先进制造技术与应用前沿 高速高质量磨削理论、工艺、装备与应用【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第一章 绪论1

第一节 高速高质量磨削亟待解决的科学问题1

一、高速磨削具有高表面质量的科学依据2

二、高效与高质量磨削完美统一的科学依据2

三、高速磨削工程应用中的科学问题2

第二节 高速磨削的几个重要定义3

第三节 高速磨削的重要发展阶段及其成果综述4

一、提高磨削效率的基础研究阶段（1840～1959年）6

二、高速磨削概念与高速磨床的发展阶段（1960～1980年）8

三、典型应用及对高效、超高速磨削的追求阶段（1981～ 2002年）12

四、高速高质量磨床及复合型磨床的发展阶段（2003～2011）年14

第四节 高速磨削的重要意义16

一、高速磨削的力学物理效应16

二、高速磨削对砂轮和磨床的积极效应18

三、高速磨削对磨削精度和表面完整性的积极效应18

四、高速高质量磨削对节能环保的积极作用19

第二章 磨削理论与高速磨削机理21

第一节 基于摩擦学理论的磨削过程与系统建模21

一、基于摩擦学的磨削要素及其关联23

二、磨削过程的摩擦学系统27

三、磨削系统的影响因素及其建模30

第二节 磨粒作用形态及高速磨削的成屑理论34

一、磨粒的几何形状及其磨削特点34

二、单颗磨粒的磨削行为及其表征36

三、高速磨削的冲击成屑理论40

四、高速磨削的碰撞侵彻成屑理论41

第三节 砂轮与工件的接触弧长44

一、接触弧长的定义46

二、考虑弹性变形的接触弧长48

三、考虑磨削热效应的接触弧长50

第四节 最大未变形磨屑厚度及其计算模型52

一、基于几何关系的计算模型54

二、基于磨削层平均体积的计算模型56

三、基于磨屑平均截面积的计算模型57

四、考虑弹性变形的计算模型58

第五节 材料去除率及其计算模型60

一、传统磨削的材料去除率计算模型60

二、高速磨削的材料去除率计算模型60

三、考虑砂轮磨损的材料去除率计算模型65

第六节 黏性材料的高速磨削去除机理66

一、黏性材料特性及其难磨特性66

二、磨削钛合金的砂轮粘附及磨削力67

三、磨削力实验及其工艺因素的影响机制67

四、高速磨削机理的有限元仿真及结果分析75

五、黏性材料磨削机理研究的重要结论78

第七节 硬脆材料的脆延性转变机制78

一、硬脆材料的磨削力成因分析78

二、硬脆材料的延性域磨削机理79

三、延性域磨削的临界磨削深度计算模型80

四、工程陶瓷的延性域磨削临界条件考察84

五、硬脆材料磨削机理研究的重要结论91

第三章 磨削力、热及其耦合效应93

第一节 磨粒的作用行为及其表征93

一、磨粒的最小切屑厚度及其力的表征94

二、耕犁作用的摩擦因数及其表征96

三、磨粒剪切角及其成屑能力的表征98

第二节 单颗磨粒的仿真及其结果分析99

一、磨削加工的材料模型99

二、有限元仿真热、力及其热-力耦合103

三、高速磨削弧区的磨削力、热作用机制110

四、高速磨削材料绝热剪切激变行为114

五、砂轮线速度对磨削尺寸效应的解释115

第三节 磨削力的演变及计算模型116

一、磨削力数学模型的建立116

二、磨削力数学模型的分析121

三、高速磨削力的经验公式124

四、法向力与切向力的比值127

第四节 磨削热交换理论及能量分配模型128

一、磨削温度概述129

二、磨削理论热源模型130

三、磨削能量分配模型137

第五节 高速磨削弧区热交换理论分析与实验147

一、热交换理论分析中Rw的确定147

二、高速磨削条件下Rw和Tmax的理论分析151

三、高速磨削条件下Tmax弧区位置点的比较155

四、磨削弧区工件表面及亚表面温度分布158

五、适合不同难加工材料的磨削弧区温度测试方法与实验160

第四章 高速精密磨床及其性能设计168

第一节 高速精密数控磨床的设计规范168

一、砂轮主轴转速的设计规范169

二、驱动与关键部件结构的设计规范169

三、关键标准部件性能及其匹配设计规范169

四、主轴工作精度的设计规范170

五、砂轮主轴动平衡及其动平衡等级的设计规范170

六、砂轮主轴系统关键部位降温结构的设计及其规范171

七、砂轮主轴系统温升测试机构的设计及其规范171

八、主轴系统工作精度测试轴颈的设计及其规范171

第二节 高速精密磨床性能设计的理论与方法171

一、静态性能设计的有限元理论与方法171

二、动态性能设计的有限元理论及计算模型176

三、热态性能设计的传热学理论基础180

第三节 高速砂轮主轴部件动态特性分析与设计183

一、动力学理论仿真的研究方法183

