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第1章 绪论1

1.1 先进制造技术1

1.2 21世纪的先进制造工艺技术2

1.3 机械加工技术3

1.4 本课程的内容6

思考题6

第2章 高速与超高速切削技术7

2.1 概述7

2.1.1 高速切削的概念与高速切削技术7

2.1.2 高速与超高速切削的特点8

2.1.3 高速与超高速切削技术的研究发展现状9

2.1.4 高速与超高速切削对机床的新要求10

2.2 实施高速与超高速切削的关键技术11

2.3 独特的主轴结构单元11

2.3.1 电主轴单元的分类11

2.3.2 主轴轴承14

2.3.3 电主轴的冷却和轴承的润滑15

2.3.4 电主轴的动平衡16

2.3.5 电主轴的选用17

2.4 高速直线驱动进给单元17

2.4.1 高速直线进给传动方式分析18

2.4.2 高速直线电动机进给单元19

2.5 高速与超高速切削刀具技术及其系统26

2.5.1 适用高速与超高速切削的刀具材料27

2.5.2 高效安全可靠的刀具结构29

2.5.3 高速切削刀具与机床连接的刀柄系统30

2.5.4 高速切削用新型夹头32

2.5.5 高速切削刀具的动平衡性能34

2.5.6 高速与超高速切削刀具的监测技术35

2.6 高性能的数控和伺服驱动系统36

2.6.1 用矢量控制原理的PWM交流变频控制器36

2.6.2 高性能高灵敏度的伺服驱动系统37

2.6.3 精简指令集计算机系统结构的CNC系统37

2.6.4 其他辅助控制技术38

2.7 高速与超高速切削技术的应用领域38

思考题39

第3章 硬态切削技术40

3.1 硬态切削的概念40

3.2 硬态车削的特点40

3.3 硬态车削的必要条件41

3.3.1 硬态车削刀具41

3.3.2 硬态车削的切削用量42

3.3.3 硬态车削机床43

3.4 硬态车削的应用与展望43

思考题44

第4章 干式（绿色）切削技术45

4.1 概述45

4.2 干式切削技术的特点及实施的必要条件45

4.2.1 干式切削技术的特点45

4.2.2 实施干式切削的必要条件45

4.3 实施干式（绿色）切削可采用的方法48

4.3.1 风冷却切削48

4.3.2 液氮冷却干式切削50

4.3.3 准（亚）干式切削51

4.3.4 用水蒸气作冷却润滑剂51

4.3.5 射流注液切削52

4.4 干式切削技术的发展现状及应用53

4.4.1 干式切削技术的发展现状53

4.4.2 干式切削技术的应用举例53

4.5 当前的任务54

4.5.1 对切削液的新要求54

4.5.2 切削液的发展趋势54

4.5.3 限制使用切削液中的有害添加剂55

4.5.4 研制新环保型添加剂55

思考题56

第5章 振动切削与磨削技术57

5.1 概述57

5.1.1 传统切削与振动切削57

5.1.2 振动切削特点58

5.1.3 振动切削机理的几种观点60

5.1.4 振动切削研究现状62

5.2 振动切削过程解析62

5.2.1 振动切削改变实际切削速度63

5.2.2 振动切削改变刀具工作角度65

5.2.3 振动切削过程中的消振作用66

5.2.4 切削力波形改变切削过程68

5.3 典型振动切削装置及其应用69

5.3.1 对振动切削装置的基本要求69

5.3.2 振动切削装置分类70

5.3.3 机械振动切削装置71

5.3.4 超声振动切削装置72

5.3.5 振动切削在难加工工艺中的应用72

5.4 振动磨削技术74

5.4.1 超声振动磨削75

5.4.2 超声振动清洗砂轮磨削79

5.4.3 超声振动修整砂轮79

5.5 振动研磨技术80

5.5.1 概述80

5.5.2 振动研磨机理80

思考题82

第6章 加热（辅助）切削与低温切削技术83

6.1 概述83

6.1.1 加热（辅助）切削的概念83

