目录

第3版前言

第2版前言

第1版前言

第1章特种加工技术

1.1概述3

1.1.1特种加工的定义和特点3

1.1.2特种加工的分类3

1.1.3几种常用特种加工方法性能和用途的对比4

1.2电火花穿孔、成形加工4

1.2.1电火花穿孔、成形加工的原理4

1.2.2电火花穿孔、成形加工机床5

1.我国电火花穿孔、成形加工机床的型号和标准5

2.电火花成形加工机床主要型号与技术参数5

1.2.3电火花加工用的脉冲电源5

1.基本的脉冲波形及其主回路5

2.各种派生的电火花加工用的脉冲电源5

1.2.4电火花加工的工具进给调节系统8

1.工具电极自动进给调节系统的类型8

2.自动进给调节系统的基本组成部分8

3.步进电动机自动进给调节系统9

4.直流、交流伺服电动机自动进给调节系统9

1.2.5电火花加工的工具电极和工作液系统9

1.电火花加工用工具电极材料9

2.电火花加工用工具电极的设计与制造9

3.电火花加工用的工作液系统11

1.2.6电火花加工的基本工艺规律11

1.电火花加工的工艺指标11

2.电火花加工的电规准11

3.电火花加工工艺规律及电火花加工工艺曲线图表12

1.2.7电火花加工时正确选择电规准的方法21

1.2.8电火花加工时工具电极的安装、调整和找正21

1.工具电极的安装、调整和找正的要求21

2.工具电极的安装、调整和找正的装置21

1.2.9电火花加工机床的一般故障和加工中的不正常现象23

1.液压主轴头常见的故障、原因及解决办法23

2.伺服电动机主轴头常见的故障、原因及解决办法24

3.电火花加工中的不正常现象的故障、原因及解决办法24

1.3电火花加工小孔25

1.3.1小孔的高速电火花加工25

1.3.2小深斜孔的高速电火花加工26

1.3.3异形小孔的电火花加工26

1.喷丝板异形小孔的电火花加工26

2.多个小方孔筛网的电火花加工27

1.3.4微孔电火花加工27

1.微小轴（工具电极）的制作27

2.高深径比微小孔的加工28

1.4电火花成形加工的数控技术28

1.4.1数控电火花加工机床的类型28

1.4.2电火花数控摇动加工28

1.电火花数控摇动加工的特点28

2.电火花数控摇动加工的代码和轨迹28

3.数控摇动的伺服方式29

1.5电火花加工的其他工艺形式及应用30

1.5.1电火花磨削30

1.电火花小孔磨削30

2.电火花刃磨和切割31

3.电火花对磨和跑合31

1.5.2共轭回转电火花加工及双轴回转电火花加工32

1.电火花共轭同步回转加工精密内外螺纹32

2.电火花共轭倍角同步回转加工32

3.双轴回转展成法电火花加工精密凹凸球面、平面32

1.5.3电火花表面强化及刻字34

1.电火花表面改性和强化34

2.电火花刻字35

1.5.4混粉电火花镜面加工技术35

1.混粉电火花镜面加工原理及特点36

2.混粉电火花镜面加工工艺要点36

3.混粉电火花加工装置及设备36

4.混粉电火花镜面加工应用实例36

1.5.5半导体和非导体电火花加工技术36

1.半导体和高阻抗材料的电火花加工36

2.非导体的电火花加工37

1.5.6气体介质中电火花加工37

1.气体介质中电火花加工原理37

2.气体介质中电火花加工要点37

3.气体介质中电火花三维形状加工37

1.5.7电火花铣削加工技术37

1.电火花铣削加工技术的产生及特点37

2.电火花铣削加工中的主要关键技术38

1.5.8微细电火花加工技术38

1.微细电火花加工的关键技术38

2.微细电火花加工的应用举例39

1.5.9短电弧加工39

1.短电弧加工的主要特点39

2.短电弧加工的主要适用范围40

3.短电弧加工应用实例40

1.6电火花线切割加工40

1.6.1电火花线切割加工原理和特点40

1.6.2双向高速、单向低速走丝电火花线切割加工比较40

1.6.3电火花线切割机床42

1. 电火花线切割机床的分类及型号42

2. 电火花线切割机床标准42

3. 我国生产的主要电火花线切割机床42

4. 国内外生产的主要电火花线切割机床42

1.6.4导轮部件及电极丝保持器42

1.导轮部件42

2.电极丝保持器46

1.6.5电火花线切割机床夹具和加工工件装夹方法46

1.电火花线切割机床夹具46

2. 电火花线切割加工工件的装夹方法46

1.6.6常用电火花线切割电源49

1. 常用电火花线切割电源的波形、电参数及性能49

2. 电火花线切割电源波形和电参数对工艺指标的影响49

1.6.7电火花线切割工艺效果分析50

1.高速走丝速度vs对切割速度vwi的影响50

2.电极丝材料及直径对线切割工艺效果的影响50

3.工件厚度h对切割速度vwi的影响51

4.电极丝往复运动引起的黑白条纹和斜度52

5.不同工作液对工艺参数的影响52

6.不同电参数对线切割表面熔化层的影响52

7.单向低速走丝电火花线切割工艺效果52

1.6.8线切割引起断丝的原因54

1.6.9线切割加工中工件产生的变形和裂纹55

1.产生变形和裂纹的规律55

2.减小变形和裂纹的措施55

1.6.10线切割机床的扩展运用56

1.用普通线切割机床加工带斜度凹模的简易方法56

2.用两轴控制加工三维曲面56

1.6.11编制简单零件线切割加工程序的方法58

1.程序格式58

2.零件编程实例62

3.有公差编程尺寸的计算法62

4.间隙补偿值f63

1.6.12线切割自动编程65

1.人机对话式自动编程65

2.语言式自动编程65

3.图形交互式自动编程66

