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由金属、光电半导体、工程陶瓷、光学玻璃等材料加工而成的零部件产品，在航空航天、国防军工、照明显示和汽车工业等领域发挥着重要作用。随着应用场景的不断深入，零部件的服役环境和性能要求日益极端，复杂形状、大尺寸、超薄厚度等加工需求不断被提出，零部件产品的高效精密加工面临重大挑战。目前，采用金刚石磨具对材料进行磨削加工是实现几何形状和高精表面创成的主要手段。
现有金刚石磨具因电镀、热压烧结等工艺限制，其容屑孔洞和内流道结构较为简单，难以满足高精、高效、低热的加工需求。增材制造技术具有复杂形状零部件的制造能力，开始逐渐应用于结构化金刚石磨具的设计与制造。本书围绕以激光选区熔化
（selective laser melting, SLM）成型为代表的激光增材制造技术，以“结构设计、工艺优化、后处理强化、性能评价、典型应用”为主线，介绍了激光增材制造技术在结构化金刚石磨具中的相关研究进展及应用前景。
本书适合从事金刚石磨具设计与制造相关工作的研究学者和工程技术人员使用，也可供从事激光增材制造的人员阅读，还可供高等院校相关专业师
目录
前言
第1章绪论1
1.1结构化金刚石磨具的研究意义1
1.2结构化金刚石磨具的常规增材制造工艺5
1.3结构化磨具的激光选区熔化成型技术15
1.3.1激光选区熔化成型结构化磨具的材料研究17
1.3.2激光选区熔化成型结构化磨具的最优工艺研究19
1.3.3激光选区熔化成型结构化磨具的结构设计与性能评价24
1.4结构化磨具的后处理技术25
1.4.1机械修整25
1.4.2特种加工修整27
1.5结构化磨具的加工性能32
1.5.1磨料层结构化32
1.5.2基体结构化36
参考文献41
第2章元结构设计方法51
2.1结构化磨具的设计需求分析51
2.2极小曲面结构设计理论52
2.3拓扑优化结构设计理论54
2.4仿生结构设计理论56
2.5特征结构的成型工艺性研究57
2.5.1悬垂结构58
2.5.2薄壁结构60
2.5.3圆孔结构61
2.5.4尖角结构64
参考文献65
第3章金刚石复合材料 SLM 成型工艺仿真与试验研究67
3.1金刚石复合材料粉末床构建理论67
3.2铺粉工艺对粉末床质量的影响研究69
3.2.1铺粉工艺背景分析69
3.2.2数值仿真理论方法70
3.2.3仿真结果分析75
3.3成型工艺对熔凝行为的影响研究83
3.3.1成型工艺背景研究83
3.3.2数值模拟方法85
3.3.3模拟结果分析89
参考文献99
第4章结构化磨具的后处理强化、整形修锐102
4.1退火处理对成型质量的影响102
4.1.1退火对微观组织的影响102
4.1.2退火试样抗压性能测试103
4.1.3退火试样弯曲性能测试104
4.2激光重熔对成型质量的影响研究105
4.2.1双道激光重熔对微观组织的影响105
4.2.2双道激光重熔试样抗压性能测试108
4.2.3双道激光重熔试样弯曲性能测试108
4.3结构化磨具的整形与修锐工艺研究109
4.3.1金刚石磨片与磨盘的结构设计原则109
4.3.2磨盘整体结构设计110
4.3.3研磨层磨片结构设计111
4.3.4高性能磨片的SLM成型115
4.3.5磨盘拼装设备的整体方案115
4.3.6初始磨盘修整工艺117
4.3.7磨盘修整工艺优化118
4.3.8激光+机械联合修整工艺121
参考文献122
第5章结构化磨块的性能评价123
5.1结构化磨块的抗压性能123
5.1.1极小曲面结构的抗压性能124
5.1.2拓扑优化结构的抗压性能126
5.1.3仿生结构的抗压性能127
5.2结构化磨块的渗透性能127
5.2.1极小曲面结构的渗透性能129
5.2.2仿生结构的渗透性能131
5.3结构化磨块的磨削性能131
5.3.1结构化磨块的磨耗比与材料去除率132
5.3.2结构化磨块的自锐性136
5.4性能定制数据库技术137
参考文献140
第6章结构化磨具的加工性能及未来应用142
