现代加工技术

本书系统地介绍了现代加工技术，内容包括切削加工技术、磨粒加工技术、特种加工技术、复合加工技术、微细加工技术、纳米加工技术、绿色加工技术、难加工材料和难加工结构加工技术。本书重点阐述了基于材料去除的各种新加工技术的原理、特点及应用，简要介绍了基于增材和变形的各种新加工技术的原理、特点及应用。内容系统、优选、实用，满足机械工程类本科专业宽口径、创新型人才培养的要求。

肖继明，西安理工大学机械与精密仪器工程学院教授，硕士生导师。教授精密加工（研究生）、机械制造技术（基础）及现代加工技术（本科生）等课程，并从事振动切削及深孔加工技术、金属切削机理及刀具表面改性技术、金属切削过程状态监控技术、计算机辅助设计及制造技术等方面的研究工作。

目 录 章  绪论 1 1.1 加工与加工技术 1 1.2  现代加工技术的产生及发展 2 1.3  现代加工技术的特点 2 1.4  现代加工技术的地位及分类 3 1.4.1  现代加工技术的地位 3 1.4.2  现代加工技术的分类 4 1.5  现代加工技术的发展趋势 4 复习思考题 7 第2章 切削加工技术 8 2.1 切削加工概述 8 2.1.1 切削加工的基本概念 8 2.1.2  切屑形成机理 11 2.1.3  切削力 16 2.1.4  切削热与切削温度 18 2.1.5  刀具材料 19 2.1.6 刀具磨损和刀具寿命 23 2.2  高速切削加工 25 2.2.1  高速切削理论的提出和定义 26 2.2.2  高速切削加工的特点（优点） 28 2.2.3  高速切削的关键技术 30 2.2.4  高速切削机理的研究 41 2.2.5  高速切削加工工艺 43 2.2.6  高速切削技术的发展及应用 44 2.3  精密与超精密切削加工 48 2.3.1  精密与超精密切削加工的概念 48 2.3.2  精密切削加工机理 49 2.3.3  精密切削加工的关键技术 52 2.3.4  精密与超精密机床的发展趋势 53 2.4  深孔钻削技术 54 2.4.1  深孔钻削的特点 54 2.4.2  深孔钻削系统及刀具 54 复习思考题 57 第3章 磨粒加工技术 59 3.1  磨粒加工概述 59 3.1.1  固结磨粒加工 59 3.1.2  游离磨粒加工 68 3.2  高速磨削技术 69 3.2.1  高速磨削概述 69 3.2.2  高速磨削的关键技术 69 3.2.3  高速磨削工艺 71 3.2.4 高速磨削的应用 72 3.2.5 高速磨削的发展前景 73 3.3 缓进给磨削技术 74 3.4  精密和超精密磨削技术 76 3.4.1  精密和超精密磨削的概念 76 3.4.2 精密和超精密磨削机理 76 3.4.3 精密和超精密磨削工艺 77 3.4.4  精密和超精密磨削砂轮及修整 78 3.4.5  精密和超精密磨削的特点及应用 80 3.5  研磨加工技术 80 3.5.1  研磨加工的定义 80 3.5.2 研磨加工机理探讨 81 3.5.3 研磨加工的分类 81 3.5.4 研磨加工的特点 82 3.5.5 研磨加工工艺 83 3.5.6 研磨加工的应用 84 3.6 抛光加工技术 89 3.6.1 抛光加工的定义 89 3.6.2 抛光加工机理 89 3.6.3 抛光加工方法 89 3.6.4  抛光加工要素与工艺 95 3.7  其他磨削加工技术 97 3.7.1  珩磨加工技术 97 3.7.2  砂带磨削技术 110 复习思考题 113 第4章 特种加工技术 115 4.1  电火花加工技术 115 4.1.1  电火花加工原理 115 4.1.2  电火花加工的特点及应用 117 4.1.3  电火花线切割加工 117 4.2  电解加工技术 120 4.2.1  电解加工原理 120 4.2.2  电解加工的特点及应用 120 4.3  电铸加工技术 123 4.3.1  电铸加工原理 123 4.3.2  电铸加工工艺过程 123 4.3.3  电铸加工的工艺特点 125 4.3.4  电铸加工应用 125 4.4  高能束加工技术 127 4.4.1  激光束加工技术 127 4.4.2  电子束加工技术 131 4.4.3  离子束加工技术 135 4.5  水射流及磨料水射流加工技术 137 4.5.1  水射流加工技术 137 4.5.2  磨料水射流加工技术 138 复习思考题 140 第5章  复合加工技术 141 5.1 概述 141 5.1.1 复合加工的概念及发展 141 5.1.2 复合加工的方法及分类 141 5.2 振动切削技术 142 5.2.1 振动切削概述 142 5.2.2 振动切削的工艺效果 144 5.2.3 有关振动切削机理的主要观点 147 5.2.4 超声振动切削 148 5.2.5 低频振动切削 151 5.3 振动磨削技术 155 5.3.1 超声振动磨削技术 156 5.3.2 超声振动清洗砂轮 158 5.3.3 超声振动修整砂轮 159 5.4 振动研磨与振动珩磨技术 160 5.4.1 振动研磨技术 160 5.4.2 超声振动珩磨技术 162 5.5 磁化切削技术 163 5.5.1 磁化切削的概念 163 5.5.2 