1.7电化学加工67

1.7.1电化学加工原理及设备组成67

1.电化学加工原理67

2.电化学加工用电源69

3.电化学加工的分类70

1.7.2电解加工71

1.电解加工的特点及其应用71

2.电解加工的设备72

3.电解加工的基本规律74

4.电解加工的阴极设计77

5.电解加工的电解液80

6.混气电解加工83

7.脉冲电解加工84

8.小孔束流电解加工84

9.数控展成电解加工 84

10.旋印电解加工85

11.电解线切割加工86

12. 电解加工的应用86

13.电解加工常见疵病、产生原因及消除方法86

1.7.3电化学抛光86

1.影响电化学抛光的主要因素86

2.金属的电化学抛光工艺及应用91

1.7.4电解磨削93

1.电解磨削的加工原理93

2.电解磨削用的电解液94

3.电解磨床及改装95

4.电解磨削的工艺参数95

5.电解研磨95

1.7.5在线电解修锐镜面磨削（ELID）96

1. ELID磨削技术的优点96

2. ELID磨削装置96

1.8超声加工97

1.8.1超声加工的原理及特点97

1.8.2超声加工的设备组成97

1. 超声加工设备的规格与技术性能98

2.振幅变幅杆（扩大棒）的设计、计算和工具长度的确定98

1.8.3超声加工的基本工艺规律101

1.超声加工的加工速度101

2.超声加工的加工精度101

3.超声加工的表面粗糙度102

1.8.4超声加工的应用103

1.打孔、套料与切断103

2.旋转超声加工103

3.超声清洗加工104

4.超声焊接105

5.超声辅助加工105

6.难加工材料、复合材料的超声加工106

1.9高能束加工106

1.9.1激光加工106

1.激光加工的原理及特点106

2.激光加工的设备组成106

3.激光切割的工艺参数109

1.9.2电子束加工110

1.电子束加工的原理及特点110

2.电子束加工的工艺规律111

3.电子束加工的应用111

1.9.3离子束加工111

1.离子束加工原理及其特点111

2.离子束加工的应用113

1.10化学加工114

1.10.1化学铣切加工114

1.化学铣切的特点114

2.化学铣切的缺点114

3.化学铣切的应用范围114

4.化学铣切的主要过程114

1.10.2光化学腐蚀加工115

1.10.3化学抛光115

1.11水喷射切割116

1.11.1水喷射切割加工的基本原理及特点116

1.11.2水喷射切割加工的基本工艺规律116

1.11.3水喷射切割加工的应用117

1.12磨料喷射加工117

1.12.1磨料喷射加工的基本原理117

1.12.2磨料喷射加工的基本工艺规律117

1.12.3磨料喷射加工的应用119

1.13复合加工119

1.13.1关于复合加工的一般概念119

1.13.2超声-电火花复合加工119

1.超声-电火花复合加工的原理119

2.超声-电火花复合加工的影响因素119

3.超声-电火花复合加工的应用举例120

1.13.3电解-电火花复合加工120

1.13.4超声-电解复合加工120

参考文献121

第2章精密加工与纳米加工技术

2.1概述125

2.1.1精密加工与超精密加工的概念、范畴、特点和分类125

1.精密加工与超精密加工的概念125

2.精密加工和超精密加工的特点125

3.精密加工和超精密加工方法及其分类126

2.1.2精密加工和超精密加工原理128

1.进化加工原理128

2.微量加工原理128

2.1.3精密加工和超精密加工的工艺系统129

1.影响精密加工和超精密加工的工艺因素129

2.精密加工和超精密加工的工艺系统结构129

2.1.4精密加工和超精密加工技术的地位、作用和发展129

1.精密加工和超精密加工技术的地位和作用130

2.精密加工和超精密加工技术的发展130

2.2金刚石刀具超精密切削加工130

2.2.1金刚石刀具超精密切削机理130

1.金刚石刀具超精密切削的切屑形成130

2.加工表面的形成及其加工质量130

3.表面破坏层及应力状态131

2.2.2金刚石刀具的设计和刃磨131

1.金刚石的性能和结构131

2.金刚石刀具的设计133

2.2.3金刚石刀具超精密切削的工艺规律138

1.影响金刚石刀具超精密切削的因素138

2.金刚石刀具超精密切削工艺138

2.2.4金刚石刀具超精密切削的应用和发展140

2.3精密和超精密磨削加工141

2.3.1精密磨削加工141

1.普通砂轮精密磨削机理141

2.普通砂轮精密磨削砂轮选择142

3.精密磨床的选择142

4.普通砂轮精密磨削时的砂轮修整142

5.普通砂轮精密磨削时的磨削用量143

2.3.2超硬磨料砂轮精密磨削143

1.超硬磨料砂轮精密磨削特点及应用143

2.超硬磨料砂轮精密磨削机理144

3.超硬磨料砂轮精密磨削用量选择144

4.超硬磨料砂轮磨削时的磨削液选择144

5.超硬磨料砂轮修整144

2.3.3超精密磨削加工146

1.超精密磨削的概念、机理、特点及其应用146

2.超硬磨料微粉砂轮146

3.超精密磨床146

4.超精密磨削工艺147

2.3.4精密砂带磨削148

1.精密砂带磨削方式、特点和应用范围148

2.精密砂带磨削机理148

3.精密砂带磨床和砂带磨削头架（装置）148

4.精密砂带磨削工艺148

2.4精密光整加工149

2.4.1研磨加工149

1.传统研磨加工的概念、分类、特点及应用范围149

