学工具。重点阐述了接触式测量（如三坐标测量机CMM）的高级应用，特别是探头补偿与误差修正。更侧重于非接触式测量技术，如激光扫描、机器视觉系统在机床主轴上的集成，实现加工过程中的刀具磨损实时监测和工件尺寸的闭环反馈控制。 第八章 智能车间的制造执行系统（MES）与数据集成： 阐述了如何将所有加工数据——从CAM路径到机床运行电流、冷却液温度、振动信号——通过OPC UA等协议汇集到MES中。探讨了如何利用这些大数据结合机器学习模型，建立预测性维护（PdM）系统，预测刀具寿命和设备故障，从而将“被动维修”转变为“主动优化”，实现车间的最大化稼动率。 结论：面向未来制造的人才培养 全书最后总结，面对智能制造对人才的复合型要求，掌握先进的切削机理、精通多轴数控编程、熟悉增材制造工艺，并具备数据分析能力的“T型人才”是未来工业的核心竞争力。本书旨在通过理论与实践相结合的方式，培养出能够驾驭下一代精密加工技术的专业人员。 --- 适用对象： 高等院校机械工程、材料工程、制造工程专业的本科生及研究生。 工业设计及产品开发部门的工程师。 参与高端装备制造、模具、航空航天零部件加工的高级技术人员和工艺师。 致力于数控编程、CAM/CAE应用的技术人员。
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