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第一章 绪论 1

1.1 高速加工技术 1

1.1.1 高速加工及其特点 1

1.1.2 高速加工的关键技术 3

1.2 高速加工工具系统 4

1.2.1 国内外高速加工工具系统的开发与进展 4

1.2.2 高速加工工具系统存在的主要问题 8

1.3 高速加工工具系统研究的主要内容及其意义 10

第二章 高速加工机床 14

2.1 概述 14

2.1.1 高速加工机床的基本要求 14

2.1.2 国内外高速加工机床的开发进展 15

2.2 高速加工机床的主体结构 18

2.2.1 高速回转主轴单元系统 18

2.2.2 高速进给系统 21

2.2.3 高速机床支承部件 27

2.2.4 高速数控系统 28

2.2.5 高速加工监测系统 29

2.3 高速加工中心 32

2.3.1 加工中心的高速化 32

2.3.2 高速加工中心的类型 33

2.3.3 快速换刀技术 36

2.3.4 高速加工中心简介 37

2.4 其他高速加工机床 38

2.4.1 高速钻床 38

2.4.2 高速车铣床 38

2.4.3 高速车床 38

2.4.4 高速磨床 39

2.5 虚拟轴高速机床 43

第三章 高速加工工具系统结构 48

3.1 高速加工工具系统应满足的功能要求 48

3.1.1 基本功能要求 48

3.1.2 辅助功能要求 49

3.2 高速加工工具系统的截面形状 49

3.2.1 高速加工工具系统纵截面形状 49

3.2.2 高速加工工具系统横截面形状 51

3.2.3 高速加工工具系统截面形状的最佳组合 53

3.2.4 高速加工工具系统最佳截面形状的设计 54

3.3 高速加工工具系统的夹紧机构 56

3.3.1 对夹紧机构的基本要求 56

3.3.2 常用的夹紧机构特点分析 57

3.4 常用高速加工工具系统简介 65

3.4.1 HSK工具系统 66

3.4.2 KM工具系统 72

3.4.3 NC5工具系统 73

3.4.4 其他高速加工工具系统 74

第四章 HSK工具系统性能 78

4.1 HSK工具系统定位精度 78

4.1.1 轴向定位精度 78

4.1.2 径向定位精度 79

4.1.3 周向定位精度 80

4.2 HSK工具系统刚度特性 81

4.2.1 轴向刚度 82

4.2.2 径向刚度 86

4.2.3 扭转刚度 93

4.3 HSK工具系统动态特性 93

第五章 HSK工具系统的力学模型 96

5.1 HSK工具系统力学模型的建立 96

5.2 HSK工具系统的轴向刚度 98

5.3 HSK工具系统的径向刚度 99

5.3.1 径向变形分析 99

5.3.2 许用弯矩的确定 100

5.4 HSK工具系统的扭转刚度 102

5.5 DIN标准与ISO标准的HSK工具系统性能 104

第六章 HSK工具系统性能的数值模拟 106

6.1 数值模拟分析的必要性及其有效性 106

6.2 高速加工刀柄静态变形及其极限转速 108

6.2.1 高速加工刀柄静态变形分析 108

6.2.2 HSK刀柄极限转速的确定 111

6.3 离心力对高速加工工具系统性能的影响 112

第七章 HSK工具系统的动平衡 114

7.1 概述 114

7.1.1 高速加工工具系统动平衡的概念 114

7.1.2 高速加工刀具系统的不平衡现象及危害 115

7.2 影响高速加工工具系统动平衡精度的主要因素 116

7.2.1 刀具与刀柄的不平衡 116

7.2.2主轴不平衡 116

7.3 高速加工工具系统动平衡精度等级的确定 117

7.3.1 高速加工工具系统动平衡精度的表示方法 117

7.3.2 高速加工工具系统动平衡精度的确定原则 118

7.4 高速加工工具系统动平衡精度的修正 119

7.5 高速加工工具系统动平衡的检测与平衡技术 121

7.6 高速加工工具的动平衡失稳 124

7.6.1 高速加工刀具动平衡失稳模型 124

7.6.2 典型高速加工刀具的动平衡失稳临界转速的确定 125

第八章 高速加工表面质量 128

8.1 概述 128

8.2 高速加工的刀具材料 129

8.3 高速加工工件表面粗糙度 130

8.3.1 铸铁高速加工 130

8.3.2 钢及其合金高速加工 131

8.3.3 铝合金高速加工 133

8.4 高速加工工件表面硬化 134

8.5 高速加工工件表面残余应力 136

8.5.1 立方氮化硼刀具加工对表面残余应力的影响 137

8.5.2 陶瓷刀具加工对表面残余应力的影响 138

8.6 HSK刀柄特性对表面粗糙度的影响 140

第九章 HSK专家知识系统的开发及应用 147

9.1 概述 147

9.1.1 专家系统的基本组成 147

9.1.2 专家系统的知识表示方法 148

9.1.3 专家系统的自动推理机制 149

9.2 HSK刀柄选用的基本规则 152

9.2.1 HSK刀柄型号的选用 152

9.2.2 HSK刀柄规格的选择 152

9.2.3 HSK刀柄选用中扭矩的校核 153

9.3 HSK专家知识系统的建立 156

9.3.1 总体方案设计 156

9.3.2 HSK刀柄选用的决策规则 157

9.3.3 HSK刀柄选用专家系统的知识表示 162

9.3.4 HSK刀柄选用专家系统的自动推理机制 163

9.4 HSK工具系统的故障诊断 163

9.4.1 HSK刀柄故障知识库 164

9.4.2 HSK刀柄故障诊断的界面 165

9.5 HSK专家知识系统的应用 166

第十章 HSK工具系统的制造尺寸 168

10.1 HSK工具系统制造标准的发展过程 168

10.2 HSK锥面配合的可靠性 169

10.2.1 可靠性的基本概念 169

10.2.2 机械零件应力—强度干涉模型 170

10.2.3 HSK刀柄锥面配合的力学方程 172

10.2.4 HSK刀柄锥面配合的强度模型 174

10.2.5 HSK刀柄锥面配合可靠度计算举例 175

10.3 HSK-A型刀柄与主轴尺寸 177

10.4 HSK-B型刀柄与主轴尺寸 192

10.5 HSK-C型刀柄与主轴尺寸 207

10.6 HSK-D型刀柄与主轴尺寸 220

10.7 HSK-E型刀柄与主轴尺寸 233

10.8 HSK-F型刀柄与主轴尺寸 244