2.研磨机理和加工要素150

3.精密和超精密研磨方法151

2.4.2抛光加工151

1.抛光加工机理和加工要素151

2.抛光和研磨复合加工 152

3.精密和超精密抛光方法152

2.4.3珩磨156

1.珩磨加工原理、特点和应用范围156

2.珩磨头156

3.珩磨工艺要素选择157

4.新型珩磨加工方法157

2.4.4超精加工158

1.超精加工的原理、特点及其应用范围158

2.超精加工头158

3.超精加工工艺要素选择158

4.超精研抛159

2.4.5挤压研抛159

1.挤压研抛原理及应用159

2.挤压研抛的工作要素160

2.4.6砂带振动研抛160

1.砂带振动研抛原理160

2.砂带振动研抛运动轨迹160

2.4.7喷射加工161

1.喷射加工的原理和类型161

2.喷射加工的工艺因素161

3.喷射加工的应用161

2.4.8滚磨加工161

1.涡流式滚磨加工161

2.振动式滚磨加工161

3.离心式滚磨加工162

4.主轴式滚磨加工162

2.5微细加工162

2.5.1微细加工的概念和特点162

1.微细加工的概念162

2.微细加工的特点162

2.5.2微细加工机理162

1.微细加工的精度表示方法162

2.微细加工机理162

2.5.3微细加工方法163

1.微细加工方法的分类163

2.高能束加工方法164

3.光刻加工技术167

4.光刻-电铸-模铸复合成形技术（LIGA）168

5.大规模集成电路的制作技术169

2.6精密机床和超精密机床170

2.6.1超精密机床的精度指标和类型170

1.超精密机床的精度指标170

2.超精密机床的类型170

3.超精密机床的结构特点170

2.6.2超精密机床的设计171

1.精密主轴部件171

2.导轨174

3.进给驱动装置177

2.6.3超精密加工机床的状况180

1.国内外超精密机床的状况180

2.典型超精密加工机床180

2.7精密测量与误差补偿183

2.7.1概述183

1.测量技术发展与加工精度的关系183

2.检测方式183

3.测量仪器与测量环境183

2.7.2精密检测方法184

1.圆度和回转精度测量184

2.直线度和平面度的检测186

3.定位精度检测187

4.表面粗糙度的测量189

2.7.3微尺寸测量技术189

1.微细图形尺寸的测量192

2.电子显微镜测量193

2.7.4误差补偿技术193

1.概述193

2.误差补偿的类型194

3.误差补偿过程及其系统194

4.典型误差补偿系统194

2.8精密定位、对准和微位移技术196

2.8.1精密定位196

1.定位的概念196

2.精密定位的方式196

2.8.2对准196

1.对准的概念196

2.对准的方法196

2.8.3微位移技术196

1.微位移系统196

2.微位移装置的类型197

3.典型微位移工作台198

2.9纳米加工技术200

2.9.1概述200

1.纳米加工的方式200

2.纳米加工方法200

3.纳米加工技术与纳米技术的关系201

4.纳米材料的性能201

2.9.2扫描探针显微加工技术201

1.扫描探针显微加工原理201

2.扫描探针显微加工方法202

2.9.3纳米级测量技术202

1.尺寸、位移和表面形貌测量203

2.表面物理力学性能测量205

2.9.4纳米级典型产品205

1.纳米级器件205

2.微型机械206

3.微型机电系统206

2.10精密加工与纳米加工的工作环境206

2.10.1空气的洁净控制206

1.空气的洁净206

2.精密加工和纳米加工的空气净化控制207

2.10.2空气的温度控制207

1.空气的温度207

2.精密加工和纳米加工的温度控制208

2.10.3空气的湿度控制208

1.空气的湿度208

2.空气湿度的影响208

3.湿度控制208

2.10.4振动环境及其控制208

1.振动来源与隔振类别208

2.精密机床和超精密机床的隔振措施208

2.10.5噪声环境及其控制209

1.噪声的来源、影响及其表示209

2.噪声的控制210

2.10.6其他环境及其控制210

1.光环境210

2.静电环境210

2.10.7精密加工与纳米加工的环境设计211

1.递阶等级结构设计211

2.气流组织设计211

3.正压控制设计212

4.精密加工与纳米加工的工作环境设计212

参考文献212

第3章微细加工技术

3.1微细加工技术概述215

3.1.1微机械及微机电系统215

3.1.2微细加工方法216

3.1.3微细加工技术的应用218

3.2微细切削加工技术219

3.2.1微细切削加工概述219

1.尺度效应219

2.切削参数的特征220

3.微细切削加工的主要条件222

3.2.2微细车削加工技术224

1.微细车削机床224

2.微细车削刀具226

3.2.3微细铣削加工技术226

1.微细铣削机床226

2.微细铣削刀具228

3.微细铣削工艺233

3.2.4微细钻削加工技术235

1.微细钻削机床235

2.微细钻削刀具236

3.微细钻削工艺238

3.2.5微细冲压加工技术238

1.微细冲压机床239

2.微细冲压工艺241

3.2.6微细磨削加工技术241

1.微细磨削机床241

2.微细磨削刀具242

3.微细磨削机理242

4.微细磨削工艺243

3.2.7微细磨料水射流加工技术244

