薄壁构件切削工艺动力学理论与方法(精)

薄壁构件广泛应用于重大装备中，其高性能切削制造技术是实现结构轻量化、高效高质加工、保证力学性能与功能的核心工艺。然而，在薄壁构件切削过程中，切削力极易导致颤振发生，从而降低加工效率和精度，这已成为机械制造领域长期以来的技术瓶颈。作者领导的研究团队一直致力于上述瓶颈的突破，本书从工艺力学与切削原理角度出发，结合作者在航空航天薄壁构件加工颤振研究的实践经验，详细介绍了近20 年作者围绕薄壁构件切削工艺中的动力学问题取得的系统性研究成果，主要包含了刀轴系统动态特性建模方法、铣削过程中薄壁构件动刚度演变规律及瞬时动力学参数预测理论、过程阻尼机理、颤振预报和抑制理论与方法等内容。 本书基本涵盖了薄壁构件切削加工动力学问题从基础理论到抑振应用研究的各个方面，能够为从事数控加工车间生产的一线工程技术人员和工艺研发人员，以及从事先进制造领域的科研人员提供很好的理论学习借鉴参考，也可以作为制造学科研究生培养的专业教材。

张卫红，比利时列日大学博士，西北工业大学教授， 第二批“长江学者奖励计划”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、第七届国务院学位委员会航空宇航科学与技术学科评议组成员。主要研究方向为：航宇结构优化设计与高性能切削加工，主持国家重点研发计划、国家自然基金重点项目等各类科研项目50余项。 万敏，工学博士，西北工业大学教授，入选 “长江学者奖励计划”青年学者，新世纪人才，2014-2018连续5年被评为Elsevier中国高被引学者。获陕西省科技一等奖2项（分别排第2和3名），担任国际期刊IJMTM、IJAMT和CJME编委，《航空学报》/CJA青年编委。研究方向为：切削加工工艺理论与方法，主持国家自然科学基金、国家科技支撑计划项目子课题等多项科研课题。

前言 第1 章 绪论 1.1 薄壁构件切削加工的主要问题 1.2国内外研究现状 1.2.1 铣削过程切削力建模 1.2.2 铣削过程颤振稳定性分析 1.2.3 刀具动力学参数预测 1.2.4 构件动力学参数预测 1.2.5 过程阻尼机理研究 1.2.6 颤振稳定性改善方法研究 1.3 薄壁构件铣削过程的动力学模型 1.3.1 物理空间的动力学方程 1.3.2 模态空间的动力学方程 1.4 本书主要内容概括 第2 章 刀具-刀柄-主轴系统动力学参数的预测方法 2.1 引言 2.2 旋转刀具的统一几何模型 2.3 刀具-刀柄-主轴系统的双连接界面等效的动力学建模 2.3.1 刀具动力学方程 2.3.2 夹头子结构动力学方程 2.3.3 双连接界面动力学方程 2.3.4 主轴-刀柄子结构动力学方程 2.3.5 子结构组装原则 2.3. 6 刀具动力学参数的计算 2.4 主轴-刀柄子结构导纳矩阵的计算 2.5 刀具刀尖扭转导纳和轴向导纳的测量 2.5.1 扭转导纳的测量 2.5.2 轴向导纳的测量 2.5.3 测量结果的修正 2.6 试验验证 2.6.1 主轴-刀柄子结构导纳矩阵的获取 2.6.2 刀具-刀柄连接界面参数的识别 2.6.3 刀尖导纳测量值与预测值的比较 2.7 本章小结 第3 章 考虑材料去除效应的薄壁构件瞬时动力学参数预测方法 3.1 引言 3.2 构件瞬时动力学参数的基本预测方法 3.2.1 初始构件动力学建模与模态分析 3.2.2 切削过程中构件动力学模型的动力修改策略 3.2.3 切削过程中构件动力学参数的预测流程 3.2.4 试验验证 3.3 构件瞬时动力学参数的自由度和模态缩减高效预测方法 3.3.1 构件自由度缩减方法 3.3.2 构件模态缩减方法 3.3.3 试验验证 3.4 构件瞬时动力学参数的分解缩减高效预测方法 3.4.1 切削后构件模型的缩减 3.4.2 待去除材料模型的缩减与更新 3.4.3 切削后构件和待去除材料的子结构耦合方法 3.4.4 切削过程中构件瞬时动力学参数的预测流程 3.4.5 试验验证 3.5 本章小结 第4 章 铣削加工的过程阻尼建模方法 4.1 引言 4.2 基于犁切效应的铣削加工过程阻尼模型 4.2.1 侵入体积和犁切力的计算 4.2.2 过程阻尼和犁切力系数的标定 4.2.3 试验验证 4.3 基于切削速度方向变化的过程阻尼模型 4.3.1 切削速度方向变化引起的过程阻尼 4.3.2 考虑过程阻尼的薄壁构件铣削加工的动力学建模 4.3.3 试验验证 4.4 本章小结 第5 章 基于添加局部配重的薄壁构件铣削稳定性改善方法 5.1 引言 5.2 局部配重对构件瞬时动力学参数的影响与修正 5.2.1 含局部配重的构件瞬时动力学参数预测 5.2.2 稳定切削域的优化 5.3 试验验证 5.4 本章小结 第6 章 基于预拉应力的薄壁构件铣削稳定性改善方法 6.1 引言 6.2 预拉应力的计算与理论推导 6.2.1 长条状薄壁构件的铣削稳定性模型 6.2.2 构件固有频率对频响函数的影响 6.2.3 构件固有频率对极限轴向切深的影响 6.2.4 临界预拉应力的计算 6.3 试验验证 6.3.1 预拉应力施加装置的设计 6.3.2 刀具和薄壁构件模态参数的获取 6.3.3 颤振验证试验 6.4 本章小结 参考文献