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出版者:电子工业

作者:韩志宏

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:2007-8

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787121047725

丛书系列:

图书标签:

• 数控加工
• 数控技术
• 机械制造
• 工业技术
• 加工工艺
• 编程技术
• 机床操作
• 实训教程
• 基础知识
• 职业教育

精密制造的基石：现代切削加工原理与实践 本书导言：面向未来的工程核心能力 在当代先进制造业的版图中，对材料的精确移除和复杂零件的高效成形能力，构成了衡量一个国家工业水平的核心指标。从航空航天关键部件的苛刻精度要求，到医疗器械的微米级表面质量，再到新能源汽车的轻量化结构件，这一切都离不开高效、可靠、精确的切削加工技术。 本书《精密制造的基石：现代切削加工原理与实践》，旨在为机械工程、材料科学、工业工程等领域的学生、工程师以及技术人员提供一套系统、深入且与时俱进的切削加工知识体系。我们摒弃了传统教材中仅侧重于基础机械原理的冗余内容，聚焦于现代数控（NC）环境下，如何通过对切削过程的深入理解和优化控制，实现零件性能的最大化和制造成本的最小化。 本书内容结构精炼，紧密围绕“切削过程的物理本质”、“先进刀具材料与涂层创新”、“复杂工艺的优化控制”以及“数字化制造集成”这四大核心支柱展开，力求打造一本兼具理论深度和工程应用价值的实用手册。 --- 第一部分：切削过程的物理建模与热力学分析 本部分深入剖析了切削过程中的力学、摩擦学和热学现象，为理解和预测加工行为奠定基础。 第一章：切削变形的本构关系与塑性流动 本章重点讨论了材料在极端应力状态下的变形机制。详细分析了剪切角、前角、后角等几何参数对切屑形态和切削力的影响。我们引入了Merchant模型及其修正模型，并结合有限元分析（FEA）的视角，探讨了不同进给量和切深下，材料在剪切区内发生的晶粒重构与加工硬化现象。特别关注了高硬度材料（如镍基高温合金）切削时，塑性区尺寸与应力集中点的关联性。 第二章：刀具与工件界面的摩擦学 切削界面是能量耗散和热量产生的主要区域。本章详细阐述了“粘着磨损”、“扩散磨损”和“扩散-粘着耦合磨损”三种主要磨损机制。我们通过高精度测力系统获取的实验数据，建立了描述摩擦系数随温度和滑移速度变化的非线性模型，这对于预测刀具寿命和优化冷却液使用至关重要。此外，还探讨了微观界面上的化学反应，如元素转移和相变，如何影响切削稳定性。 第三章：切削过程中的热量分配与温度场仿真 切削热是影响刀具寿命、表面完整性和尺寸精度的关键因素。本章构建了基于能量守恒原理的切削热源模型，精确计算了剪切区、前刀面和后刀面上的热流密度。我们详细介绍了红外热像仪在动态切削温度测量中的应用，并展示了如何利用流体力学（CFD）方法模拟冷却液在切削区域的流动和换热效率，从而指导冷却系统的设计优化。 --- 第二部分：刀具技术与先进材料加工 本部分聚焦于切削工具的创新及其在难加工材料应用中的挑战与解决方案。 第四章：高性能刀具材料的演进与选择 超越传统高速钢（HSS），本章深入研究了硬质合金（Carbides）、陶瓷（Ceramics）和立方氮化硼（CBN）的微观结构与力学性能。重点分析了WC颗粒尺寸分布、钴粘结相的含量对方位角和抗冲击性的影响。针对高精度加工，我们阐述了PCD（聚晶金刚石）在有色金属加工中的优势及其磨损特性。 第五章：先进涂层技术与表面改性 现代刀具性能的飞跃很大程度上归功于薄膜涂层技术。本章详细讲解了PVD（物理气相沉积）和CVD（化学气相沉积）工艺的原理，包括TiN、AlTiN、CrN等经典涂层以及多层复合涂层和梯度涂层的设计理念。通过对比不同涂层的氧化稳定性、热障效应和与基体的结合强度，指导读者进行最优涂层选择。 第六章：难加工材料（马氏体钢与镍基合金）的特殊切削策略 针对航空航天、能源领域广泛使用的难加工材料，本章提出了专门的加工策略。分析了这些材料高屈服强度、高热稳定性和高加工硬化倾向带来的挑战。内容涵盖了振动辅助加工（Assisted Machining）、超声波加工（USM）在断续切削中的应用，以及如何通过优化刀具前角和刀尖半径来缓解“积屑瘤”问题，提高表面质量。 --- 第三部分：加工过程的控制与优化 本部分侧重于如何将理论知识转化为可控、可重复的高效加工过程。 第七章：切削颤振的机理分析与抑制 切削颤振（Chatter）是限制切削效率和刀具寿命的主要障碍。本章从动态系统的角度，建立了切削过程的闭环动力学模型，识别了系统的固有频率和阻尼比。详细介绍了“刚度优化”、“切深控制（如螺旋插补）”和“主动/被动隔振技术”在抑制颤振中的应用，并结合“根轨迹图”分析了不同工艺参数对系统稳定性的影响。 第八章：表面完整性的量化评估与影响因子 表面粗糙度（Ra, Rz）是零件功能性的直接体现。本章超越了简单的几何量描述，深入探讨了“残余应力”、“显微硬度变化”和“白层形成”等表面完整性指标。通过对比干式加工与湿式加工对亚表层组织的影响，指导工程师在保证几何精度的同时，控制加工引入的损伤，确保疲劳寿命。 第九章：刀具磨损寿命的预测与在线监测 高效生产要求刀具寿命的可预测性。本章介绍了基于泰勒模型的寿命回归分析，并引入了基于机器学习方法的磨损寿命预测框架。详细阐述了在线监测技术，包括：切削力信号的频谱分析（FFT）、声发射（AE）信号的特征提取，以及利用机器视觉技术对刀具刃口进行实时图像识别和磨损量化。 --- 第四部分：面向未来的智能制造集成 本部分将切削加工置于更广阔的智能制造背景下，探讨数字化工具链的整合。 第十章：增材制造（AM）零件的后处理切削 随着增材制造技术的成熟，对AM件进行精密切削已成为必然。本章分析了增材制造过程中形成的“柱状晶结构”、“高孔隙率区域”对传统切削参数的敏感性。我们提供了针对选择性激光熔化（SLM）钛合金和Inconel 718零件的优化刀具路径和冷却策略，以解决增材制造件特有的残余应力和表面粗糙度问题。 第十一章：数字化切削仿真与G代码验证 在实际加工前，仿真技术是降低试切成本和提高首件合格率的关键。本章详细介绍了主流CAM/CAE软件中切削过程仿真模块的原理，包括材料去除率的计算、刀具路径的优化，以及生成G代码前对潜在干涉和过切区域的预检测方法。重点强调了如何利用仿真结果指导工艺参数的迭代优化。 结论：高效、精确、绿色的切削未来 本书的最终目标是培养工程师对现代切削技术的系统认知和解决复杂问题的能力。通过对物理模型、材料科学、过程控制以及数字化工具的综合讲解，读者将能够更自信地应对精密制造领域日益严苛的挑战，推动生产效率和产品质量的持续提升。

