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| 內容簡介： |
薄壁构件广泛应用于重大装备中，其高性能切削制造技术是实现结构轻量化、高效高质加工、保证力学性能与功能的核心工艺。然而，在薄壁构件切削过程中，切削力极易导致颤振发生，从而降低加工效率和精度，这已成为机械制造领域长期以来的技术瓶颈。作者领导的研究团队一直致力于上述瓶颈的突破，本书从工艺力学与切削原理角度出发，结合作者在航空航天薄壁构件加工颤振研究的实践经验，详细介绍了近20 年作者围绕薄壁构件切削工艺中的动力学问题取得的系统性研究成果，主要包含了刀轴系统动态特性建模方法、铣削过程中薄壁构件动刚度演变规律及瞬时动力学参数预测理论、过程阻尼机理、颤振预报和抑制理论与方法等内容。
本书基本涵盖了薄壁构件切削加工动力学问题从基础理论到抑振应用研究的各个方面，能够为从事数控加工车间生产的一线工程技术人员和工艺研发人员，以及从事先进制造领域的科研人员提供很好的理论学习借鉴参考，也可以作为制造学科研究生培养的专业教材。
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| 關於作者： |
张卫红，比利时列日大学博士，西北工业大学教授，教育部第二批长江学者奖励计划特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、第七届国务院学位委员会航空宇航科学与技术学科评议组成员。主要研究方向为：航宇结构优化设计与高性能切削加工，主持国家重点研发计划、国家自然基金重点项目等各类科研项目50余项。
万敏，工学博士，西北工业大学教授，入选教育部长江学者奖励计划青年学者，新世纪人才，2014-2018连续5年被评为Elsevier中国高被引学者。获陕西省科技一等奖2项（分别排第2和3名），担任国际期刊IJMTM、IJAMT和CJME编委，《航空学报》CJA青年编委。研究方向为：切削加工工艺理论与方法，主持国家自然科学基金、国家科技支撑计划项目子课题等多项科研课题。
张卫红，比利时列日大学博士，西北工业大学教授，教育部第二批长江学者奖励计划特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、第七届国务院学位委员会航空宇航科学与技术学科评议组成员。主要研究方向为：航宇结构优化设计与高性能切削加工，主持国家重点研发计划、国家自然基金重点项目等各类科研项目50余项。
万敏，工学博士，西北工业大学教授，入选教育部长江学者奖励计划青年学者，新世纪人才，2014-2018连续5年被评为Elsevier中国高被引学者。获陕西省科技一等奖2项（分别排第2和3名），担任国际期刊IJMTM、IJAMT和CJME编委，《航空学报》CJA青年编委。研究方向为：切削加工工艺理论与方法，主持国家自然科学基金、国家科技支撑计划项目子课题等多项科研课题。
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| 目錄：
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前言
第1 章 绪论
1.1 薄壁构件切削加工的主要问题
1.2国内外研究现状
1.2.1 铣削过程切削力建模
1.2.2 铣削过程颤振稳定性分析
1.2.3 刀具动力学参数预测
1.2.4 构件动力学参数预测
1.2.5 过程阻尼机理研究
1.2.6 颤振稳定性改善方法研究
1.3 薄壁构件铣削过程的动力学模型
1.3.1 物理空间的动力学方程
1.3.2 模态空间的动力学方程
1.4 本书主要内容概括
第2 章 刀具-刀柄-主轴系统动力学参数的预测方法
2.1 引言
2.2 旋转刀具的统一几何模型
2.3 刀具-刀柄-主轴系统的双连接界面等效的动力学建模
2.3.1 刀具动力学方程
2.3.2 夹头子结构动力学方程
2.3.3 双连接界面动力学方程
2.3.4 主轴-刀柄子结构动力学方程
2.3.5 子结构组装原则
2.3. 6 刀具动力学参数的计算
2.4 主轴-刀柄子结构导纳矩阵的计算
2.5 刀具刀尖扭转导纳和轴向导纳的测量
2.5.1 扭转导纳的测量
2.5.2 轴向导纳的测量
2.5.3 测量结果的修正
2.6 试验验证
2.6.1 主轴-刀柄子结构导纳矩阵的获取
2.6.2 刀具-刀柄连接界面参数的识别
2.6.3 刀尖导纳测量值与预测值的比较
2.7 本章小结
第3 章 考虑材料去除效应的薄壁构件瞬时动力学参数预测方法
3.1 引言
3.2 构件瞬时动力学参数的基本预测方法
3.2.1 初始构件动力学建模与模态分析
3.2.2 切削过程中构件动力学模型的动力修改策略
3.2.3 切削过程中构件动力学参数的预测流程
3.2.4 试验验证
3.3 构件瞬时动力学参数的自由度和模态缩减高效预测方法
3.3.1 构件自由度缩减方法
3.3.2 构件模态缩减方法
3.3.3 试验验证