1.微细水射流机床245

2.微细水射流加工工艺245

3.3微细电加工技术250

3.3.1微细电加工技术概述、特点及分类250

1.微细电加工技术概述250

2.微细电加工技术特点252

3.3.2微细电火花加工关键技术252

1.微细电火花加工装备系统252

2.微细电火花脉冲电源及控制系统253

3.微细电火花加工电极制作及在线检测254

3.3.3微细电火花成形加工技术254

1.微细电火花孔加工概述255

2.微细电火花穿孔、圆形孔、异形孔加工255

3.3.4微细电火花铣削加工技术256

1.微细电火花铣削加工技术特点256

2.微细电火花铣削补偿策略、轨迹规划256

3.3.5微细电火花线切割加工技术257

1.微细电火花线切割液258

2.微细电火花线切割装备系统258

3.微细电火花线切割加工关键技术259

3.3.6微细电化学加工技术260

1.超窄脉冲微细电化学加工260

2.约束刻蚀剂层技术263

3.微细电化学沉积263

3.4高能束微细加工技术264

3.4.1高能束微细加工技术概述264

3.4.2电子束微细加工技术264

1.电子束加工原理及系统264

2.电子束微细加工的应用265

3.4.3离子束微细加工技术269

1. FIB加工装置及原理270

2. FIB微细加工的应用270

3.4.4超快激光束微细加工技术276

1.超快激光束微细加工特点277

2.超快激光束微细加工设备278

3.超快激光束微细加工的应用280

3.4.5超声微细加工技术285

1.超声微细加工的特点286

2.超声微细加工基本原理287

3.超声微细加工应用287

4.超声微细加工工艺288

3.5生长型微细加工技术290

3.5.1生长型微细加工技术概述290

1.真空镀膜简介290

2.真空镀膜的分类291

3.真空镀膜的特点291

4.真空镀膜技术的应用和发展292

3.5.2真空镀膜设备292

1.真空系统基本组成292

2.真空泵293

3.真空计295

3.5.3物理气相沉积技术297

1.蒸发镀膜297

2.离子镀膜300

3.溅射镀膜303

3.5.4化学气相沉积技术308

1.化学气相沉积的特点和分类309

2.CVD反应类型309

3.常见的化学气相沉积311

3.5.5典型薄膜的制备314

1.金刚石薄膜基本特性314

2.金刚石薄膜制备方法315

3.类金刚石薄膜321

3.5.6电镀技术324

1.电镀层的分类324

2.电镀工艺325

3.5.7喷涂技术328

1.热喷涂329

2.火焰喷涂329

3.电弧喷涂333

4.等离子弧喷涂335

5.冷喷涂336

3.5.8微弧氧化技术337

1.微弧氧化原理337

2.微弧氧化技术特点339

3.微弧氧化技术工艺339

4.微弧氧化技术的应用领域340

3.5.9电火花沉积陶瓷层技术341

3.6硅微细加工技术343

3.6.1光刻技术343

1.光刻基本工艺345

2.光学曝光模式与原理346

3.6.2平面硅工艺主要设备347

3.6.3硅掺杂技术349

1.离子注入技术349

2.离子注入设备350

3.扩散技术350

3.6.4硅刻蚀技术351

1.湿法刻蚀技术352

2.干法刻蚀技术353

3.7LIGA技术353

3.7.1LIGA技术概述353

1. X射线深层光刻353

2.电铸制模354

3.注射复制354

3.7.2准LIGA技术概述354

3.7.3LIGA的拓展355

1.电感耦合等离子体LIGA技术355

2.激光LIGA技术355

3.移动掩模技术355

4.双次曝光LIGA356

5.断面转印方法（PCT）356

6.像素点曝光356

3.7.4LIGA技术在微细三维结构制造中的应用358

1.波导结构359

2.微齿轮制作360

3.大纵横比微结构360

4.微传感、制动结构的制作360

5.微动力装置的制作361

6. LIGA与微细电火花加工技术结合361

3.8纳米压印技术362

3.8.1纳米压印技术概述362

3.8.2纳米压印关键工艺362

1.纳米压印原理与基本工艺过程362

2.模板的制作与处理363

3.压印胶364

4.压印与脱模365

5.压印胶图形转移365

3.8.3纳米压印技术分类365

1.热压印技术365

2.紫外固化压印366

3.步进-闪光纳米压印366

4.微接触压印技术366

5.滚对滚压印技术367

6.软膜转印技术368

7.激光辅助直接压印技术368

3.9自组装加工技术369

3.9.1自组装加工技术概述369

3.9.2自组装的基本过程、分类及特点369

1.自组装的基本原理369

2.自组装分类370

3.9.3自组装方法370

1.典型自组装方法370

2.自组装驱动力370

3.静电相互作用372

4.氢键作用373

5.π-π堆积作用373

6.范德瓦耳斯力373

7.疏水作用力373

3.9.4典型自组装微纳结构373

1.自组装单分子膜373

2.嵌段共聚物自组装375

3.石墨烯自组装结构378

3.10扫描探针加工技术381

3.10.1扫描探针加工技术概述381

1.纳米级尺寸精度381

2.纳米级形状精度382

3.纳米级表面质量382

3.10.2扫描隧道显微镜382

3.10.3原子力显微镜384

1.原子力显微镜概述384

2.AFM微纳加工技术384

