超声加工技术

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曹凤国编 著
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出版社: 化学工业出版社
ISBN:9787122181121
商品编码:1068962610
出版时间:2014-01-01

具体描述

作  者:曹凤国 编 著作 定  价:58 出 版 社:化学工业出版社 出版日期:2014年01月01日 页  数:222 装  帧:平装 ISBN:9787122181121 《现代机械制造技术丛书:超声加工》是全面介绍超声加工技术的实用性著作,理论阐述清楚易懂,各种加工方法的原理和应用很好贴合工程实际。这些特点都得益于本书的主编曹凤国研究员几十年的研发和生产实践的精心总结,相信会对业内人士很好有帮助和启发。 第1章绪论1
1.1超声加工技术发展概况和未来展望1
1.1.1超声加工技术发展概况1
1.1.2超声加工技术发展趋势和未来展望3
1.2超声加工的特点和用途6
1.2.1超声加工的特点6
1.2.2超声加工的用途6
1.3超声加工常用名词术语和专用符号7
1.3.1超声加工常用名词术语7
1.3.2超声加工专用符号8


第2章超声加工的基本原理10
2.1超声波的特性10
2.1.1超声波的空化效应10
2.1.2超声波的传播特性14
2.1.3超声波的干涉、衍射和共振特性17
2.1.4超声波的吸收特性21
2.1.5超声波的多普勒效应22
2.2超声加工的基本原理及其设备22
部分目录

