第1篇 基础篇 3
第1章 总论 3
1.1 高速切削概述 3
1.1.1 高速切削（加工）技术定义 3
1.1.2 高速切削发展历程 4
1.2 高速切削基础理论 7
1.2.1 锯齿形切屑形成机理 8
1.2.2 基于力-热耦合的切削过程建模 8
1.2.3 切削稳定性 11
1.2.4 加工表面质量 12
1.3 高速切削关键设备 12
1.3.1 高速切削加工机床 12
1.3.2 高速切削刀具 14
1.3.3 高速切削的安全保障系统 15
1.4 高速切削工艺共性技术 16
1.4.1 切削工艺参数优化 16
1.4.2 干式切削和准干式切削 17
1.4.3 高速切削数据库 17
1.5 高速切削技术行业应用 18
1.5.1 高速切削技术应用现状 18
1.5.2 高速切削技术实施策略 19
参考文献 20
第2章 切屑形成机理 27
2.1 引言 27
2.1.1 切屑形貌和分类 27
2.1.2 高速切削切屑形态 28
2.2 锯齿形切屑的形成机理研究 28
2.2.1 绝热剪切理论和周期脆性断裂理论 28
2.2.2 锯齿形切屑形成特征分析 29
2.2.3 锯齿形切屑形成的三个阶段 35
2.2.4 锯齿化程度衡量 36
2.3 难加工材料力-热耦合特性和热塑性失稳 37
2.3.1 力-热耦合特性分析 37
2.3.2 热塑性失稳发生的临界条件 39
2.3.3 锯齿形切屑绝热剪切区的应力和温度 40
2.4 切屑形成机理研究展望 43
参考文献 43
第3章 高速切削力-热耦合建模 45
3.1 引言 45
3.2 二维切削过程力-热物理模型 45
3.2.1 切削变形区的切削能量 46
3.2.2 直角切削力学 47
3.3 三维切削过程力-热物理模型 50
3.3.1 斜角切削模型 50
3.3.2 三维铣削力模型 55
3.3.3 切削温度建模 65
3.4 切削过程力-热耦合有限元仿真 70
3.4.1 切削加工仿真概述 70
3.4.2 材料本构模型 71
3.4.3 切屑分离准则 74
3.4.4 切削热有限元模型 75
3.4.5 切削力-热耦合有限元建模 77
3.5 高速切削时力-热耦合建模研究展望 79
参考文献 80
第4章 加工表面完整性 82
4.1 引言 82
4.1.1 加工表面粗糙度 82
4.1.2 加工硬化和金相组织 84
4.1.3 加工表面残余应力 85
4.2 钛合金TC4加工表面完整性 85
4.2.1 加工硬化 85
4.2.2 表面粗糙度 86
4.2.3 表面残余应力和金相组织 87
4.3 高温合金GH4169高速铣削加工表面质量 90
4.3.1 表面加工变质层 91
4.3.2 残余应力分析 93
4.4 淬硬模具钢SKD11高速铣削加工表面质量 95
4.4.1 表面金相组织和表面硬度 96
4.4.2 表面残余应力 99
4.5 非金属难加工材料高速铣削加工表面质量 100
4.5.1 凯夫拉（芳纶）高速铣削 100
4.5.2 橡胶高速铣削 102
4.5.3 颗粒增强铝基复合材料（硅铝合金）高速铣削 103
4.6 加工表面完整性研究展望 105
参考文献 106
第5章 高速切削刀具磨损机理 108
5.1 引言 108
5.1.1 刀具磨损和破损 108
5.1.2 刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命 109
5.1.3 高速切削刀具磨损 110
5.2 高速铣削钛合金刀具寿命和刀具磨损 111
5.2.1 刀具寿命实验 111
5.2.2 刀具磨损 112
5.3 高速铣削DZ4高温合金刀具寿命和刀具磨损 117
5.3.1 刀具寿命 117
5.3.2 刀具磨损 118
5.4 高速钻削不锈钢刀具耐用度和刀具磨损 119
5.4.1 新型专用槽型的钻头耐用度 120
5.4.2 不同涂层的钻头耐用度 123
5.5 刀具磨损机理研究展望 127
参考文献 127
第6章 高速切削动力学 130
6.1 引言 130
6.2 动态铣削力 131
6.2.1 动态铣削系统模型 131
6.2.2 动态再生型切削厚度模型 132
6.2.3 单元动态铣削力 133
6.2.4 再生型切削颤振动态稳定性分析 135
6.2.5 铣削颤振稳定性极值估算 138
6.3 模糊化再生型切削颤振理论 144
6.3.1 模糊化再生型切削颤振模型 144
6.3.2 模糊化再生型切削颤振的实现 148
6.3.3 模糊化再生型切削颤振的应用 151
6.4 切削动力学研究展望 152
参考文献 153
第2篇 应用篇 157
第7章 高速硬切削技术 157
7.1 引言 157
7.1.1 高速硬切削特点和应用场合 157
7.1.2 高速硬切削刀具和涂层 158
7.2 渗碳淬硬钢转向轮硬铣削 159
7.2.1 零件加工特点 159
7.2.2 材料切削性能实验 160