磁化切削的形式和工作原理 163 5.5.3 磁化切削的工艺效果 165 5.5.4 磁化切削机理探讨 165 5.6 加热切削技术 166 5.6.1 加热切削的概念 166 5.6.2 加热切削的发展 166 5.6.3 加热切削机理探讨 167 5.6.4 加热切削的关键技术与工艺 170 5.6.5 加热切削的应用 173 5.7 低温切削技术 174 5.7.1 低温切削的概念 174 5.7.2 低温切削的发展 174 5.7.3 低温切削的特点 175 5.7.4 低温切削的分类 176 5.7.5 低温切削的应用 177 5.8 电解机械复合加工技术 178 5.8.1 电解磨削技术 178 5.8.2 电解珩磨技术 180 5.8.3 电解研磨复合光整加工技术 181 5.9 超声电火花（电解）复合加工技术 185 5.9.1 超声电火花复合加工技术 185 5.9.2 超声电解复合加工技术 186 5.10 电解电火花磨削加工技术 188 5.10.1 MEEC法 188 5.10.2 新MEEC法 189 5.11 其他复合加工方法简介 191 5.11.1 电火花磨削 191 5.11.2 化学机械研磨 192 5.11.3 超声数控分层仿铣加工技术 193 5.11.4 断续磨削-机械脉冲放电复合加工技术 194 5.11.5 超声振动辅助气中放电加工 195 复习思考题 196 第6章 微细加工技术 197 6.1 概述 197 6.1.1 微细加工的概念 197 6.1.2 微细加工的特点 198 6.2 微细加工机理 198 6.2.1 微切削去除机理 198 6.2.2 原子、分子加工单位的微细加工机理 200 6.3 微细加工方法 201 6.3.1 微细加工方法的分类 201 6.3.2 微细加工的基础技术 202 6.3.3 硅微细加工技术 202 6.3.4 光刻加工技术 203 6.4 LIGA技术及准LIGA技术 205 6.4.1 LIGA技术原理 205 6.4.2 准LIGA技术 207 6.4.3 LIGA技术及准LIGA技术的应用 208 6.5 微细加工技术应用 208 6.6 生物加工技术 213 6.6.1 生物加工简介 213 6.6.2 生物加工分类 213 6.6.3 生物加工的特点 214 复习思考题 215 第7章 纳米加工技术 216 7.1 概述 216 7.1.1 基本概念 216 7.1.2 纳米材料 216 7.1.3 纳米加工 219 7.1.4 纳米加工的关键技术 221 7.1.5 纳米技术的应用前景 222 7.2 基于SPM的纳米切削加工 223 7.2.1 扫描探针显微镜的工作原理 223 7.2.2 扫描探针显微技术的关键技术和特点 225 7.2.3 扫描探针显微技术用于纳米切削加工 225 7.3 纳米器件与DNA单分子加工 226 7.3.1 原子排列 226 7.3.2 分子排列与分子开关 227 7.3.3 纳米器件 228 7.3.4 DNA单分子操纵 232 7.4 碳纳米管 233 7.4.1 单根碳纳米管的操纵 233 7.4.2 碳纳米管的机械特性 235 7.4.3 碳纳米管的应用 236 复习思考题 238 第8章 绿色加工技术 240 8.1 概述 240 8.1.1 绿色加工的定义及分类 240 8.1.2 绿色加工的研究内容 241 8.1.3 绿色加工的发展 241 8.2 绿色加工基本理论 243 8.2.1 绿色加工的基本特征 243 8.2.2 绿色加工的基本程序 244 8.2.3 评价指标体系 246 8.3 干式切削技术 247 8.3.1 干式切削的特点 247 8.3.2 干式切削的实施条件 248 8.3.3 实施干式切削的方法 255 8.4 准（亚）干式切削技术 258 8.4.1 微量润滑切削技术 258 8.4.2 其他准（亚）干切削技术 260 8.5 干式磨削技术 261 8.5.1 干式磨削的特点 261 8.5.2 干式磨削的实施条件 261 8.5.3 强冷风干式磨削 261 8.5.4 点磨削 262 8.6 准干式磨削技术 263 8.7 快速成型技术 264 8.7.1 概述 264 8.7.2 快速成型的工艺方法 266 8.7.3 3D打印技术 271 8.8 其他绿色加工工艺技术 274 8.8.1 直接成型技术 274 8.8.2 少（无）切削加工技术 277 8.8.3 高压水射流切割技术 280 复习思考题 280 第9章 难加工材料和难加工结构的加工技术 282 9.1 概述 282 9.1.1 材料的切削加工性 282 9.1.2 难加工材料 283 9.1.3 难加工结构 288 9.2 难加工材料的加工技术 288 9.2.1 钛合金加工 288 9.2.2 高温合金加工 290 9.2.3 不锈钢加工 293 9.2.4 高强度钢和超高强度钢加工 295 9.2.5 复合材料加工 298 9.2.6 硬脆性材料加工 301 9.3 难加工结构的加工技术 303 9.3.1 薄壁件的加工 303 9.3.2 叶片及涡轮盘的加工 306 9.3.3 阵列孔及微孔的加工 310 复习思考题 313 参考文献 314