内容简介

超声加工技术不断创新提高,应用领域不断拓宽,应用超声加工的新技术、新方法层出不穷,使得不少读者迫切希望了解和学习有关超声加工方面的知识,加深对超声基础理论的理解,提高超声加工的能力。为满足这部分读者的需求,我们编写了本书。
本书在介绍超声加工基本原理、特点、主要部件的基础上,以超声加工方法为主线,详细介绍了超声去除加工、超声表面光整加工、超声焊接加工等的原理和应用。全书理论性与实用性并重,对从事特种加工,尤其是超声加工的技术人员有很大帮助和启发。
曹凤国 编 著作 曹凤国,原北京电加工研究所所长,原北京科学研究院院长,现任中国发明协会副理事长,北京发明协会理事长,北京市科学技术协会副,中国机械工程学会特种加工分会副主任委员,北京创造学会副理事长,靠前电加工学会(ISEM)技术委员会委员,中国模具工业协会拉丝模专业委员会。
    曹凤国三十年来主要从事精密特种加工(电火花、激光、超声波加工等)、光机电一体化等现代制造技术的研究工作。先后取得国家、省部级重大科研成果二十多项,其中获得国家发明二等奖1项、靠前发明奖3项,省部级科技进步一等奖2项、二等奖六项、三等奖6项。同时在靠前外学术会议及刊物发表论文60余篇等
《精密机械加工中的现代切削理论与实践》 本书聚焦于现代机械加工领域中最具挑战性的切削技术,深入探讨了微观层面的材料去除机理、刀具与工件的相互作用,以及由此衍生的加工精度和表面质量控制。全书以理论研究为基石,辅以丰富的工程实例,旨在为读者构建一个全面而深入的精密机械加工知识体系。 第一部分:切削过程的微观机理探究 本部分将颠覆传统认知,带领读者走进切削过程的微观世界。我们不再满足于宏观的切屑形成描述,而是将目光聚焦于材料在刀具作用下的塑性变形、断裂以及微小颗粒的剥离过程。 材料去除的本征行为: 深入剖析不同材料(如高强度合金、脆性材料、复合材料)在切削过程中的微观变形机制。我们将讨论位错滑移、孪晶、剪切带的形成与发展,以及它们如何影响切屑的形态和生成能量。对于脆性材料,将详细阐述微裂纹的萌生、扩展和桥联机制,以及如何通过优化切削参数来抑制或控制脆性断裂。 刀具-工件界面的微动力学: 探索刀刃尖端的微观形貌、磨损机制(如粘附磨损、磨粒磨损、扩散磨损)与切削力的精确关系。我们将利用先进的显微成像技术和力学模型,定量分析刀具微观几何参数(如前角、后角、刀尖圆弧半径)对切削力的动态变化、热源分布的影响,以及由此引起的刀具疲劳和失效。 切屑形成与流动的多尺度分析: 结合数值模拟(如有限元分析)和实验观测,解析切屑在高速切削过程中的流动行为。我们将研究切屑的卷曲、断裂、堆积等现象,以及它们如何影响切削区域的温度、压力和表面粗糙度。特别关注在极端切削条件下(如超高速切削、纳米切削),切屑形成机制的演变。 第二部分:先进切削技术的理论支撑与创新应用 本部分将详细介绍一系列代表精密机械加工前沿的切削技术,并从理论层面阐述其独特之处和技术优势。 超硬材料刀具切削机理: 深入分析金刚石、立方氮化硼(CBN)等超硬材料刀具在切削难加工材料时的独特优势。我们将探讨其微观结构、化学稳定性、热导率等特性如何影响切削力的降低、刀具寿命的延长以及加工表面质量的提升。重点研究超硬材料刀具在加工航空航天、汽车领域的关键部件(如涡轮叶片、发动机缸体)中的应用潜力。 微纳尺度切削技术: 揭示在微米乃至纳米尺度下,传统切削理论失效的原因,并介绍新的模型和技术。我们将讨论微刀具的设计原则、加工精度影响因素(如机床精度、环境温度)、以及在微机电系统(MEMS)、精密光学器件制造中的应用。内容将涵盖微米级沟槽加工、微孔阵列制造等。 高速切削(HSC)与超高速切削(UHSC)的动力学: 详细阐述高速切削过程中,切削力、切削热、刀具磨损、工件变形的动态响应。我们将分析振动和模态在高速切削中的作用,以及如何通过优化参数和机床设计来抑制不期望的振动,提高加工稳定性。UHSC部分将关注其独特的优势,如减少切削力、提高表面光洁度,以及对材料去除机理的特殊影响。 先进切削过程的智能化控制: 介绍基于传感器反馈的切削过程实时监测与控制技术。我们将探讨如何利用声发射、振动、温度、力等传感器信号,对切削过程进行状态评估,预测刀具寿命,并实现加工参数的自适应调整,从而保证加工精度和效率。 第三部分:精密加工中的关键挑战与解决方案 本部分将聚焦于精密机械加工中最具普遍性和挑战性的问题,并提出基于科学理论和工程实践的解决方案。 表面完整性与残余应力的控制: 深入分析切削过程中产生的表面粗糙度、亚表面损伤、显微组织变化和残余应力对零件性能的影响。我们将探讨如何通过优化切削参数、选择合适的刀具材料和几何形状、以及引入辅助加工技术(如电化学加工、激光辅助加工)来精确控制表面完整性。 难加工材料的切削策略: 针对高温合金、钛合金、陶瓷、复合材料等难加工材料,系统性地介绍其切削性能特点和高效加工方法。我们将结合材料科学和力学理论,分析这些材料的显微结构、热物理性质对其切削行为的影响,并提出针对性的刀具选择、切削参数优化和工艺流程设计。 加工误差的辨识与补偿: 深入分析机床自身误差、刀具磨损误差、热变形误差、装夹误差等多种误差源,并介绍现代误差分析与补偿技术。我们将讨论误差叠加模型、主动补偿技术、以及基于测量反馈的误差实时修正方法。 绿色切削技术与可持续发展: 关注环保和可持续性在现代机械加工中的重要性。我们将介绍低能耗、低污染的切削方法,如微量润滑切削(MLC)、干切削技术的应用,以及切削液的回收与处理技术,旨在实现经济效益与环境效益的双赢。 第四部分:未来展望与研究方向 本书的最后部分将对精密机械加工的未来发展趋势进行展望,并提出一些前沿的研究方向,激发读者的创新思维。 智能制造与工业4.0背景下的切削技术: 探讨切削技术如何与人工智能、大数据、物联网等技术深度融合,实现切削过程的自主优化、预测性维护和智能化生产。 新型切削机理与加工方法: 展望下一代切削技术的可能发展方向,如等离子体辅助切削、超声波辅助切削(在本段中不具体展开)、电脉冲辅助切削等。 面向极端环境的精密加工: 关注在深海、太空、核能等极端环境下进行的精密加工任务,以及为此所需具备的特殊技术和挑战。 本书适合从事精密机械加工、先进制造、材料科学、机械工程等领域的科研人员、工程师、研究生以及相关专业的高年级本科生阅读。通过本书的学习,读者将能够更深刻地理解切削过程的本质,掌握先进的切削技术,并能有效地解决精密机械加工中的实际问题,为推动我国制造业向高端化、智能化发展贡献力量。

