具体描述
现代制造技术：面向智能制造的切削工艺与实践 本书概要 《现代制造技术：面向智能制造的切削工艺与实践》是一部全面、深入探讨现代机械加工技术，特别是先进切削工艺在智能制造背景下应用的专业著作。本书旨在为机械工程专业人员、工艺工程师、技术研发人员以及高年级本科生和研究生提供一个前沿、实用的知识体系，涵盖从材料科学基础到复杂曲面加工、刀具管理、过程监控与优化等多个关键领域。 本书的撰写立足于当前制造业正经历的数字化、网络化转型，紧密结合工业4.0和智能工厂的需求，强调将理论知识与实际应用相结合，特别关注如何利用现代传感器技术、数据分析和自动化手段提升切削过程的效率、精度和可靠性。 第一部分：切削加工的理论基础与材料科学 本部分构建了理解现代切削过程所需的坚实理论基础。 第一章：切削过程的物理学基础 详细阐述了切削变形区的物理现象，包括剪切角、摩擦角、以及应力应变状态的分析。重点讨论了不同材料（如高强度钢、钛合金、镍基高温合金及先进复合材料）在切削过程中的本构关系和热物理特性。引入了现代有限元分析（FEA）在模拟切削过程中的应用，用于预测切屑形态、接触区温度分布和刀具磨损机制。深入剖析了切削力、功耗与表面完整性之间的定量关系。 第二章：先进切削材料与刀具设计 本章聚焦于驱动高精度、高效率加工的基石——刀具材料和几何设计。系统回顾了硬质合金（WC-Co）的微观结构演变、PVD/CVD涂层技术（如TiAlN, AlCrN, 金刚石涂层）的最新发展及其对提高刀具寿命和抗粘刀性的贡献。探讨了陶瓷刀具、CBN（立方氮化硼）刀具在高速硬切削中的应用优势与局限。详细介绍了先进刀具的刃型设计、前角、后角、主偏角的优化策略，以适应不同加工方向和材料特性。 第三章：切削液的科学管理与可持续性 切削液在控制温度、润滑和排屑中起着至关重要作用。本章超越了传统配方介绍，深入探讨了现代切削液的化学稳定机制、生物降解性与环境兼容性。详细分析了微量润滑（MQL）技术、喷射冷却（High-Pressure Coolant, HPC）技术在深孔加工和难加工材料切削中的应用效果，并讨论了切削液的在线监测、过滤回收与废液处理标准，以实现绿色制造目标。 第二部分：先进切削工艺与操作实践 本部分侧重于现代数控（NC）机床上的主流切削技术及其工艺优化。 第四章：高速与超高速加工（HSM/UHSM） 阐述了高速切削背后的技术挑战和机遇，包括主轴系统的高频动态特性、刀具的动态稳定性边界（Stability Lobe Diagram）的确定方法。重点分析了在铝合金和模具钢等材料中，采用高速铣削（HSM）和高速车削（HSC）如何显著提高材料去除率（MRR）并改善表面粗糙度。探讨了在超高速加工中，如何处理由高切速引发的振动和颤振问题。 第五章：复杂曲面与五轴联动加工 本章系统介绍了复杂零件（如航空叶片、医疗植入物、涡轮盘）的增材制造后或传统切削路径规划。详细讲解了五轴联动铣削的运动学模型、工具轴定向（Tool Axis Orientation）策略（如跟随曲率中心、最小化刀具摆动等），以及如何通过控制刀具与工件之间的接触状态，优化切削负载和避免干涉。探讨了基于接触点（Contact Point-based）的路径生成算法。 第六章：难加工材料的特种切削技术 针对航空航天和能源行业广泛使用的镍基高温合金（Inconel系列）、钛合金（Ti-6Al-4V）以及新型陶瓷基复合材料（CMC），本章提供了专门的加工策略。讨论了如何通过采用低转速/高进给的“强力切削”或“低应力切削”策略，结合特殊刀具几何形状，有效管理加工硬化和热损伤（TDZ）问题。