微切削技术基础与应用PDF电子书下载

第一部分 基础理论 3

第1章 微切削技术概述 3

1.1 背景与范围 3

1.1.1 微制造 3

1.1.2 微切削的历史与发展 4

1.1.3 微切削的定义与范围 6

1.1.4 微切削与纳米切削 8

1.2 微切削中的材料 8

1.3 微切削工艺方法 9

1.3.1 微车削 9

1.3.2 微铣削 9

1.3.3 微钻削 10

1.3.4 微磨削 11

1.4 微切削技术的体系框架 11

参考文献 13

第2章 微切削机械学 14

2.1 引言 14

2.2 微切削的特征 16

2.2.1 微切削与超精密加工 17

2.2.2 微切削的使能技术 17

2.3 微切削力学 20

2.3.1 尺寸效应 20

2.3.2 切屑形成与最小切削厚度 21

2.3.3 切削比能与微切削力建模 23

2.3.4 表面生成与毛刺形成 26

2.4 微切削加工性能与科学方法 31

2.4.1 振动辅助微切削 31

2.4.2 激光辅助微切削 32

2.5 小结 33

参考文献 33

第3章 微型刀具的设计与制造 36

3.1 刀具尺寸与加工尺度 36

3.2 实柄微刀具的制造方法 37

3.3 涂层与实柄涂层微刀具 38

3.3.1 闭合场非平衡磁控溅射离子镀（CFUBMSIP） 40

3.3.2 涂层结构 40

3.4 涂层微刀具的重要性 42

3.5 金刚石微切削刀具 42

3.6 微切削刀具的磨损 44

3.7 智能切削刀具 46

参考文献 47

第4章 微切削加工的超精密与微小机床 49

4.1 引言 49

4.2 高精度机床部件 50

4.2.1 床身材料 50

4.2.2 驱动系统 52

4.2.3 导轨系统 54

4.2.4 控制系统与放大器 54

4.3 金刚石车床及其部件 55

4.3.1 机床配置 56

4.3.2 市场分析 57

4.3.3 快刀伺服技术 61

4.4 精密铣床 63

参考文献 67

第5章 微切削加工的工程材料 68

5.1 引言 68

5.2 尺寸效应 68

5.3 切削中的应变与应力 70

5.4 微观尺度下材料的弹塑性 73

5.5 断裂 77

5.6 金属、脆性材料及其他材料 81

5.6.1 纯金属材料 82

5.6.2 延性金属 83

5.6.3 脆性材料——玻璃、硅、锗与硬质合金 83

5.6.4 其他材料——非晶态合金、石墨与复合材料 84

5.7 小结 87

参考文献 87

第6章 微切削过程的建模与仿真 90

6.1 有限元建模与仿真 90

6.1.1 有限元模型 90

6.1.2 微毛刺形成过程的仿真 91

6.1.3 刃口半径对切削力的影响 93

6.1.4 微铣刀的应力分布 93

6.1.5 微铣刀的切削刃破损 95

6.1.6 微切削过程的热分析 95

6.2 分子动力学（MD）建模与分析 98

6.2.1 分子动力学建模过程与仿真 98

6.2.2 微切削过程的建模分析 100

6.2.3 刻划过程的分子动力学仿真 100

6.2.4 摩擦与磨损的分子动力学仿真 103

6.2.5 单晶与多晶材料的晶面影响 106

6.2.6 分子动力学仿真能力的提升 108

6.3 多尺度建模与分析 109

6.3.1 多尺度仿真方法 109

6.3.2 多尺度仿真方法在微切削加工中的应用 112

6.3.3 研究挑战与发展趋势 115

6.4 小结 115

参考文献 116

第二部分 应用 121

第7章 金刚石车削与微车削 121

7.1 引言 121

7.2 超精密金刚石车削 121

7.2.1 金刚石车削技术的发展 121

7.2.2 材料 122

7.2.3 金刚石车削加工微结构 124

7.3 微车削 130

7.3.1 微型车刀的制造 131

7.3.2 微车削机床 134

7.3.3 微车削中的尺寸效应 140

7.4 微车削技术的挑战 143

参考文献 143

第8章 微铣削技术的最新进展及其应用 145

8.1 引言 145

8.2 微铣削的基本要素 146

8.2.1 微铣削机床 146

8.2.2 微铣刀 148

8.2.3 工艺条件 153

8.2.4 工件材料 154

8.3 微铣削中的力学 154

8.3.1 微尺度切削中的尺寸效应 154

8.3.2 最小切削厚度 156

8.3.3 工件材料微观结构的影响 158

8.4 微铣削过程的建模 160

8.4.1 有限元建模 160

8.4.2 机理模型 162

8.5 测量与仪器 165

8.5.1 三维表面轮廓仪 165

8.5.2 显微镜 165

8.5.3 过程监测传感器与系统 167

8.6 微铣削技术的挑战 169

8.6.1 刀具跳动 169

8.6.2 刀具的磨损与寿命 170

8.6.3 微毛刺 170

8.6.4 工艺条件优化 171

8.7 微铣削技术的应用前景 171

8.8 小结 172

参考文献 172

第9章 微钻削技术的应用 178

9.1 引言 178

9.2 介观尺度钻削中的颤振研究 178

9.2.1 扭转-轴向模型 181

9.2.2 弯曲模型 188

9.2.3 弯曲与扭转-轴向振动的组合 190

9.2.4 颤振的抑制 197

9.2.5 研究挑战 201

9.3 微钻削中的颤振研究 202

9.4 实例研究：医用高分子材料与复合材料的微钻削加工 209

9.4.1 刀具的选择 209

9.4.2 切削机理与注意事项 210

9.4.3 钻削加工过程 210

9.4.4 复合材料钻削中的毛刺去除 211

9.5 小结 212

致谢 213

参考文献 214

第10章 微磨削技术的应用 216

10.1 引言 216

10.2 原理与方法 218

10.2.1 脆性材料磨削中的材料去除机理 218

10.2.2 工件材料与金刚石磨粒之间的相互作用 219

10.2.3 微磨削中的磨削方法 223

10.3 微磨削的关键技术 224

10.3.1 砂轮的修整 224

10.3.2 砂轮的形貌特征与切削刃分布 227

10.3.3 磨粒高度分布的测量 227

10.3.4 磨粒磨损的特征 229

10.3.5 补偿磨削 229

10.3.6 成形磨削中的关键技术 232

10.3.7 成形磨削中的其他影响 232

10.4 应用实例 234

10.4.1 非球面模具的微磨削加工 235

10.4.2 光纤接头的微磨削加工 239

致谢 242

参考文献 243

第11章 微切削过程的在线微纳测量 247

11.1 引言 247

11.2 用于微切削和在线测量的组合装置 247

11.3 微切削力的在线测量 255

11.4 刀具微磨损的在线监测 259

11.5 微观表面的在线测量 262

11.6 小结 266

参考文献 267