用户评价

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我拿到《超声加工技术》这本书的时候,我脑海里浮现的可能是一种非常“硬核”的科研论文集,里面充斥着各种复杂的数学模型、物理方程,以及大量的数据图表,我预期它会是为那些在实验室里进行理论研究的学者准备的。我甚至做好了去查阅大量背景资料才能勉强理解的准备。但是,这本书却意外地以一种非常“实用”的视角来展开。它并没有一上来就抛出大量的理论公式,而是从实际的加工需求出发,比如如何提高精密零件的加工效率,如何解决传统加工方法难以加工的材料,以及如何改善工件的表面质量。然后,它才开始循序渐进地介绍超声波技术是如何解决这些问题的。书中有很多关于“工具-工件”相互作用的微观分析,它会详细讲解在超声波作用下,切削刃、磨粒与材料表面之间发生的动态过程,包括材料的瞬时塑性变形、微切削、甚至是一些表面微观结构的重塑。我印象深刻的是,它在讲解超声波辅助电火花加工时,详细分析了超声波是如何影响放电通道的稳定性,如何促进电蚀产物的排出,从而提高加工效率和降低表面粗糙度。这让我觉得,它不仅仅是一本理论书,更像是一本“解惑”的工具书,能够解答我在实际加工中遇到的一些疑难杂症。

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这本书的名字叫《超声加工技术》,我拿到它的时候,脑袋里可能是充满了各种关于“震动”、“频率”、“能量”这些比较抽象的概念,我预设了它会是一本偏向于物理原理的科普读物,或者是一本介绍超声波在各个领域应用的概述。我甚至可能期待它会讲解一些神奇的超声波治疗或者清洁技术。然而,它所呈现的内容,却让我感到一种意料之外的“实在”。它更多地关注的是“如何做”和“为什么这样做”。它花费了大量的篇幅来介绍具体的加工工艺,比如超声波辅助钻孔、铣削、抛光,甚至是一些在微纳尺度上的加工应用。我记得书中对于超声波辅助抛光的部分,它详细地分析了不同形状的超声波振动工具如何与工件表面相互作用,以及如何通过调整振动参数来获得不同程度的抛光效果,从而实现镜面般的光洁度。它还深入探讨了超声波在陶瓷、玻璃、硬质合金等脆性材料加工中的优势,以及如何通过优化工艺参数来避免材料的崩裂和损伤。它给我一种感觉,这本书更像是一本“绝技秘籍”,告诉你如何在具体的加工场景下,巧妙地运用超声波这门技术,来解决棘手的问题。它不是泛泛而谈,而是脚踏实地地给出解决方案。

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这本书的名字叫做《超声加工技术》,但老实说,拿到手的时候,我以为它会更侧重于一些基础性的科学原理,比如超声波的物理特性,振动是如何产生的,频率和能量的关系等等。我甚至预设了它会花很大篇幅去讲解压电陶瓷的构成、谐振腔的设计,以及如何精确控制能量输出。然而,当我翻开第一页,就被它带入了一个我完全没有预想到的方向。它似乎对材料科学的深入探讨,特别是那些在传统机械加工中难以处理的脆性材料、硬质材料,甚至是一些复合材料的加工性能,有着极大的篇幅。我发现书中花了相当多的篇幅来分析不同材料在超声波作用下的微观形变机制,比如断裂韧性、微塑性变形的发生条件,以及表面应力状态的变化。我原以为它会直接跳到具体的加工方法,但它却在“为什么”上做了非常详尽的解释。它仿佛在告诉我,理解了材料本身的特性,才能更好地掌握超声波这把“利刃”。我印象最深刻的是,书中对于不同类型超声波(例如纵波、横波、表面波)在不同材料上的传播特性和能量传递效率的对比分析,这部分内容给我打开了一个全新的视角,让我意识到原来超声波的“神通广大”远不止于振动,它的传播方式和与材料的相互作用才是决定加工效果的关键。它就像一个经验丰富的工匠,不仅仅告诉你怎么做,更重要的是告诉你为什么这么做,并且让你深刻理解材料的“脾气”。

