描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787568058612
由日本机械加工领域的知名专家松冈甫篁、安斋正博进行组稿编写，书稿着重介绍了高速、高精度切削加工技术和作为新兴切削技术代表的精密、微细切削加工技术以及3D打印与信息化时代相关加工技术。富士康工业互联网董事长李军旗先生作序。
本书围绕高速铣削加工，通过基于丰富的实验数据的案例，着重介绍了高速、高精度切削加工技术和作为新兴切削技术代表的精密、微细切削加工技术以及3D打印与信息化时代相关加工技术，概述了作为生产技术所必要的相关技术要素，同时也针对高速铣削加工，从基础到应用进行了深入阐述。 本书可作为机械制造领域人才培养的教材和相关工作人员的参考书。
第1章高速铣削的历史(1)
第2章高速铣削的基础(8)
2.1去除加工中切削加工的定位(8)
2.2切削加工中高速铣削的定位(12)
2.3高速铣削专用刀具(16)
2.3.1高速铣削专用刀具实用化进程(16)
2.3.2CBN铣刀的开发(设计容屑槽时对中心刃的处理)(18)
2.3.3高速铣削专用刀具的切削条件(20)
2.3.4高速铣削专用刀具的特性及种类(24)
2.4高速铣削用刀柄(34)
2.4.1刀柄的种类(34)
2.4.2主轴和刀柄的连接方式(35)
2.4.3高速铣削专用夹持方式的基本特性(38)
2.4.4高速铣削专用刀柄的要求(41)
2.4.5高速铣削专用刀柄及其应用(41)
2.4.6CNC复合切削专用刀柄(51)
2.4.7高速铣削(微细形状、超精密切削)专用夹持方式(52)
2.4.8刀柄的保养(53)
2.5高速铣削专用刀具的系统性开发及制造(54)
2.5.1概述(54)
2.5.23DCAD/CAM系统的概念(55)
2.5.3刀具的试制(59)
2.5.4切削实验(60)
2.5.5总结(63)
第3章高速铣削的实用化(64)
3.1CAD/CAM(高速铣削用刀具路径)(64)
3.1.1高速铣削专用CNC程序(64)
3.1.2高速铣削加工用CAM(65)
3.1.3高速铣削专用CAM实例(66)
3.1.4高速铣削专用CNC程序的注意事项(69)
3.1.5高速铣削建模的注意事项(70)
3.1.6高速铣削专用CAM及数据库(71)
3.1.7高速铣削专用CAM未来发展方向(74)
3.2工件的特征及切削特性(75)
3.2.1模具钢的特征(75)
3.2.2模具钢的切削特性(76)
3.3切削油及油雾(79)
3.3.1高速铣削中切削油的作用(79)
3.3.2实验装置与方法(80)
3.3.3高速铣削加工中水溶性切削油的效果(81)
3.3.4高速铣削中油雾供给的效果(82)
3.3.5模具加工中油雾供给的效果(84)
3.4影响切削加工的因素(85)
3.4.1切削比、折断角、折断扭矩(85)
3.4.2切削力(86)
3.4.3切削温度(87)
3.4.4振动及其控制方法(89)
3.4.5加工(形状)精度(90)
3.5切屑形态(92)
3.6刀具磨损与损伤(97)
3.6.1刀具磨损基础(97)
3.6.2硬质合金球刀磨损(101)
3.6.3实际加工中的球刀磨损(107)
3.6.4CBN球刀磨损(107)
3.6.5总结(111)
3.7加工面品质及精度(111)
3.7.1加工面品质(111)
3.7.2高速铣削加工中的表面粗糙度(112)
第4章高速铣削应用实例(119)
第5章未来的高速铣削(141)
5.1实现高速铣削加工的难点(141)
5.2机床的发展趋势(142)
5.2.1机床现存的问题(143)
5.2.2针对问题的对策(143)
5.3复合加工机床与模具加工(149)
5.3.1复合加工机床的定义(149)
5.3.2复合加工机床加工示例(150)
5.3.3复合加工机床的缺点与解决措施(151)
5.3.4用户对复合加工机床的期望(151)
5.4CBN刀具铣削加工(154)
5.4.1模具的高速铣削加工(154)
5.4.2CBN刀具磨损(155)
5.4.3重要的加工条件(156)