还简要介绍了电化学加工（ECM）和电火花加工（EDM）在复杂几何形状去除中的集成应用。 第七章：螺纹、齿轮与精密孔系加工 本章聚焦于高精度功能表面的制造。深入分析了滚齿、插齿、铣削齿轮（Gear Milling）的同步控制原理。在螺纹加工方面，比较了车削、铣削和滚压螺纹的精度、效率和残余应力分布。对于精密孔系加工，详细阐述了镗削（Boring）的刚度设计、刀具补偿策略，以及如何通过在线测量技术确保孔的同轴度和圆度。 第三部分：智能化、监控与过程优化 本部分是本书的前沿和核心，探讨了如何将信息技术融入切削制造，实现真正的智能控制。 第八章：切削过程的在线监测与诊断 阐述了实时获取切削状态信息的技术手段。详细介绍了力/扭矩传感器、振动加速度计、声发射（AE）传感器在刀具磨损、崩刃检测中的应用原理和信号特征识别方法。讨论了热电偶和红外热像仪在监测工件热变形和刀具温度的准确性与局限性。重点介绍如何将采集到的原始信号转化为有意义的工艺参数。 第九章：基于数据驱动的刀具寿命预测与自适应控制 这是智能制造的关键环节。本章讲解了如何利用机器学习（ML）算法（如回归模型、神经网络）对历史切削数据进行训练，建立精确的刀具寿命预测模型。随后，基于预测结果，探讨了自适应控制系统（Adaptive Control System, ACS）的工作流程，包括如何自动调整进给率或主轴转速，以确保刀具在最佳工作窗口内运行，避免非计划停机。 第十章：切削过程的数字化孪生与优化 引入了数字孪生（Digital Twin）的概念在切削过程中的应用。描述了如何构建一个实时同步的虚拟模型，用于模拟和验证新的工艺参数集，或在实际加工开始前进行“无风险”的路径优化。探讨了云计算和边缘计算在处理大规模切削数据流中的角色，以及如何利用这些数据对整个生产车间进行宏观调度优化。 第十一章：刀具管理系统与自动化集成 本章关注切削过程中的后勤保障和自动化集成。详细介绍了现代刀具预调仪（Pre-setter）的工作原理、数据传输标准（如Tool Data Memory, TDM）。讨论了刀库管理、自动换刀（ATC）系统的可靠性设计，以及机器人装卸工件与机床的无缝集成，以实现“黑灯工厂”下的无人值守加工。 结论与展望 本书最后总结了当前切削技术面临的挑战，如极端材料加工、微纳加工的精度极限，并展望了增材制造（AM）与减材制造（CM）深度融合的未来趋势，特别是混合制造系统（Hybrid Manufacturing Systems）的潜力。 本书特点 理论与实践并重： 深入的理论推导结合丰富的工程案例和工艺参数指导。 紧跟前沿技术： 大量篇幅聚焦于五轴、HSM、MQL、过程监控及AI应用。 系统性强： 覆盖了从材料到机床控制的完整知识链条，结构清晰，逻辑严密。 面向未来： 强调数据驱动决策和智能制造集成，为读者提供了面向工业4.0的知识储备。
作者简介
目录信息
目 录
前言
第一章 基础资料
一、常用资料
1.英文字母
2.希腊字母
3.黑色金属材料硬度与强度数值对照表
4.英寸与毫米数值换算表
5.角度与弧度数值换算表
6.弧度与角度数值换算表
二、常用数学计算
1.常用三角函数计算
2.π换算值
3.正多边形边长及圆周等分计算
三、公差与配合
1.常用的基本规定
2.轴的极限偏差
3.孔的极限偏差
4.未注公差尺寸的极限偏差
四、表面形状和位置公差
1.形状和位置公差的分类和符号
2.常用的形状和位置公差值
3.形状和位置公差未注公差的数值