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这本书的名字是《超声加工技术》,我的第一印象可能是它会一本关于“工具”的书,里面会详细介绍各种各样的超声波发生器、振动头、以及配套的刀具等等,我甚至可能期待它会有很多设备的型号、技术规格,以及详细的使用说明。我可能把它当成一本“产品手册”来查阅。但是,当我深入阅读之后,我发现这本书的重点并非在于“工具”本身,而在于“如何使用工具”。它花了非常多的篇幅去讲解“加工策略”和“工艺优化”。它详细分析了在不同的加工条件下,超声波能量的传递效率、声场的分布,以及加工结果之间的关联。我记得书中关于“超声波辅助磨削”的部分,它并没有简单地告诉你使用什么样的磨具,而是详细地分析了在超声波振动下,磨粒与工件表面的接触特性,以及如何通过调整振动参数和磨削速度来最大程度地提高磨削效率,同时减少磨损。它还深入探讨了如何根据工件材料的特性,选择合适的超声波频率和功率,以及如何设计加工路径来获得最佳的加工效果。它让我感觉,这本书更像是一本“大师的经验总结”,教我如何“玩转”超声波,让它在加工过程中发挥出最大的价值。

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拿到《超声加工技术》这本书,我第一时间脑海中闪过的,可能是一些关于“效率”、“速度”的联想。我可能觉得它会是一本介绍如何通过超声波来“秒杀”传统加工方法的书,重点会放在提升加工速度,缩短加工时间等方面。我甚至可能预期它会提供各种数据图表,来证明超声波在效率上的优势。然而,这本书的内容却让我看到了超声波加工在“精度”和“质量”方面的潜力。它花了相当多的篇幅去探讨如何利用超声波来获得更高的表面光洁度,如何减小加工误差,以及如何避免对工件表面造成损伤。我印象深刻的是,书中关于“超声波辅助抛光”的章节,它详细地分析了超声波振动如何促使抛光介质在工件表面形成一种“动态平衡”,从而实现对表面微观缺陷的高效去除,并最终获得镜面般的光洁度。它还深入探讨了超声波在加工脆性材料时,如何通过能量的精确控制来避免材料的崩裂和损伤,从而提高零件的整体质量和可靠性。它让我明白,超声波加工并非只是追求速度,更重要的是它能够实现传统方法难以达到的精度和质量。

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我拿到《超声加工技术》这本书时,我原以为它会是一个非常枯燥的技术手册,充斥着各种公式、图表和技术参数,可能更适合工程师或者研究人员阅读。我甚至做好了要啃下很多晦涩难懂的理论知识的准备。但让我感到惊喜的是,这本书的叙述方式非常生动,尤其是在描述一些非常规的加工场景时,它用了很多形象的比喻和实际案例。比如,它在介绍超声波辅助磨削时,就花了很长的篇幅去描绘超声波能量如何像一把“微型锤子”一样,不断敲击磨粒,使其更容易去除材料,同时又不会对工件表面造成过大的损伤。我还记得它在讲解超声波辅助切削时,用了一个“润滑”的比喻,描述超声波振动如何减少切削刃与工件之间的摩擦,从而降低切削力,提高加工精度和表面质量。这些描述让我这种非专业读者也能大致理解其原理,而不是仅仅停留在表面的技术名词上。书中对于加工过程中的一些“怪现象”,比如“加工硬化”的抑制,或者“崩碎”现象的减少,也都有非常细致的解释,让人觉得这些看似复杂的现象背后,其实都有着清晰的物理规律可循。它不像某些技术书籍那样,只是罗列数据,而是努力去“讲故事”,让读者在故事中学习和领悟。