7.2.3 以铣代磨工艺 162
7.3 硬切削刀具优化 164
7.3.1 刀具刃口结构 164
7.3.2 刀具刃口结构优化 165
7.4 高速硬切削的研究展望 172
参考文献 172
第8章 高速切削数据库技术 175
8.1 引言 175
8.2 切削数据库需求分析 176
8.3 经典刀具选用及切削数据库 180
8.4 智能切削工艺决策数据库关键技术 190
8.4.1 基于神经模糊推理系统ANFIS的推理预测技术 191
8.4.2 基于神经模糊综合评判的切削参数优化技术 197
8.4.3 基于BP网络的切削参数求取技术 201
8.5 基于物理过程模拟的切削参数智能决策系统 202
8.6 新制造模式下切削数据库研究展望 205
参考文献 206
第9章 高速切削冷却润滑技术 209
9.1 引言 209
9.2 高压冷却技术 210
9.3 微量润滑（MQL）技术 212
9.3.1 MQL系统组成 212
9.3.2 MQL作用机理 214
9.3.3 MQL应用工艺影响因素 215
9.4 微量润滑（MQL）在钛合金切削中应用 216
9.4.1 MQL铣削中磨损机理 217
9.4.2 涂层刀具与MQL匹配性分析 222
9.5 高速切削加工冷却润滑技术研究展望 228
参考文献 228
第10章 航空典型结构件高速加工工艺 230
10.1 引言 230
10.1.1 航空铝合金和钛合金应用现状 231
10.1.2 航空整体结构件特点 233
10.2 大型客机航空铝合金薄壁件高速加工工艺优化 234
10.2.1 航空铝合金高速加工关键策略 234
10.2.2 水平尾翼梁缘条加工效率优化 235
10.2.3 薄壁功分腔体铣削毛刺优化控制 236
10.2.4 梁间整体肋铣削变形优化控制 247
10.3 大型客机钛合金接头高速加工工艺 253
10.3.1 钛合金高速加工关键策略 253
10.3.2 钛合金接头加工工艺优化 257
10.4 航空结构件高速切削工艺研究展望 258
参考文献 259
第11章 高温合金航空发动机整体叶轮高速加工工艺 261
11.1 引言 261
11.2 整体叶轮高速加工面临问题 263
11.2.1 材料特点 263
11.2.2 工艺难点 264
11.2.3 典型加工工艺策略 265
11.3 大圆角插铣刀动态插铣力建模 267
11.3.1 插铣及插铣刀具 267
11.3.2 插铣切削力模型 270
11.3.3 6mm插铣刀切削力验证 275
11.3.4 12mm插铣刀切削力验证 277
11.4 动态切削力下的插铣刀杆变形分析 279
11.4.1 插铣刀刀杆变形有限元建模 279
11.4.2 6mm插铣刀刀杆变形有限元模拟结果分析 280
11.4.3 12mm插铣刀刀杆变形有限元模拟结果分析 283
11.5 基于切削力与变形约束下的插铣切削用量优化 285
11.6 航空整体叶轮高速切削工艺研究展望 288
参考文献 288
第12章 能源装备典型构件高速加工工艺 291
12.1 引言 291
12.2 超超临界汽轮机转子轮槽铣削 292
12.2.1 加工工艺面临问题 293
12.2.2 转子材料切削加工性能实验 296
12.2.3 温度场和残余应力场仿真-实验混合分析 305
12.3 超超临界汽轮机密封环高速车削 307
12.3.1 工艺难点 308
12.3.2 密封环材料切削加工性能实验 309
12.3.3 高速切削参数优化 321
12.4 F级重型燃气轮机大型转子高速车削 322
12.4.1 加工工艺面临的问题 323
12.4.2 转子挠度分析与控制 325
12.5 能源装备高速加工工艺研究展望 329
参考文献 329
第13章 重型机车内燃机典型零件高速加工工艺 330
13.1 引言 330
13.2 机车内燃机缸盖蠕墨铸铁材料铣削实验 331
13.2.1 铣削力分析 332
13.2.2 切屑形态 333
13.2.3 刀具磨损 334
13.2.4 高速切削推荐工艺策略 337
13.3 大功率交流内燃机车气缸套高速车削 338
13.3.1 气缸套加工面临问题 338
13.3.2 合金铸铁材料铣削实验 338
13.3.3 气缸套加工工艺优化 349
13.4 内燃机典型零件高速切削研究展望 351
参考文献 351
第14章 汽车发动机典型构件高速加工工艺 353
14.1 引言 353
14.2 汽车发动机高速铣削 354
14.2.1 工艺难点 355
14.2.2 实验研究 356
14.2.3 高速切削推荐工艺策略 358
14.3 发动机缸盖的涨紧轮安装孔螺纹铣削 360
14.3.1 PCD螺纹铣刀 360
14.3.2 PCD螺纹铣刀切削性能评价实验 363
14.3.3 PCD螺纹铣刀生产应用 368
14.4 汽车发动机高速加工工艺研究展望 372
参考文献 373