五、表面粗糙度
1.与微观不平度高度特性有关的表面粗糙度参数
2.表面粗糙度的符号及意义
3.表面粗糙度与表面光洁度的对照
六、常用金属材料
1.金属材料的力学性能指标
2.铸铁牌号、性能及用途
3.一般用钢牌号、性能及用途
4.有色金属牌号、性能及用途
七、润滑油及切削液
1.常用的润滑油牌号、性能及用途
2.常用的润滑脂牌号、性能及用途
3.铣削用切削液的选用
第二章 铣床
一、机床型号编制方法
1.型号的表示方法
2.机床的类和分类代号
3.通用特性代号
4.铣床的组和系
5.铣床主参数的表示方法
6.铣床型号示例
二、部分国产铣床产品的技术参数
1.龙门铣床的技术参数
2.平面铣床的技术参数
3.立式升降台铣床的技术参数
4.卧式升降台铣床的技术参数
5.床身铣床的技术参数
6.工具铣床的技术参数
三、XA6132型卧式万能升降台铣床简介
1.机床主要规格
2.主轴传动系统
3.主变速操纵部分
4.进给系统部分
5.进给变速部分
6.升降台部分
7.工作台部分
8.机床电气控制部分
9.机床允许的最大切削范围
四、XA5032型立式升降台铣床简介
1.机床主要规格
2.主轴传动系统
3.立铣头部分
4.机床允许的最大切削范围
五、XA6132、XA5032型铣床电气控制、
系统常见故障及排除方法
六、XA6132、XA5032型铣床的操作规程
1.操作前准备工作
2.按操作规程操作
3.操作后现场整理
七、铣床的保养
1.保养的分类
2.XA6132、XA5032型铣床的一级保养
第三章 铣削原理与铣刀
一、切削原理和铣刀角度
1.切削变形
2.切削热与切削温度
3.铣削方式
4.铣刀角度
5.刀具的磨损与使用寿命
二、铣削力的分析与计算
1.切削力的计算公式
2.扭矩的计算公式
三、铣削功率的计算
四、各种铣刀的规格尺寸
1.圆柱形铣刀的规格尺寸
2.直柄立铣刀、莫氏锥柄立铣刀、7：24锥柄立铣刀
可转位锥柄立铣刀、整体硬质合金直柄立铣刀及硬
质合金螺旋刃立铣刀的规格尺寸
3.直柄键槽铣刀、锥柄键槽铣刀及整体硬质合金键槽
铣刀的规格尺寸
4.莫氏锥柄T形槽铣刀、半圆键槽铣刀及锯片铣刀的
规格尺寸
5.三面刃铣刀、可转位三面刃铣刀及可转位二面刃铣
刀的规格尺寸
6.凸半圆铣刀、凹半圆铣刀、单角铣刀及双角铣刀的
规格尺寸
7.可转位面铣刀、可转位模块式面铣刀、交错齿式
可转位面铣刀及可转位重磨面铣刀（KCM）的
规格尺寸
五、铣刀材料的选用
六、在铣床上加工球面、椭圆的方法及刀具计算
1.加工球面
2.加工椭圆
七、铣削用量的一般推荐值
1.每齿进给量fz的推荐值
2.切削速度v0及进给速度vf的推荐值
3.涂层硬质合金铣刀的铣削用量
第四章 铣削常用量具
一、测量的一般概念
1.测量器具的分类
2.测量的分类
3.测量器具的主要度量指标
4.测量误差
二、铣工常用的测量器具
1.游标量具
2.千分尺
3.机械式测微仪
4.角度测量量具
5.其它量具、量仪
三、量具的选择
第五章 铣床夹具、附件及使用
一、夹具的构成及定位原理
1.定位原理和定位元件
2.夹紧装置
3.对刀装置
4.导向件
5.分度装置
6.夹具体
二、机床附件种类及选用
三、分度头的应用与计算
1.简单分度法（单式分度法）
2.角度分度法
3.差动分度法
4.近似分度法
四、典型专用夹具介绍
1.对中夹具
2.多工位铣削夹具
3.大圆弧面铣削专用夹具
4.靠模仿形装置
5.多点联动夹具
6.液压增力夹具
第六章 典型工件铣削方法
一、平面和斜面的铣削
