Applied Cnc Machining pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill

作者:Mitchell, Josh

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:

价格:39.95

装帧:Pap

isbn号码:9780071494519

丛书系列:

图书标签:

• CNC machining
• Applied CNC
• Manufacturing
• Mechanical engineering
• CAD/CAM
• Tooling
• Precision machining
• Metalworking
• Machining technology
• Industrial technology

深入理解与实践：现代制造技术前沿精览 本书旨在为读者提供一个关于现代精密制造领域，特别是传统切削加工之外新兴技术和理论框架的全面、深入的概述。它回避了对基础数控（CNC）操作和传统铣削/车削工艺的详尽描述，而是将重点放在那些驱动行业未来发展的、更具创新性和复杂性的技术范畴。 本书结构严谨，内容聚焦于高精度、高效率制造所依赖的关键技术支撑，适合于制造工程师、研发人员、高级技术学生以及寻求拓宽技术视野的行业专业人士。 --- 第一部分：增材制造与混合制造范式转变 本部分深入探讨了近年来对传统减材制造构成挑战甚至互补的增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术的核心原理、材料科学以及工艺优化。 第一章：增材制造技术路线图与材料兼容性 本章首先界定了当前主流的增材制造技术分类，包括基于粉末床熔融（PBF）、定向能量沉积（DED）以及粘合剂喷射（Binder Jetting）等技术。重点不在于描述每种技术的机械结构，而在于分析它们在材料特性重构方面的独特性。深入探讨了金属合金（如镍基高温合金、钛合金、高熵合金）和先进聚合物（如PEEK、PEI）在增材过程中的微观结构演变，包括晶粒尺寸控制、残余应力管理和孔隙率最小化策略。此外，还详细分析了AM部件的各向异性力学性能的定量评估方法，这是其在关键结构件应用中必须克服的挑战。 第二章：混合制造系统集成与工艺链优化 本章探讨了将增材制造与传统切削或后处理工艺无缝集成的“混合制造”概念。这涉及建立一个数字主线（Digital Thread），确保从设计、打印、热处理到最终精加工的每一个环节数据都能实时同步和校验。重点讨论了集成式DED系统如何实现“沉积-加工-监测”的闭环控制，以实时补偿打印缺陷。此外，还涵盖了利用增材制造制造复杂冷却流道或晶格结构后，如何精确选择和应用后续的超精密磨削或电火花加工（EDM）参数，以确保达到最终的表面完整性和几何精度要求。 --- 第二部分：先进材料的超精密加工理论 本部分关注在极端硬度、高韧性或特殊功能性材料上实现亚微米级甚至纳米级表面质量的技术挑战与理论突破。 第三章：超硬与难加工材料的切削动力学 本章摒弃了对通用刀具几何角度的讨论，转而聚焦于极高硬度材料（如陶瓷基复合材料CMCs、高熵合金、或超硬工具钢淬火后的状态）的微观断裂机制。详细分析了在高速、小进给量条件下，材料与刀具界面处的塑性变形与微观破碎的耦合模型。探讨了晶格振动抑制技术在减少颤振（Chatter）和提高表面完整性方面的应用，包括主动阻尼夹具的设计原理。深入解析了金刚石涂层和类金刚石涂层（DLC）刀具在极端磨损条件下的失效模式及寿命预测模型。 第四章：非传统加工方法的物理机制与参数控制 本章全面覆盖了超越机械接触的先进去除技术，并侧重于其背后的物理学原理而非操作流程。 电火花加工（EDM）与电化学加工（ECM）的电解质动力学： 重点分析了等离子体通道的形成与崩溃，以及脉冲参数（峰值电流、开/关比、电解液流速）如何直接影响去除率、表面粗糙度（Ra/Rz）和热影响区（HAZ）的形成。讨论了新型导电浆料在微孔加工中的应用。 激光加工的材料相互作用： 探讨了皮秒乃至飞秒超快激光在材料去除中的“冷加工”效应，如何通过精确控制脉冲能量密度实现无熔融、无裂纹的微纳结构制造。分析了等离子体屏蔽效应在高反射率材料（如铜、铝）加工中的应对策略。 --- 第三部分：智能传感、过程监测与质量保证 本部分聚焦于如何利用信息技术和传感器网络实现制造过程的实时洞察、预测性维护和质量闭环控制，这是实现“工业4.0”制造的关键。 第五章：基于信号处理的在机监测技术（In-Situ Monitoring） 本章深入讲解了如何从采集到的多源传感器数据中提取有价值的制造信息。内容包括：加速度计数据的高频分析用于实时识别切削力的细微变化和刀具磨损特征；声发射（AE）信号在检测微小裂纹萌生和材料内部缺陷时的应用；以及热成像技术在监测刀具与工件热负荷分布中的定量分析。重点介绍如何应用傅里叶变换（FFT）、小波分析等信号处理技术，将原始噪声数据转化为可解释的制造状态参数。 第六章：机器学习在工艺优化与预测性维护中的应用 本章阐述了如何利用历史和实时数据训练智能模型来提升制造的鲁棒性。详细介绍了回归模型（如支持向量回归 SVR）和深度学习网络（如LSTM）在以下方面的应用： 1. 实时质量预测： 在加工周期结束前，根据前几道工序的力、振动、温度数据，预测最终的几何公差是否会超差。 2. 刀具寿命预测（Remaining Useful Life, RUL）： 通过监测磨损特征指标（如切削力波动阈值），预测刀具失效时间，从而优化换刀策略，避免非计划停机。 3. 自适应控制策略： 建立从监测反馈到进给率、主轴转速或冷却液压力调整的快速响应闭环系统，以应对材料批次差异或环境温度波动带来的影响。 --- 第四部分：先进几何与表面功能化 本部分探讨了传统几何模型无法有效描述的复杂曲面和功能性表面设计的理论基础及其实现手段。 第七章：拓扑优化与非均匀有理B样条（NURBS）的高级应用 本章侧重于设计驱动制造的理念。首先，详细分析了拓扑优化算法（如密度法、水平集法）如何基于特定的载荷和约束条件生成轻量化、高刚度的潜在结构。随后，重点讨论了将这些优化结果（通常是非连续的、复杂的网格结构）如何通过逆向工程技术，转化为可用于传统或增材制造的、光滑且可控的NURBS曲面表示，特别是针对曲率变化剧烈的区域的数学处理方法。 第八章：表面功能化与微纳结构制造 本章讨论如何通过加工手段在材料表面赋予特定功能，而非仅仅追求几何精度。深入研究了利用激光诱导的等离子体沉积（LIPD）或超声波辅助磨削等技术在工件表面形成抗摩擦、疏水（Lotus Effect）或生物相容性涂层的工艺参数窗口。分析了衍射光学元件（DOE）制造中对高精度周期性微结构（如光栅）的刻蚀和抛光技术，包括离子束抛光（Ion Beam Figuring）的物理机制。 --- 总结与展望： 本书力求提供一个超越基础操作手册的视角，侧重于制造科学中的“为什么”和“如何更智能地控制”，为读者在新一代精密制造领域的创新和研发提供坚实的理论和技术支撑。

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