5.4.4使用CBN刀具加工的最新实例(157)
5.5精准刀具(159)
5.6高速铣削加工的未来(161)
第6章精密、微细加工技术的基础与应用(163)
6.1铣刀的微小径化及高性能化(163)
6.2微小径铣刀的切削技术(165)
6.3微小径铣刀用刀柄(167)
6.4精密、微细切削用MC(168)
6.5精密、微细切削用CAM(170)
6.6精密、微细切削加工的未来(172)
第7章积层成形的基础与应用——基于3D打印的生产制造(174)
7.13D打印黄金时代的到来(174)
7.23D打印系统及技术要素(174)
7.3快速成形技术(176)
7.4快速模具(177)
7.53D打印与铣削的复合加工技术(179)
7.63D打印的缺点(181)
7.73D打印的优点(182)
第8章信息化时代的切削技术(183)
8.1生产现场的可视化(183)
8.2切削技术的信息化(185)
8.3信息化时代切削技术的最新动向(188)
参考文献(190)
最早接触到松冈甫篁先生的研究成果应该追溯到20世纪90年代。记得我去日本留学的第二年（1996年）秋天参加了由我在东京大学的导师长尾高明教授举办的一次智能制造研究会，参观了原日本模具协会及快速成形协会创始人、原东京大学教授中川威雄先生位于日本理化学研究所的塑形材实验室。实验室开发出了主轴转速每分钟15万转的超高速加工机，该项目的主要研发人员就是本书的两位作者松冈甫篁博士和安斋正博博士。同时，平生第一次看到了由该实验室开发的分辨率为1 nm的6轴联动超精密加工机。这些研究成果对刚去日本不久,而且当时接触到的机床主轴转速每分钟几千转、分辨率为1 μm的我来说非常震惊，留下了深刻的印象。这一印象对改变我后来的研发方向产生了很大的影响。
当时我在东京大学攻读博士学位时的研究方向为基于开放型数控系统和多传感器融合的智能制造系统研究，在高知工科大学做博士后研究时的研发方向是网络制造。在当时那个网络还很不发达的年代，这些研究方向在全球范围内都是非常前沿的。经过几年的博士和博士后研究，虽然站在了全球智能制造和网络制造学术研究的最前沿，但却迷失了下一步的研发方向，感觉这些研究很难短时间在产业界获得应用。另外一种感觉就是来日本留学似乎还没有学到日本制造业的最核心技术。于是在2001年，一个偶然的机会促使我毅然决然地放弃了从事近十年的人工智能、智能制造、网络制造的研究，加入了中川威雄教授在东京创立的精密技术研究所（Fine Tech Co.），开始了超高速加工和超精密加工技术的研究开发，也与松冈博士和安斋博士有了更多合作的机会。
在中川教授的指导下，通过与松冈博士和安斋博士交流，我和同是东京大学博士毕业从事精密测量研究的刘庆博士一起，经过几年的努力，开发出了世界上首台双主轴结构（5万/分 12万转/分）的小型超高速加工机和集车、铣、磨与机上测量为一体的1 nm分辨率小型超精密加工机，这些设备参加了2006年的东京机床博览会（JIMTOF 2006），并被评为明星产品。
为了搭建一个国际化的精密制造研发平台,吸引和培养更多优秀的人才，我与刘庆博士一起于2013年创立了民营非企新型研发机构——深圳市圆梦精密技术研究院，将研究领域从精密加工技术拓展至金属3D打印以及3D打印用的金属材料领域。我在华中科技大学的导师杨叔子院士为研究院取名为“圆梦”，还专门为研究院题写了一首诗，鼓励大家圆海归创业的报国梦，圆精密制造的强国梦，圆民族复兴的中国梦。
在此期间我聘请了松冈博士作为公司和研究院的技术顾问，定期请他来指导切削加工技术。每次指导他都会将他几十年积累的切削加工技术与生产制造现场出现的技术问题相结合，给出指导性意见，并向工程师们讲授高速切削加工机理、微细切削加工技术以及3D打印等先进制造技术。为了更系统更全面地给年轻的工程师们提供指导，我产生了将每次松冈博士讲义的内容翻译成中文，汇编成一本教材的想法，这就是本书的由来。
最近两三年随着“工业4.0”技术在全球备受关注，除了与松冈博士探讨超高速超精密加工的机理及应用之外，我们还经常讨论IOT、工厂的数字化、网络化、智能化方面的问题，特别是机床数控系统的网络化及智能化以及CAD/CAM的未来发展趋势，他在这些领域均颇有建树。而本书的另一位作者安斋博士对快速成形技术到增材制造技术都做过长期的研究和探索。