1.平面和斜面的铣削实例
2.铣削平面的质量分析
二、台阶、沟槽的铣削
1.台阶、沟槽的铣削实例
2.铣削台阶和直角沟槽的质量分析
三、键槽的铣削
1.键槽的铣削实例
2.铣削键槽的质量分析
四、特形槽的铣削
五、外花键的铣削
1.外花键的铣削实例
2.铣削外花键的质量分析
六、离合器的铣削
1.各种离合器的铣削实例
2.铣削离合器的质量分析
七、凸轮的铣削
1.采用垂直铣削法铣削等速圆盘凸轮实例
2.采用倾斜铣削法铣削等速圆盘凸轮实例
八、标准直齿圆柱齿轮的铣削
九、斜齿圆柱齿轮的铣削
十、直齿锥齿轮的铣削
十一、蜗轮的铣削
十二、刀具齿槽的铣削
1.圆柱面直齿刀具齿槽的铣削实例
2.圆柱面螺旋齿刀具齿槽的铣削实例
3.直齿刀具端面齿槽的铣削实例
4.螺旋齿刀具端面齿槽的铣削实例
5.单角铣刀锥面直齿槽的铣削实例
6.铣削圆周不等分齿铰刀时的分度方法
第七章 数控铣床及其铣削简介
一、数控机床的基本概念
1.机床数控技术的组成
2.数控机床及其加工特点
3.数控机床的分类
4.数控铣床的分类及用途
5.数控装置的性能
6.数控系统的操作
7.常用数控术语
二、数控程序编制与应用
1.数控程序编制的内容与方法
2.数控编程标准
3.数控铣床编程实例
三、典型数控铣床性能简介
1.数控立式升降台铣床
2.数控滑枕式铣床
3.数控龙门镗铣床
· · · · · · (收起)
前言
第一章 基础资料
一、常用资料
1.英文字母
2.希腊字母
3.黑色金属材料硬度与强度数值对照表
4.英寸与毫米数值换算表
5.角度与弧度数值换算表
6.弧度与角度数值换算表
二、常用数学计算
1.常用三角函数计算
2.π换算值
3.正多边形边长及圆周等分计算
三、公差与配合
1.常用的基本规定
2.轴的极限偏差
3.孔的极限偏差
4.未注公差尺寸的极限偏差
四、表面形状和位置公差
1.形状和位置公差的分类和符号
2.常用的形状和位置公差值
3.形状和位置公差未注公差的数值
五、表面粗糙度
1.与微观不平度高度特性有关的表面粗糙度参数
2.表面粗糙度的符号及意义
3.表面粗糙度与表面光洁度的对照
六、常用金属材料
1.金属材料的力学性能指标
2.铸铁牌号、性能及用途
3.一般用钢牌号、性能及用途
4.有色金属牌号、性能及用途
七、润滑油及切削液
1.常用的润滑油牌号、性能及用途
2.常用的润滑脂牌号、性能及用途
3.铣削用切削液的选用
第二章 铣床
一、机床型号编制方法
1.型号的表示方法
2.机床的类和分类代号
3.通用特性代号
4.铣床的组和系
5.铣床主参数的表示方法
6.铣床型号示例
二、部分国产铣床产品的技术参数
1.龙门铣床的技术参数
2.平面铣床的技术参数
3.立式升降台铣床的技术参数
4.卧式升降台铣床的技术参数
5.床身铣床的技术参数
6.工具铣床的技术参数
三、XA6132型卧式万能升降台铣床简介
1.机床主要规格
2.主轴传动系统
3.主变速操纵部分
4.进给系统部分
5.进给变速部分
6.升降台部分
7.工作台部分
8.机床电气控制部分
9.机床允许的最大切削范围
四、XA5032型立式升降台铣床简介
1.机床主要规格
2.主轴传动系统
3.立铣头部分
4.机床允许的最大切削范围
五、XA6132、XA5032型铣床电气控制、
系统常见故障及排除方法
六、XA6132、XA5032型铣床的操作规程
1.操作前准备工作
2.按操作规程操作
3.操作后现场整理
七、铣床的保养
1.保养的分类
2.XA6132、XA5032型铣床的一级保养