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从内容深度来看，这本书在基础知识的覆盖面上做到了一个相当平衡的把握。它既没有流于泛泛而谈，也没有过度钻入过于尖端的细节而让新手望而却步。我注意到作者在讲解核心算法和坐标系转换时，没有直接抛出复杂的数学公式，而是先用大量的篇幅去铺垫其背后的物理意义和几何原理。这种“先做减法，再做加法”的处理方式，极大地提升了理解的效率。尤其是关于刀具路径规划的那几个章节，条理清晰，逻辑严密，让人能够清晰地追踪每一条指令是如何最终转化为机器动作的。对于想建立扎实基础的读者而言，这本书无疑提供了一个非常稳固的基石。它不像某些速成指南那样只教你怎么“按按钮”，而是真正地让你明白“为什么这样按”，这种对底层逻辑的尊重，才是技术学习真正的价值所在。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种厚实的纸张触感和精美的封面插图，一下子就抓住了我的眼球。我本来对技术类的书籍都有点敬而远之，觉得它们总是枯燥乏味，但这本书的排版却非常讲究，图文并茂的布局让原本复杂的概念变得直观易懂。特别是那些三维模型的示意图，清晰得仿佛触手可及，让我对机械加工的流程有了初步的感知。虽然我还没有完全深入学习书中的内容，但仅仅是翻阅这些视觉上的呈现，就已经能感受到作者在制作这本书时所倾注的心血。这绝对不是那种敷衍了事的教材，它更像是一本精心策划的视觉指南，让人充满探索的欲望。对于初学者来说，这种高质量的视觉引导简直是福音，它大大降低了入门的心理门槛，让人觉得技术学习原来可以这么赏心悦目。我非常期待接下来能沉下心来，好好品味其中的每一个章节，相信它能给我带来远超预期的学习体验。