6.1.2 加热（辅助）切削的发展概况83

6.2 加热辅助切削的加热方法与加热辅助切削84

6.3 加热辅助切削机理探讨87

6.4 低温切削技术90

6.4.1 概述90

6.4.2 低温切削特点90

6.4.3 低温切削分类91

6.4.4 低温切削的应用92

思考题92

第7章 特殊切削加工方法93

7.1 磁化切削93

7.1.1 概念93

7.1.2 磁化切削的分类93

7.1.3 刀具磁化装置93

7.1.4 磁化切削效果95

7.1.5 磁化切削机理探讨99

7.2 真空中切削100

7.2.1 真空度对铜和铝切削的影响100

7.2.2 真空度对中碳钢和钛合金切削的影响100

7.2.3 真空中的高速与超高速切削102

7.2.4 在氧气和氩气气氛中的高速与超高速切削102

7.3 惰性气体保护切削103

7.4 绝缘切削104

7.5 电熔爆“切削”104

7.6 射流加工技术105

7.6.1 概述105

7.6.2 高压水射流加工装置106

7.6.3 高压水射流切除与切断机理108

7.6.4 高压水射流（WJ、AWJ）切割应用范围108

思考题108

第8章 磨削加工新技术109

8.1 高效磨削新技术109

8.1.1 重负荷荒磨109

8.1.2 缓进给大切深磨削109

8.1.3 高速与超高速磨削110

8.1.4 砂带磨削111

8.2 超硬磨料的高效磨削技术112

8.2.1 超硬磨料的性能分析及应用112

8.2.2 超高速磨削典型新工艺介绍113

8.3 超硬磨料砂轮的修整技术116

8.3.1 超硬磨料砂轮修整的概念116

8.3.2 超硬砂轮修整方法117

8.4 高精度小粗糙度磨削技术119

8.4.1 砂轮表面磨粒应有微刃性和等高性119

8.4.2 磨床要有足够好的性能119

8.4.3 工艺参数选择要合理119

8.5 磨削加工最新技术121

8.6 先进磨削方法在难加工材料加工中的应用举例121

8.6.1 高温合金的缓进给大切深磨削122

8.6.2 钛合金的磨削123

8.6.3 热喷涂（焊）层的磨削127

8.7 超硬砂轮在线电解修整ELID磨削技术及应用128

8.7.1 ELID磨削原理128

8.7.2 ELID磨削机理与应用128

思考题130

第9章 复合加工技术131

9.1 概述131

9.2 复合加工技术分类131

9.3 复合加工技术的应用及其评价133

9.3.1 应用133

9.3.2 复合加工技术应用的评价133

思考题134

第10章 高强度钢与超高强度钢的切削加工135

10.1 概述135

10.2 高强度钢与超高强度钢的切削加工特点136

10.3 切削高强度钢与超高强度钢的有效途径139

10.4 高强度与超高强度钢的钻孔与攻螺纹145

10.4.1 高强度钢与超高强度钢的钻孔145

10.4.2 高强度钢与超高强度钢的攻螺纹146

思考题147

第11章 不锈钢的切削加工148

11.1 概述148

11.2 不锈钢的切削加工特点151

11.3 不锈钢的车削加工153

11.4 不锈钢的铣削加工158

11.5 不锈钢的钻削加工160

11.6 不锈钢的铰孔162

11.7 不锈钢攻螺纹164

思考题166

第12章 高温合金的切削加工167

12.1 概述167

12.2 高温合金的切削加工特点168

12.3 高温合金的车削加工172

12.3.1 正确选择刀具材料172

12.3.2 选择合理的刀具几何参数174

12.3.3 确定合理的切削用量176

12.3.4 选用性能好的冷却润滑剂177

12.3.5 车削高温合金推荐的切削条件178

12.4 高温合金的铣削加工178

12.5 高温合金的钻削加工181

12.6 高温合金的铰孔184

12.7 高温合金攻螺纹185

12.8 高温合金的拉削186