第三章 铣削原理与铣刀
一、切削原理和铣刀角度
1.切削变形
2.切削热与切削温度
3.铣削方式
4.铣刀角度
5.刀具的磨损与使用寿命
二、铣削力的分析与计算
1.切削力的计算公式
2.扭矩的计算公式
三、铣削功率的计算
四、各种铣刀的规格尺寸
1.圆柱形铣刀的规格尺寸
2.直柄立铣刀、莫氏锥柄立铣刀、7：24锥柄立铣刀
可转位锥柄立铣刀、整体硬质合金直柄立铣刀及硬
质合金螺旋刃立铣刀的规格尺寸
3.直柄键槽铣刀、锥柄键槽铣刀及整体硬质合金键槽
铣刀的规格尺寸
4.莫氏锥柄T形槽铣刀、半圆键槽铣刀及锯片铣刀的
规格尺寸
5.三面刃铣刀、可转位三面刃铣刀及可转位二面刃铣
刀的规格尺寸
6.凸半圆铣刀、凹半圆铣刀、单角铣刀及双角铣刀的
规格尺寸
7.可转位面铣刀、可转位模块式面铣刀、交错齿式
可转位面铣刀及可转位重磨面铣刀（KCM）的
规格尺寸
五、铣刀材料的选用
六、在铣床上加工球面、椭圆的方法及刀具计算
1.加工球面
2.加工椭圆
七、铣削用量的一般推荐值
1.每齿进给量fz的推荐值
2.切削速度v0及进给速度vf的推荐值
3.涂层硬质合金铣刀的铣削用量
第四章 铣削常用量具
一、测量的一般概念
1.测量器具的分类
2.测量的分类
3.测量器具的主要度量指标
4.测量误差
二、铣工常用的测量器具
1.游标量具
2.千分尺
3.机械式测微仪
4.角度测量量具
5.其它量具、量仪
三、量具的选择
第五章 铣床夹具、附件及使用
一、夹具的构成及定位原理
1.定位原理和定位元件
2.夹紧装置
3.对刀装置
4.导向件
5.分度装置
6.夹具体
二、机床附件种类及选用
三、分度头的应用与计算
1.简单分度法（单式分度法）
2.角度分度法
3.差动分度法
4.近似分度法
四、典型专用夹具介绍
1.对中夹具
2.多工位铣削夹具
3.大圆弧面铣削专用夹具
4.靠模仿形装置
5.多点联动夹具
6.液压增力夹具
第六章 典型工件铣削方法
一、平面和斜面的铣削
1.平面和斜面的铣削实例
2.铣削平面的质量分析
二、台阶、沟槽的铣削
1.台阶、沟槽的铣削实例
2.铣削台阶和直角沟槽的质量分析
三、键槽的铣削
1.键槽的铣削实例
2.铣削键槽的质量分析
四、特形槽的铣削
五、外花键的铣削
1.外花键的铣削实例
2.铣削外花键的质量分析
六、离合器的铣削
1.各种离合器的铣削实例
2.铣削离合器的质量分析
七、凸轮的铣削
1.采用垂直铣削法铣削等速圆盘凸轮实例
2.采用倾斜铣削法铣削等速圆盘凸轮实例
八、标准直齿圆柱齿轮的铣削
九、斜齿圆柱齿轮的铣削
十、直齿锥齿轮的铣削
十一、蜗轮的铣削
十二、刀具齿槽的铣削
1.圆柱面直齿刀具齿槽的铣削实例
2.圆柱面螺旋齿刀具齿槽的铣削实例
3.直齿刀具端面齿槽的铣削实例
4.螺旋齿刀具端面齿槽的铣削实例
5.单角铣刀锥面直齿槽的铣削实例
6.铣削圆周不等分齿铰刀时的分度方法
第七章 数控铣床及其铣削简介
一、数控机床的基本概念
1.机床数控技术的组成
2.数控机床及其加工特点
3.数控机床的分类
4.数控铣床的分类及用途
5.数控装置的性能
6.数控系统的操作
7.常用数控术语
二、数控程序编制与应用
1.数控程序编制的内容与方法
2.数控编程标准
3.数控铣床编程实例
三、典型数控铣床性能简介
1.数控立式升降台铣床
2.数控滑枕式铣床
3.数控龙门镗铣床
· · · · · · (收起)
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