2018年随着全球最大电子产品制造商富士康科技集团转型升级的加速，富士康工业互联网股份有限公司在A股成功上市。担任公司法人代表及董事长之后，我强烈认识到智能制造和工业互联网平台是公司转型的重要战略方向，也是中国制造强国和网络强国战略的交汇点。我也在多次的演讲中提到智能制造是三硬（装备、工具、材料）和三软（工业大数据、工业人工智能、工业软件）的整合。富士康工业互联网股份有限公司Fii需要A（AI人工智能） B（Big data 大数据) C（Cloud 云计算） D（Domain knowledge专业领域知识) E（Experience实践经验）的跨领域跨行业复合型人才，而这种复合型人才在全球急缺。为了满足集团对上述人才的需求，我们成立了富士康智能制造学院和工业互联网学院，开始培养适应产业发展需要的高端技能型、高端研发型以及跨领域跨行业的复合型人才。本书的出版将为上述人才特别是机械制造领域人才的培养提供一本难得的教材和参考书。衷心希望这本书能得到广大读者的喜爱，助力大家成为优秀的复合型人才！
李军旗
2019年7月14日
由日本机械加工领域的知名专家松冈甫篁、安斋正博进行组稿编写，书稿着重介绍了高速、高精度切削加工技术和作为新兴切削技术代表的精密、微细切削加工技术以及3D打印与信息化时代相关加工技术。富士康工业互联网董事长李军旗先生作序。
20世纪80年代后半期，理化学研究所板桥分所导入了一台高速CNC铣床，由此开启了我们对高速铣削技术及铣床的研究。该铣床由新潟铁工所株式会社(现名为新潟铁工所工作机械株式会社)制造，其主轴转速高达10×104 r/min，性能惊人。遗憾的是，由于当时相关技术尚未与高速铣削设备同步发展，因此，高速铣削加工技术没能普及。尽管在5年后的机床展览会上，各机床制造企业已纷纷展出主轴转速高达每分数万转的加工中心，但高速加工专用的技术要素却是在20世纪90年代后半期才逐步得以完备的，正是CNC、CAM、刀柄、刀具等这些关联要素的逐步完备，才推动了加工中心向高速化发展的进程。
近年来，加工中心的高速化倾向愈发显著。但仅依靠提高主轴转速和进给速度很难实现高品质的高速铣削，幸好刀具、刀柄、CAD/CAM等关联要素技术也在同步提升，使得高速铣削技术逐渐得以稳健发展。
我们所说的高速铣削是以浅切深、高进给为前提的，并最大限度地减少刀具所受负荷的断续切削。通过小径球刀的高速旋转及高速进给，实现所需形状工件的加工，通过控制加工所需刀具的种类，减少CAM的工作量。提高主轴转速与进给速度可以提高生产效率，因此，高速铣削的诞生和发展有其必然性。
通过切削方式对模具进行3维形状加工时，一般使用球刀。为实现切削加工，刀具要在其运动方向和与运动方向相垂直的方向分别进给，刀具沿工件中心轴方向(即刀具的运动方向)的切削距离称为轴向切深(ap)，沿垂直于中心轴方向的切削距离称为径向切深(ae)。轴向切深由机床与刀具的刚度决定，且轴向切深量不可大于容屑槽的宽度(排出切屑的空间)。轴向切深对于切削余量形状的影响不及径向切深。利用球刀加工后，加工面的粗糙度可近似用ae/8R表示(R为刀具半径)，增大刀具半径或减小径向切深均可降低切削后加工面的粗糙度。但是，若要尽可能利用少量刀具完成加工，自然应选用最终精加工所需刀具进行切削。由此可见，减小径向切深是降低表面粗糙度的最佳手段。加工后表面粗糙度的降低，有利于减少后续研磨和精加工的工作量(根据工件样式减少不必要的工序)，也会缩短开发周期。但是需要注意，若减小径向切深，加工时间将会延长。为缩短加工时间，较好的方式是加快刀具进给，然而如果在转速不变的情况下加快进给，轴向切深将会变大，导致作用在刀具上的负荷也将增大。为减小刀具承受的负荷，较好的方式是增大转速并减小轴向切深。由此可见，提高主轴转速和进给速度是实现高速铣削的必然选择。
以上简要叙述了我们开启高速铣削加工实验的缘由，接下来介绍一下在理化学研究所展开的高速铣削加工方面的研究。
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