参考文献388

第4章高速切削加工技术

4.1高速切削概述401

4.1.1高速切削速度范围和优越性401

1.高速切削和切削速度范围401

2.高速切削的优越性402

4.1.2高速切削的切屑形成特征402

1.高速切削的切屑类型与规律402

2.切削速度对切屑形成的影响402

4.1.3高速切削时的切削力学402

1.高速切削时的切削力学分析402

2.切削速度对切削力的影响403

4.1.4高速切削的切削热和切削温度403

1.高速切削时切削热量的分配403

2.高速切削时切削速度对切削温度的影响404

4.1.5高速切削时刀具的摩擦、磨损与破损特征405

1.高速切削摩擦系统405

2.高速切削时刀具的磨损405

3.高速切削时刀具的破损特征406

4.高速切削时的刀具寿命406

4.1.6高速切削的表面质量407

1.高速切削的加工表面粗糙度407

2.高速切削的加工表面残余应力408

3.高速切削的加工表面硬化408

4.1.7高速切削的振动409

4.2高速切削刀具409

4.2.1高速切削刀具材料409

1.高速切削对刀具材料的要求409

2.金刚石刀具410

3.立方氮化硼411

4.陶瓷刀具413

5. TiC(N)基硬质合金414

6.涂层刀具415

7.新型超细晶粒硬质合金415

8.高速切削刀具材料的合理选择416

4.2.2高速切削刀柄系统419

1.高速切削对刀柄系统的要求419

2.高速切削旋转刀具的刀柄系统419

4.2.3高速切削可转位刀片422

1.聚晶金刚石刀片422

2.立方氮化硼(CBN)刀片425

3.陶瓷刀片426

4.高速切削硬质合金刀片427

4.2.4高速切削刀具基本参数431

1.高速切削整体硬质合金立铣刀431

2.高速切削可转位刀具433

4.3高速切削机床439

4.3.1高速切削加工机床的要求439

4.3.2国内外主要高速加工机床案例440

4.3.3高速加工机床构造特征441

1.国产高速电主轴单元441

2.国外高速电主轴单元447

3.国内外高速电主轴单元技术差距451

4.高速电主轴的结构特征452

5.高速进给单元456

4.3.4高速加工机床的控制系统463

1.高速加工对控制系统的要求463

2.高速加工控制系统的类型和特征463

4.3.5高速加工机床的检测系统464

1.高速机床检测系统的组成及要求464

2.高速机床常用的检测元件465

4.3.6高速加工机床的合理选择467

4.3.7高速切削加工机床夹具的特点467

1.高速切削加工机床夹具的新要求467

2.高速加工机床夹具举例467

4.4高速切削的应用468

4.4.1常用工程材料的高速切削实例468

1.铝、镁、铜合金的高速切削468

2.铸铁与钢的高速切削474

3.复合材料的高速切削477

4.镍基高温合金和钛合金的高速切削478

4.4.2高速硬切削实例480

1.高速硬车削实例480

2.高速硬铣削481

4.4.3高速（准）干切削482

1.高速干车削实例483

2.高速干铣削实例484

3.高速干钻削、干铰削实例485

4.5高速切削的安全性486

4.5.1高速切削的安全性要求486

1.高速切削机床的安全性要求486

2.高速切削刀具系统的安全性要求486

3.高速切削过程的安全性监控487

4.5.2高速主轴单元动平衡487

1.主轴单元的不平衡分类488

2.高速主轴单元的平衡方法488

3.高速主轴单元的平衡技术489

4.高速主轴单元在线动平衡装置的设计要求489

5.国内外常用电主轴类型及主要参数491

4.5.3高速切削刀具系统的平衡491

1.高速旋转刀具系统的不平衡量和平衡标准492

2.刀具系统的动平衡试验实例495

参考文献496

第5章难加工材料加工技术

5.1概述503

5.1.1难加工材料的概念、分类503

5.1.2难加工材料的加工方法506

1.插铣加工506

2.侧铣加工506

3.快速铣加工506

4.摆线铣加工507

5.高速铣加工507

5.2金属材料的加工508

5.2.1影响金属材料可加工性的因素及改善途径508

1.难切削金属材料的可加工性508

2.影响可加工性的因素509

3.改善可加工性的途径510

5.2.2高锰钢的加工510

1.高锰钢的加工特点510

2.改善高锰钢可加工性的途径510

3.加工参数的选择511

5.2.3高强度钢和超高强度钢的加工514

1.高强度钢和超高强度钢的加工特点514

2.改善高强度钢加工性的途径514

3.加工参数的选择517

5.2.4高强度铝合金的加工521

1.高强度铝合金的加工特点522

2.改善高强度铝合金可加工性的途径522

3.加工参数的选择522

5.2.5不锈钢的加工523

1.不锈钢的加工特点523

2.改善不锈钢可加工性的途径523

3.加工参数的选择524

5.2.6高温合金的加工532

1.高温合金的分类532

2.高温合金的加工特点533

3.切削高温合金刀具材料的选择533

4.加工参数的选择534

5.2.7钛合金的加工541

1.钛合金的分类541

2.钛合金的加工特点542

3.切削钛合金刀具材料的选择542

4.加工参数的选择543

5.2.8难熔金属及其合金的加工553

1.难熔金属的性能553

2.切削参数的选择554

5.3复合材料的加工556

5.3.1碳纤维增强树脂基复合材料的加工556

1.切削刀具参数556