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拿到《超声加工技术》这本书,我脑子里第一时间想到的可能是它会一本一本又一本的介绍各种各样的超声波发生器、换能器、以及各种超声波加工设备的型号和技术参数,然后可能就是一些操作说明或者维修指南。我甚至可能期待它里面会有很多产品目录和技术规格表,方便我查阅和对比。但这本书的内容,却让我对“超声加工”有了更深层次的理解。它并没有把重点放在设备的罗列上,而是花了很大篇幅去讲解“声场”的形成和控制。它详细描述了在不同的工件几何形状和材料特性下,超声波能量是如何在加工区域分布的,以及如何通过调整工具的设计和加工路径来优化声场,从而实现更均匀、更高效的材料去除。我印象深刻的是,书中关于“声学阻抗匹配”的讨论,它详细解释了为什么在超声波加工中,工具和工件之间的声学阻抗匹配如此重要,以及如何通过调整界面材料或者工作介质来改善匹配效果,从而提高能量的传递效率。它就像一位经验丰富的“声学工程师”,在用一种深入浅出的方式,教我如何“驾驭”超声波的力量,让它在加工过程中发挥出最大的效能。

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我手上的这本《超声加工技术》,我一开始的预期是它会像一本工具书一样,里面充斥着各种各种的公式和图表,教我如何去计算超声波的能量,如何去选择合适的加工参数,然后拿到结果。我甚至可能把它当成一本“公式大全”来使用。但是,这本书的阅读体验却完全颠覆了我的想象。它更像是在讲述一个“故事”,一个关于如何利用超声波来“改造”材料的故事。它在介绍超声波辅助抛光时,并没有直接给出抛光参数,而是先描述了抛光过程中材料表面的微观变化,以及超声波能量如何影响这些变化,然后才引出具体的工艺方法。我记得书中关于“超声波辅助研磨”的部分,它花了很长的篇幅去分析不同粒径的磨料在超声波振动下的运动轨迹,以及它们如何协同作用来去除材料。它还深入探讨了超声波在改善材料表面硬度、耐磨性,甚至是一些特殊的物理化学性能方面的潜力。它没有给我一种“照搬照抄”的机械感,而是让我感受到了一种“启发”和“创新”的精神,让我觉得超声波加工远不止于简单的材料去除,它还可以是一种“材料改性”的技术。

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当我翻开《超声加工技术》这本书的时候,我脑子里可能充满了对“高科技”、“未来感”的联想,我可能觉得它会介绍一些非常前沿的、只有在实验室里才能看到的加工技术,比如纳米级别的加工,或者一些涉及到生物材料的特殊处理。我甚至可能觉得它会是一本关于人工智能在加工领域应用的介绍。然而,这本书所呈现的内容,却让我看到了超声波技术一种非常“落地”的应用。它花了大量的篇幅去介绍超声波在一些我们日常生活中或者工业生产中非常常见的材料加工场景下的应用,比如玻璃的切割和钻孔,陶瓷的成型和精加工,金属零件的表面处理等。我印象深刻的是,书中对于超声波辅助去除塑料件上的毛刺,以及如何利用超声波进行高效的焊接和粘合的介绍。它并没有回避那些看起来“普通”的应用,而是深入地挖掘了超声波技术在这些场景下所能带来的显著优势。它让我觉得,超声波加工技术并不是遥不可及,而是就在我们身边,并且在许多领域发挥着重要的作用。它让我对这项技术有了更接地气的认知。

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这本书的名字是《超声加工技术》,我本来以为它会是关于一些先进的制造业技术的介绍,比如3D打印、激光切割等,可能会涉及到一些高科技的设备和自动化流程。我当时设想的是,它会介绍如何通过计算机辅助设计,然后由机器手臂执行高精度的加工任务,整个过程都会充满未来感。然而,打开这本书后,我发现它所关注的“超声加工”,其核心是利用超声波的物理能量来进行材料去除或改性。更让我意外的是,书中相当多的篇幅都在探讨如何“设计”一个有效的超声波系统,包括声学耦合、能量聚焦,甚至是一些振动模态的优化。我曾经以为超声波加工就是简单地把一个超声波发生器接到一个刀具上,然后就可以加工了。但这本书让我明白,这背后涉及到非常精密的工程设计,比如如何选择合适的换能器,如何设计谐振结构来放大能量,以及如何将能量有效地传递到加工区域。它详细讲解了不同频率、不同振幅的超声波对加工效果的影响,以及如何根据不同的材料和加工要求来调整这些参数。我发现,它更像是一本关于“声学工程”和“精密机械”交叉领域的技术手册,但它的叙述方式却并不沉闷,反而充满了解决实际问题的智慧。

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