3.4 构件瞬时动力学参数的分解缩减高效预测方法
3.4.1 切削后构件模型的缩减
3.4.2 待去除材料模型的缩减与更新
3.4.3 切削后构件和待去除材料的子结构耦合方法
3.4.4 切削过程中构件瞬时动力学参数的预测流程
3.4.5 试验验证
3.5 本章小结
第4 章 铣削加工的过程阻尼建模方法
4.1 引言
4.2 基于犁切效应的铣削加工过程阻尼模型
4.2.1 侵入体积和犁切力的计算
4.2.2 过程阻尼和犁切力系数的标定
4.2.3 试验验证
4.3 基于切削速度方向变化的过程阻尼模型
4.3.1 切削速度方向变化引起的过程阻尼
4.3.2 考虑过程阻尼的薄壁构件铣削加工的动力学建模
4.3.3 试验验证
4.4 本章小结
第5 章 基于添加局部配重的薄壁构件铣削稳定性改善方法
5.1 引言
5.2 局部配重对构件瞬时动力学参数的影响与修正
5.2.1 含局部配重的构件瞬时动力学参数预测
5.2.2 稳定切削域的优化
5.3 试验验证
5.4 本章小结
第6 章 基于预拉应力的薄壁构件铣削稳定性改善方法
6.1 引言
6.2 预拉应力的计算与理论推导
6.2.1 长条状薄壁构件的铣削稳定性模型
6.2.2 构件固有频率对频响函数的影响
6.2.3 构件固有频率对极限轴向切深的影响
6.2.4 临界预拉应力的计算
6.3 试验验证
6.3.1 预拉应力施加装置的设计
6.3.2 刀具和薄壁构件模态参数的获取
6.3.3 颤振验证试验
6.4 本章小结
参考文献
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| 內容試閱：
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薄壁构件广泛应用于航空航天设备等重大装备中，其切削工艺理论与方法是实现结构轻量化、高效高质加工、保证力学性能与功能的核心基础。在《〈中国制造2025〉重点领域技术创新绿皮书》中，大型轻量化整体及高强金属结构制造技术被列为航空航天装备领域共性关键技术之一。然而，薄壁构件在切削力作用下极易发生颤振，从而降低加工效率和精度，长期以来构成了机械制造领域的技术瓶颈。近20 余年，作者围绕薄壁构件切削工艺中的动力学问题开展了系统深入的研究工作，以期阐明颤振形成机理，建立颤振抑制理论与方法，解决该类构件加工颤振的难题。
颤振本质上是切削力作用下刀具与构件变形交互耦合引起切屑厚度动态再生导致切削失稳的现象。特别是在大尺寸薄壁构件切削过程中，因刀具长悬伸和轴向大切深而极易发生颤振现象。因此，深刻阐明切削颤振形成机理是本书的重点内容，需要解决以下关键难题：
1 刀具-刀柄-主轴系统动力学建模。大尺寸薄壁构件切削工艺具有材料去除率高、刀具使用数量多的特点，同时刀具-刀柄-主轴系统动力学参数随着大行程跨度的推移变化显著。传统模态锤击试验测试方法虽然有效，但十分有限，不适用于频繁换刀的加工现场，亟待发展刀具-刀柄-主轴系统动力学参数的建模与预测方法。
2 铣削过程中构件动刚度演变规律及瞬时动力学参数预测。大尺寸薄壁构件初始动刚度分布随位置变化剧烈，材料去除又会进一步引起动刚度演变，使得计算规模急剧上升，甚至无法求解。因此，需发展针对薄壁构件瞬时动力学参数的有效预测方法，构建材料去除引起的动刚度演变分析模型。
3 过程阻尼的建模与预测。对于钛合金、高强度钢等难加工材料构成的薄壁构件，往往需要在较低转速下切削成形。然而，低转速下振动频率与切削速率之比的增大会导致稳定切削域的增加，即过程阻尼现象突显。传统理论主要针对车削过程的过程阻尼，如何建立铣削加工中过程阻尼数学模型，是准确揭示包括钛合金在内的难加工材料薄壁构件铣削颤振机理必须解决的关键问题。
在此基础上，进一步开展了薄壁构件切削的颤振抑制理论与方法研究。通过添加局部配重和施加预拉应力等方法，实现了切削系统的刚度及固有频率等关键动力学参数的调控，取得了良好的抑振增效效果，研究成果在相关航空航天企业进行了推广应用。
全书分为6 章，对上述问题进行了详尽论述。第1 章介绍了国内外相关研究进展，并简述了薄壁构件铣削加工过程的动力学建模方法；第2 章和第3 章分别对刀具-刀柄-主轴系统以及构件动力学参数的获取方法进行了详细阐述；第4 章详细推导了铣削加工的过程阻尼计算公式；第5 章和第6 章分别介绍了通过添加局部配重和施加预拉应力提高薄壁件铣削稳定性的方法。
在本书完成之际，作者衷心感谢各位同仁的支持和帮助。本书撰写历时3 年，其中包含了作者指导的研究生杨昀、马颖超、冯佳、党学斌、高挺岐等合作完成的研究工作和他们在文字整理过程中付出的辛勤劳动，在此深表感谢。
同时，感谢国家自然科学基金项目10925212、11272261、51005182 和51675440、长江学者奖励计划、国家重点研发计划2017YFB1102800 等项目的支持！
限于作者水平，疏忽纰漏在所难免，敬请读者指正。
张卫红 万敏
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