思考题188

第13章 钛合金的切削加工189

13.1 概述189

13.1.1 钛合金的分类189

13.1.2 钛合金的性能特点189

13.2 钛合金的切削加工特点192

13.3 钛合金的车削加工195

13.3.1 正确选择刀具材料195

13.3.2 选择合理的刀具几何参数196

13.3.3 切削用量选择197

13.4 钛合金的铣削加工198

13.4.1 正确选择刀具材料198

13.4.2 选择合理的刀具几何参数198

13.4.3 铣削方式的选择199

13.4.4 铣削用量199

13.5 钛合金的钻削加工204

13.6 钛合金攻螺纹208

13.6.1 选择性能好的刀具材料208

13.6.2 改进标准丝锥结构208

13.6.3 采用跳齿结构208

13.6.4 采用修正齿丝锥209

13.6.5 切削液的选用209

13.6.6 螺纹底孔直径的选取209

13.6.7 攻螺纹速度的选取210

思考题210

第14章 工程陶瓷材料的切削加工211

14.1 概述211

14.1.1 陶瓷材料的分类211

14.1.2 陶瓷制品的制备212

14.1.3 陶瓷的组织结构213

14.2 工程陶瓷材料的特性及脆性破坏机理探讨213

14.2.1 与切削加工相关的陶瓷材料的性能214

14.2.2 陶瓷材料脆性破坏机理探讨215

14.3 工程陶瓷材料的切削216

14.3.1 陶瓷材料的切削加工特点216

14.3.2 几种常用陶瓷材料的切削加工220

14.4 工程陶瓷材料的磨削232

14.4.1 陶瓷材料的磨削特点232

14.4.2 正确选择金刚石砂轮的性能参数236

14.4.3 新型金刚石砂轮的开发242

14.4.4 提高陶瓷材料磨削效率的其他方法245

14.4.5 陶瓷材料的研磨与抛光245

14.5 陶瓷材料加工性的评价245

思考题246

第15章 复合材料与复合构件的切削加工247

15.1 概述247

15.1.1 复合材料的概念247

15.1.2 复合材料的分类247

15.1.3 复合材料的发展与应用249

15.1.4 复合材料的增强相（或分散相）251

15.1.5 复合材料的增强机理252

15.2 纤维增强树脂基复合材料FRP简介252

15.2.1 FRP的性能特点252

15.2.2 影响FRP性能的其他因素253

15.2.3 常用的FRP254

15.3 FRP的切削加工256

15.3.1 FRP的切削加工特点256

15.3.2 FRP的车削加工257

15.3.3 FRP的钻孔262

15.3.4 FRP的铣削加工274

15.3.5 切断加工274

15.4 碳纤维／碳（Cf/C）复合材料的切削加工276

15.5 金属基复合材料的切削加工276

15.5.1 切削加工特点276

15.5.2 不同加工方法的切削加工特点279

15.6 碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料Cf/SiC的切削加工288

15.7 复合构件的钻孔技术288

15.7.1 CFRP与Ti合金叠层复合构件钻孔288

15.7.2 复合装甲构件钻孔289

思考题290

第16章 难加工材料切削过程的有限元仿真技术291

16.1 概述291

16.1.1 有限元法简介291

16.1.2 常用的有限元分析软件简介292

16.2 材料性能实验手段294

16.2.1 材料动态力学性能实验法294

16.2.2 直角切削试验法295

16.3 常用的材料本构方程（模型）295

16.4 切削仿真的应用实例298

16.4.1 切削变形298

16.4.2 切削力303

16.4.3 切削温度306

16.4.4 刀具磨损306

16.4.5 典型有限元软件的建模过程范例308

思考题313

参考文献314