6.1基于结构化铣磨轮的金属材料加工142
6.1.1试验材料的选用142
6.1.2一体化铣磨轮的结构设计143
6.1.3三种结构铣磨轮的流域模拟144
6.1.4铣磨轮的制备及加工试验147
6.2基于结构化铣磨头的陶瓷材料加工154
6.2.1铣磨头结构化设计156
6.2.2仿真试验156
6.2.3铣磨砂轮SLM制备试验157
6.2.4铣磨试验157
6.3基于结构化磨盘的半导体材料加工164
6.3.1研磨试验设置164
6.3.2蓝宝石材料去除率变化166
6.3.3蓝宝石形貌变化167
6.3.4研磨盘磨损169
参考文献170
前言
近年来，在新能源、航空航天、电子信息、先进制造装备等高尖端产业迅猛发展的推动下，磨削加工难度正在逐步提升：首先，加工对象从传统普通的金属材料向硬、脆非金属材料及复合材料等难加工材料拓展；其次，加工形状从“单一平面、小尺寸”向“复杂曲面、大尺寸”延伸；最后，加工精度从高精密向超精密发展。与此同时，相关产业的可持续发展受绿色、双碳的约束，产品的加工制造亟须实现“高效、绿色、超精、智能化”升级。因此，随着我国“制造强国”战略的稳步推进，对所使用的加工磨具的性能产生了极高的要求。磨具是直接参与磨粒/材料去除的重要构成要素，现有金刚石磨具因电镀、热压烧结等工艺限制，其容屑和内流道结构较为简单，并且磨具的几何形状无法自由成形，难以满足高精、高效、低热及仿形加工要求，亟须进行“结构改进、形状优化、制备手段创新、功能拓展”全方位的技术革新。增材制造技术采用材料逐渐累加的方法制造实体零件，相对于传统的“材料去除切削加工”技术，是一种“形性可控、绿色省材”的制造方法，在结构化磨具的设计及制造上具有独特的优势。编者总结了自己近年来基于激光增材制造技术在结构化磨具设计及制造上的研究成果，希望通过这本书，让更多的读者学习和认识激光增材制造技术在结构化磨具上的研究进展，并对相关产业的工作人员有所帮助。
本书分为6章，主要内容如下：
第1章绪论，主要阐述了激光增材制造技术在结构化金刚石磨具应用中的研究意义，涵盖结构化磨具常规增材制造工艺应用和激光选区熔化工艺的应用及其发展趋势。
第2章元结构设计方法，主要聚焦结构化磨具的元结构设计方法，分析了设计需求，介绍了极小曲面、拓扑优化及仿生结构的设计理论，并研究了悬垂、薄壁、圆孔和尖角等不同特征结构的成型工艺性。
第3章金刚石复合材料SLM成型工艺仿真与试验研究，利用数值模拟方法探讨了金刚石复材粉床的构建理论，研究了铺粉工艺对粉床质量的影响和成型工艺对材料熔凝行为的影响，并通过试验解析了相应的模拟结果。
第4章结构化磨具的后处理强化、整形修锐，主要探究了退火处理和激光重熔对成型质量的影响及结构化磨具的整形与修锐工艺。
第5章结构化磨块的性能评价，主要评估结构化磨块的抗压、渗透和磨削性能，分析了不同结构设计的影响，并介绍了基于性能评价的定制数据库技术为优化设计和应用选择提供支持。
第6章结构化磨具的加工性能及未来应用，主要展示了结构化磨具在金属、工程陶瓷和半导体材料加工中的应用，通过试验和仿真分析铣磨轮、铣磨头和磨盘的设计与性能，突出了基于SLM制造的结构化磨具的加工优势。
参加本书编写的人员有：王建宇（第1章）、韩光耀（第2、5章）、何艺强（第3章）、陈卓（第1、4、6章）、洪猛杰（第4、6章）、谢志平（第4章）、利望涵（第6章）。本书由黄国钦任主编并负责统稿，徐仰立任副主编，主要负责本书的大纲设计、章节安排和内容审核。
本书由国家重点研发计划项目（项目编号：2021 YFB3701800）资助出版。
由于编者水平有限，书中难免存在不足，恳请广大读者批评指正。
编者
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- 金粉商城由金属加工杂志社创办。《金属加工》（原名《机械工人》），创刊于1950年，距今已经有70年历史，是面向金属加工工艺及装备领域的专业期刊。金粉商城目前经营工业类专业图书。
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