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这本书的细节处理体现了作者极高的专业素养和对读者群体的深刻洞察力。我注意到，即使是那些看似次要的图表和附录部分，其准确性和规范性也达到了极高水准。例如，在术语的引用上，它严格遵循了行业标准，避免了因不同厂商或文献间的术语差异而造成的理解混乱。此外，书后附带的那些编程案例，都是经过精心挑选和优化的，它们不仅覆盖了铣削、车削等主要工艺，还巧妙地嵌入了循环、子程序等高级编程技巧，为读者提供了极佳的模仿和实践样本。总而言之，这本书在每一个细节上都力求精益求精，这种对质量的坚持，使得它不仅仅是一本“入门”读物，更是一部值得反复研读的“工具书”，它的价值会随着我的技术水平提高而不断显现出来。

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这本书的实用价值远超出了课堂教学的范畴，它更像是一本可以随时翻阅的“问题解决手册”。我注意到书的后半部分专门设置了一些关于常见故障排除和优化策略的章节，这些内容在传统的理论书籍中是很少被详细讨论的。例如，它对不同材料在特定切削速度下的表面质量影响进行了细致的分析，并给出了相应的参数调整建议。这些看似边角料的知识点，恰恰是那些在生产一线摸爬滚打多年才能积累起来的宝贵经验。对我而言，这意味着在未来我遇到实际难题时，这本书将是一个可靠的“智囊团”。它教会我的不仅是如何编程，更是如何像一个工程师一样去思考和解决实际生产中遇到的各种复杂问题，这让它在众多教材中脱颖而出，具有了更强的生命力和应用价值。

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阅读体验方面，这本书的语言风格非常贴近实际操作，读起来完全没有那种高高在上的理论说教感。作者似乎非常了解我们这些刚刚接触这个领域的人会卡在哪里，所以他们在阐述每一个步骤时，都会用非常接地气的方式进行解释，甚至会提到一些在实际车间里才会注意到的“小窍门”。我特别欣赏它在引入新概念时所采用的类比手法，那种将抽象的数字控制逻辑与日常生活中常见的场景联系起来的描述方式，一下子就让我的思维豁然开朗。这本书不像某些教材那样把知识点堆砌起来，而是非常有逻辑地构建了一个学习的路径，每前进一步都像是被温柔地牵引着。这种循序渐进的叙述节奏，让我感觉自己不是在被动接受灌输，而是在和一位经验丰富的师傅进行面对面的交流，这种亲切感是很多传统教材所欠缺的。我已经开始计划着手边的实践项目，迫不及待想看看这些理论知识在实际操作中会激发出怎样的火花。

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