2.切削工艺557

5.3.2碳/碳复合材料的加工558

5.3.3陶瓷基复合材料的加工558

1.车削558

2.铣削558

3.钻削558

4.磨削559

5.3.4玻璃纤维增强复合材料的加工559

1.轮廓铣削559

2.车削559

5.3.5芳纶纤维增强复合材料的加工559

1.轮廓铣削559

2.车削560

5.4喷涂材料的加工560

5.4.1喷涂材料的加工特点562

5.4.2喷涂材料的加工参数563

参考文献563

第6章表面光整加工技术

6.1光整加工分类和特点569

6.1.1表面质量和评价569

1.表面质量的内涵569

2.表面质量评价570

3.评价指标的测量技术574

6.1.2光整加工内涵和特点577

1.光整加工的内涵577

2.光整加工的功能577

3.光整加工的特点577

6.1.3光整加工类型和选择577

1.光整加工的类型577

2.光整加工的效果578

3.光整加工方法的选择582

6.2滚磨光整加工585

6.2.1滚磨光整加工内涵和类型585

1.内涵585

2.类型585

3.功能特点585

6.2.2滚磨光整加工所用加工介质586

1.滚抛磨块586

2.液体介质606

6.2.3典型滚磨光整加工方式608

1.回转式608

2.振动式609

3.涡流式611

4.离心式613

5.主轴式616

6.2.4滚磨光整加工设备619

1.常用加工设备619

2.各种辅助设备624

6.2.5滚磨光整加工应用625

1.概述625

2.典型加工实例626

6.3磁性磨具光整加工629

6.3.1磁性磨具光整加工内涵和类型629

1.内涵629

2.类型629

3.功能特点630

6.3.2磁性磨具光整加工所用加工介质630

1.固体磁性磨粒630

2.液体磁性磨具633

3.黏弹性磁性磨具635

6.3.3磁性磨具光整加工设备636

1.加工设备636

2.磁场发生装置636

6.3.4磁性磨具光整加工应用637

1.概述637

2.典型加工实例637

6.4磨料流光整加工641

6.4.1磨料流光整加工内涵和类型641

1.内涵641

2.类型642

3.功能特点642

4.影响磨料流光整加工效果的因素643

6.4.2磨料流光整加工所用加工介质643

1.流体磨料的特征与类型643

2.流体磨料的选用644

6.4.3磨料流光整加工设备645

1.加工设备645

2.工装夹具646

3.辅助设备646

6.4.4磨料流光整加工应用646

1.概述646

2.典型加工实例646

6.5化学、电化学与热能光整加工648

6.5.1化学光整加工648

1.加工原理、特点648

2.工艺要素选择649

3.化学光整加工的应用650

6.5.2电化学光整加工652

1.加工原理、特点652

2.工艺要素选择652

3.电化学光整加工的应用654

6.5.3化学机械光整加工655

1.加工原理、特点655

2.工艺要素选择655

3.化学机械光整加工的应用657

6.5.4热能光整加工662

1.加工原理、特点662

2.工艺要素选择662

3.热能光整加工的应用663

6.6传统光整加工方式663

6.6.1超精研663

1.加工原理、特点663

2.工艺要素选择664

3.超精研的应用666

6.6.2珩磨668

1.加工原理、特点668

2.工艺要素选择669

3.珩磨的应用673

6.6.3抛光679

1.加工原理、特点及类型679

2.工艺要素选择681

3.抛光的应用682

6.6.4研磨683

1.加工原理、特点及类型683

2.工艺要素选择684

3.研磨的应用690

6.6.5滚压690

1.加工原理、特点690

2.工艺要素选择691

3.滚压的应用693

参考文献694

第7章复合加工技术

7.1精密复合加工技术的含义699

1.传统复合加工技术699

2.广义复合加工技术699

3.精密复合加工技术699

7.2精密复合加工技术在数控机床发展中的作用和创新意义699

1.精密复合加工技术是解决数控机床工艺技术难题的重要手段699

2.精密复合加工技术是在数控机床创新中求发展的新兴视野699

3.精密复合加工技术是提升数控机床核心竞争力的有效途径699

7.3精密复合加工技术的类型700

1.作用叠加型700

2.功能集合型(工序集中型)700

3.多件并行型700

7.4精密复合加工方法700

1.复合结合剂金刚石微粉砂轮超精密磨削技术700

2.精密砂带振动磨削和研抛技术701

3.精密车铣加工技术702

4.化学机械抛光技术703

7.5复合加工技术的应用和发展704

1.完整加工和完全加工704

2.复合加工技术在汽车、拖拉机和航空航天工业中的应用704

3.复合加工技术在应用和发展中存在的问题705

7.6复合加工的难度和复杂性对数控加工的影响705

1.前置处理705

2.后置处理705

3.加工仿真705

7.7小结706

参考文献706

第8章增材制造（3D打印）技术

8.1增材制造技术概论709

8.1.1增材制造技术的定义和特点709

8.1.2增材制造技术的发展历程710

8.1.3增材制造技术的分类711

8.2离散-堆积成形原理720

8.2.1离散论方法学720

8.2.2增材制造技术过程的离散分析720

8.2.3离散-堆积成形与其他成形方式的比较721

8.3增材制造技术数据处理技术链722