二、高速砂轮主轴-转子-轴承部件动态特性分析186

三、高速电主轴-轴承-砂轮部件的动态特性分析192

四、砂轮主轴箱的动态特性分析及结构改进研究198

五、砂轮主轴部件的动态特性分析200

第四节 工件主轴（头架）动态特性分析与优化设计205

一、工件主轴（头架）的有限元模型205

二、边界条件的确定206

三、头架主轴的模态分析206

第五节 进给工作台的动态特性分析208

一、进给工作台的三维UG模型208

二、进给工作台的有限元分析模型及边界参数设置208

三、进给工作台的有限元分析结果及优化设计209

第六节 高速精密磨床床身的特性分析与优化设计215

一、床身的静态性能分析215

二、床身的模态分析217

三、床身的瞬态响应特性分析225

四、床身的谐响应特性分析228

第七节 高速精密磨床整机的动态特性分析与评估229

一、整机的有限元分析模型229

二、整机的模态参数与分析232

三、整机的动态性能评估234

第八节 高速同步电机主轴部件的热态性能分析与优化设计235

一、高速同步电机热源及散热状态分析235

二、高速同步电机定子的冷却方式236

三、定子表面冷却管道散热分析的理论基础与计算模型236

四、定子冷却管道结构参数的优化设计242

五、定子表面的散热仿真与优化244

六、高速同步电机定子表面散热效果246

第五章 高速磨削砂轮与砂轮修整技术250

第一节 普通砂轮的基本知识250

一、砂轮的结构250

二、砂轮的选用259

第二节 超硬磨料高速砂轮260

一、超硬磨料高速砂轮的发展260

二、陶瓷结合剂高速砂轮261

三、钎焊砂轮266

第三节 超硬磨料高速砂轮的整形与修锐270

一、超硬磨料高速砂轮的整形方法271

二、超硬磨料高速砂轮的修锐方法276

三、超硬磨料高速砂轮的整形与修锐实验283

四、小结296

第六章 磨削液及高效冷却装置297

第一节 磨削液的类型和组成297

一、油基磨削液298

二、水基磨削液299

第二节 磨削液的作用301

一、润滑作用301

二、冷却作用302

三、渗透与清洗作用302

四、防锈作用303

第三节 超硬磨料砂轮磨削液的选择303

第四节 高速磨削高效冷却装置及技术304

一、针形高压喷射冷却306

二、砂轮内冷却307

三、开槽砂轮冷却308

四、最小润滑（MQL）技术309

五、液氮冷却310

六、低温气动喷雾射流冲击冷却311

第五节 磨削液特性对磨削性能的影响312

一、磨削液表面张力对磨削性能的影响312

二、磨削液黏度对磨削性能的影响314

三、磨削液摩擦因数对加工表面粗糙度和砂轮堵塞的影响314

第六节 磨削液对磨削表面完整性的影响315

一、磨削液对表面粗糙度的影响315

二、磨削液对磨削表面显微硬度及硬化层深度的影响315

三、磨削液对残余应力的影响317

四、磨削液对表面烧伤与磨削裂纹的影响319

第七章 高速磨削的测试、监测与测量技术320

第一节 概述320

第二节 高速精密磨床的动态特性测试技术323

一、机床动态特性及其研究概述323

二、动态特性测试分析的理论基础326

三、磨床动态特性的实验模态技术331

四、高速精密磨床及其功能部件的动态性能测试及案例分析335

五、动态性能测试结果的对比分析357

第三节 磨削过程的监测方法及其表征362

一、主轴功率的监测及其作用分析362

二、磨削力监测及其作用分析366

三、磨削温度的监测及其对磨削结果的作用分析367

第四节 磨削表面完整性测量378

一、表面粗糙度测试与分析378

二、表面残余应力分析383

第五节 磨削精度的测量与分析391

一、形位精度测量仪器392

二、典型磨削及其平面度测量案例396

三、典型磨削及其圆度测量案例399

第八章 典型高速精密磨床产品与应用404

第一节 斯图特（STUDER）产品405

一、S41数控万能外圆磨床简介405

二、S41数控万能外圆磨床的关键部件及其特点409

三、S41高效、稳定和经济的完整解决方案420

第二节 埃马克（EMAG）公司的主要产品422

一、埃马克主要产品简介422

二、VTC 315 DS型同步支撑磨床及其特点423

三、PM系列曲轴磨床及其特点425

四、埃马克新一代远程专家服务系统427

五、埃马克机床的其他相关服务项目429

第三节 上海机床厂有限公司的主要产品430

一、MGKS1332/H超高速精密数控外圆磨床简介430

二、MGKS1332/H的主要功能部件及其特点431

三、MGKS1332/H的动态性能测试及结果435

四、MGKS1332/H的典型应用案例及其全面解决方案439

符号说明448

参考文献451