8.3.1三维数据模型获取722

1.造型软件设计722

2.接触式测量722

3.非接触式测量723

4.破坏式测量725

5.各种逆向工程技术的比较726

8.3.2STL文件727

8.3.3成形方向选择729

8.3.4支撑添加730

8.3.5分层技术732

1.基本分层原理732

2.自适应分层733

3.曲面分层733

4. CAD模型直接分层733

8.3.6扫描路径填充733

8.4金属增材制造技术及设备736

8.4.1激光选区熔化技术736

1.定义及特点736

2.激光选区熔化设备737

3.激光选区熔化工艺和材料740

8.4.2电子束选区熔化技术742

1.定义及特点742

2.电子束选区熔化设备743

3.电子束选区熔化工艺及材料745

8.4.3激光熔覆沉积制造746

1.定义及特点746

2.激光熔覆沉积设备747

3.激光熔覆沉积工艺及材料749

8.4.4电子束熔丝沉积制造752

1.定义及特点752

2.电子束熔丝沉积设备752

3.电子束熔丝沉积工艺及材料754

8.4.5电弧熔丝沉积制造756

1.定义及特点756

2.电弧熔丝沉积设备756

3.电弧熔丝沉积工艺及材料758

8.4.6金属增减材复合制造759

1.粉末床增减材复合制造759

2.送粉式增减材复合制造761

3.电弧熔丝沉积增减材复合制造762

4.多能场复合增材制造763

8.5非金属增材制造技术及设备764

8.5.1光固化技术764

1.定义及特点764

2.光固化设备764

3.光固化工艺及材料766

8.5.2挤出成形技术767

1.定义及特点767

2.挤出成形设备768

3.挤出成形工艺及材料769

8.5.3喷射成形技术771

1.定义及特点771

2.喷射成形设备773

3.喷射成形工艺及材料777

8.5.4激光选区烧结技术778

1.定义及特点778

2.激光选区烧结成形设备778

3.激光选区烧结工艺及材料780

8.5.5叠层实体制造技术781

1.定义及特点781

2.叠层实体制造设备782

3.叠层实体制造工艺及材料782

8.6生物增材制造技术及设备784

8.6.1组织工程支架低温沉积技术784

1.定义及特点784

2.低温沉积设备785

3.低温沉积工艺及材料786

8.6.2微挤出细胞3D打印技术790

1.定义及特点790

2.微挤出细胞3D打印设备790

3.微挤出细胞3D打印工艺及材料791

8.6.3喷墨细胞3D打印技术792

1.定义及特点792

2.喷墨细胞3D打印设备793

3.喷墨细胞3D打印工艺及材料794

8.6.4光固化细胞3D打印技术794

1.定义及特点794

2.光固化细胞3D打印设备794

3.光固化细胞3D打印工艺及材料795

8.6.5其他细胞3D打印技术796

1.悬浮细胞3D打印技术796

2.激光直写式细胞3D打印技术797

3.电喷射细胞3D打印技术798

4.声波驱动式细胞3D打印技术798

8.7增材制造技术典型应用799

8.7.1原型制造799

1.外形设计799

2.验证设计799

3.功能检测800

4.样件制作800

5.装配检验800

6.动漫影视800

8.7.2医疗领域800

1.医疗模型800

2.可降解植入物800

3.金属植入物801

4.医疗辅助器具802

8.7.3航空航天领域804

1.航空发动机804

2.航空结构件804

3.航天轻量化805

8.7.4铸造领域805

1.砂型喷射805

2.砂型烧结808

3.失蜡精密铸造810

4.珠宝首饰812

8.7.5模具领域813

1.随形冷却水道813

2.轮胎模具813

3.硅橡胶模具814

参考文献815

第9章表面工程技术

9.1概述821

9.1.1表面工程及其功能821

9.1.2表面工程技术的分类822

1.表面改性技术822

2.表面涂覆技术822

3.复合表面工程技术822

4.纳米表面工程技术822

9.2液相沉积技术823

9.2.1电镀824

1.电镀及其应用824

2.电镀层的分类824

3.电镀预处理824

4.电镀锌828

5.电镀铜831

6.电镀镍833

7.电镀铬836

8.电镀锡837

9.电镀贵金属838

10.合金电镀841

9.2.2电刷镀技术843

1.电刷镀技术特点及应用范围843

2.电刷镀设备844

3.电刷镀溶液845

4.电刷镀工艺847

5.摩擦电喷镀848

6.纳米电刷镀851

9.2.3化学镀853

1.化学镀镍853

2.化学镀铜855

3.其他化学镀856

4.化学复合镀858

9.2.4转化膜技术859

1.铝及铝合金的阳极氧化859

2.铝及铝合金的化学氧化860

3.钢铁的磷酸盐处理860

4.金属着色技术862

9.3气相沉积864

9.3.1气相沉积的分类864

9.3.2气相沉积的应用特性864

9.3.3刀具表面气相沉积工艺866

9.3.4刀具纳米级硬质膜867

1.刀具表面纳米多层膜867

2.刀具表面纳米复合膜869

3.纳米级硬质膜的发展方向872

9.4热喷涂872

9.4.1概述872

1.热喷涂及其分类872

2.热喷涂的主要应用特性873

9.4.2火焰喷涂873

1.粉末火焰喷涂873

2.线材火焰喷涂875

3.气体爆燃式喷涂876

4.塑料粉末火焰喷涂877

5.超声速火焰喷涂878

9.4.3电弧喷涂878

1.电弧喷涂原理及特点878

2.电弧喷涂设备879

3.电弧喷涂材料880

4.高速电弧喷涂880

9.4.4等离子喷涂881

1.等离子喷涂的原理及特点881

2.等离子喷涂设备882

3.等离子喷涂用粉末及气体882

4.低气压等离子喷涂882

5.超声速等离子喷涂883

6.等离子喷涂应用实例884

7.纳米等离子喷涂884

9.4.5冷喷涂884

1.冷喷涂方法原理884

2.冷喷涂技术的特点885

3.冷喷涂技术的应用885

9.4.6热喷涂工艺885

1.工件表面制备885

2.喷涂工作层886

3.喷后处理887

9.4.7热喷涂涂层选用原则与应用888

1.热喷涂材料888

2.热喷涂涂层分类888

3.热喷涂涂层在航空航天领域的应用889

4.热喷涂涂层在冶金领域的应用890

9.4.8热喷涂涂层性能检测891

1.喷涂层结合强度试验892

2.喷涂层孔隙率测定892

9.5堆焊893

9.5.1堆焊的特点及应用893

1.轧辊堆焊893

2.阀门密封面堆焊894

3.高炉料钟堆焊895

4.挖掘机铲斗和斗齿堆焊895

5.刮板输送机中部槽中板堆焊895

6.立磨磨辊及磨盘堆焊895

7.破碎机锤头堆焊895

8.水泥挤压辊堆焊895

9.5.2堆焊中的合金化问题895

1.焊条药皮渗合金法895

2.焊剂渗合金法895

3.合金焊丝或焊带渗合金法896

4.药芯焊丝渗合金法896

5.合金粉末渗合金法896

9.5.3堆焊材料及工艺896

1.铁基堆焊合金896

2.镍基堆焊合金903

3.钴基堆焊合金905

4.铜基堆焊合金905

5.复合堆焊合金906

9.6表面熔覆涂层技术908

9.6.1激光熔覆908

1.激光熔覆技术工艺及特点908

2.激光熔覆材料910

3.激光熔覆层质量控制911

4.激光熔覆技术优势和应用911

9.6.2氧乙炔火焰熔覆911

9.6.3等离子熔覆911

1.技术原理和特点911

2.等离子熔覆工艺参数912

3.等离子熔覆技术应用912

9.6.4感应熔覆912

1.感应熔覆技术原理和特点912

2.感应熔覆工艺913

3.感应熔覆技术应用913

9.6.5电火花沉积913

1.电火花表面沉积过程913

2.电火花表面强化电极的材料及其移动方式914

3.电火花表面强化技术特点915

4.电火花强化技术工艺及其涂层质量控制915

5.电火花表面强化层的性能916

9.7喷丸强化技术916

9.7.1喷丸强化原理916

9.7.2喷丸强化的应用916

9.7.3喷丸强化设备与介质917

1.喷丸设备917

2.喷丸介质917

9.7.4工艺检测及控制918

1.术语及标准918

2.设计图样符号标识920

9.8自动化表面工程技术920

9.8.1自动化表面工程技术设计921

9.8.2典型自动化表面工程技术921

1.自动化表面质量评价技术921

2.自动化表面成形加工技术922

9.8.3应用实例923

1.自动化纳米颗粒复合电刷镀技术923

2.自动化高速电弧喷涂技术923

3.自动化微弧等离子熔覆技术923

4.自动化激光熔覆技术924

9.9表面技术的选择与设计925

9.9.1表面技术选择与设计的一般原则925

1.适应性原则925

2.耐久性原则926

3.经济性原则926

4.环保性原则927

9.9.2常用表面技术的选择927

9.9.3复合表面技术的选择与设计927

1.以增强耐磨性为主的复合表面技术932

2.以增强固体润滑性能为主的复合表面技术934

3.以增强耐蚀性为主的复合表面技术935

9.10表面质量的检测937

9.10.1外观质量检测937

9.10.2表面成分检测938

9.10.3表面结构分析939

9.10.4表面硬度检测939

9.10.5表面耐磨性检测941

9.10.6表面孔隙率检测941

9.10.7涂层厚度检测942

9.10.8涂层结合强度检测943

1.对涂覆层和基体直接加载的检测方法943

2.使用黏结剂的检测方法944

3.使涂层产生变形的检测方法944

4.使基体产生变形的检测方法944

5.其他检测方法944

9.10.9表面残余应力检测944

9.10.10表面耐蚀性检测945

1.使用环境试验945

2.大气暴露(即户内外暴晒)腐蚀试验945

3.人工加速模拟腐蚀试验945

参考文献946

第10章航空结构件加工工艺设计与实现

10.1飞机结构件加工工艺设计与实现953

10.1.1飞机结构件数控加工工艺设计分析953

1.数控加工工艺设计过程953

2.数控加工工艺影响因素953

3.数控加工工艺内容划分954

4.数控加工工艺的确定954

10.1.2飞机结构件典型零件数控加工工艺设计与实现956

10.2发动机典型零件数控加工工艺设计与实现959

10.2.1叶盘类零件数控加工工艺设计959

1.毛坯设计原则959

2.工序分散原则959

3.基准统一原则959

4.余量优化原则959

10.2.2典型叶盘数控加工工艺959

1.叶盘零件结构分析959

2.叶盘零件加工难点分析960

3.叶盘零件加工方案962

10.2.3整体叶盘数控加工实例964

1.粗车加工964

2.粗铣加工964

3.半精加工965

4.精加工965

5.数控加工后其他工序965

10.2.4叶片数控加工工艺方案及加工实例966

参考文献966