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制造自動化——金屬切削力學、機床振動和CNC設計 版權信息
- ISBN：9787122409171
- 條形碼：9787122409171 ; 978-7-122-40917-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
制造自動化——金屬切削力學、機床振動和CNC設計 本書特色
本書是作者在多年指導博士研究生從事數控技術與制造自動化研究工作的基礎上完成，來自科研一線和科研前沿，作者試圖通過建立適當的模型，比較完整地描述切削加工過程，并通過仿真來研究切削參數對加工過程和加工質量的影響，從而深入研究個切削參數對加工和加工穩定性及加工中各種物理現象的作用，以期優化切削參數并開發相關制造過程監控和參數優化的智能模塊，使智能制造不止停留在生產管理和組織層面，而是深入到切削加工的參數和工藝優化層面，實現真正意義上的智能制造。對于優化制造過程，深入研究各類切削加工的物理過程有重要意義。
制造自動化——金屬切削力學、機床振動和CNC設計 內容簡介
本書是在**版的基礎上，結合作者多年指導博士研究生從事數控技術與制造自動化研究工作的一線科研經驗，通過建立適當的模型，比較完整地描述切削加工過程，并通過仿真來研究切削參數對加工過程和加工質量的影響，從而深入研究切削參數對加工和加工穩定性及加工中各種物理現象的作用，以期優化切削參數并開發相關制造過程監控和參數優化的智能模塊，使智能制造不只停留在生產管理和組織層面，而是深入到切削加工的參數和工藝優化層面，實現真正意義上的智能制造。本書對于優化制造過程，深入研究各類切削加工的物理過程有重要意義。 本書旨在滿足機械制造、機電一體化等專業的碩士生、博士生、進修人員和部分高年級本科學生、從事制造自動化的相關科研人員的參考需求。
制造自動化——金屬切削力學、機床振動和CNC設計 目錄
第1章 導言 001
第2章 金屬切削力學 003
2.1 導言 003
2.2 直角切削力學 003
2.3 切削力的機械模型 011
2.4 剪切角的理論預測 014
2.5 斜角切削的力學分析 014
2.5.1 斜角切削的幾何關系 015
2.5.2 斜角切削參數的求解 016
2.5.3 切削力的預測 019
2.6 車削加工的力學分析 020
2.7 銑削加工的力學分析 027
2.8 立銑切削力解析建模 034
2.9 鉆削加工的力學分析 038
2.10 刀具的磨損和破損 042
2.10.1 刀具磨損 044
2.10.2 刀具破損 048
2.11 思考問題 049
第3章 機床結構動力學 052
3.1 導言 052
3.2 機床結構 052
3.3 加工中的尺寸和形狀誤差 053
3.3.1 外圓車削中的形狀誤差 054
3.3.2 鏜刀桿 055
3.3.3 立銑加工中的形狀誤差 055
3.4 加工過程中的結構振動 059
3.4.1 自由振動和強迫振動的基礎知識 059
3.4.2 有向頻率響應函數 065
3.4.3 設計和測量坐標系 065
3.4.4 多自由度系統的解析模態分析 067
3.4.5 刀具和工件之間的相對頻率響應 071
3.5 機床結構的模態實驗072
3.5.1 頻率響應實驗理論 073
3.5.2 模態測試實驗步驟 076
3.6 多自由度系統的實驗模態分析077
3.7 模態參數識別086
3.8 立銑刀與主軸刀柄的連接裝置090
3.9 思考問題095
第4章 機床振動學098
4.1 導言098
4.2 直角切削中的再生顫振穩定性分析098
4.2.1 直角切削的穩定性分析 098
4.2.2 直角切削中穩定性葉瓣圖的無量綱分析 103
4.2.3 考慮過程阻尼的直角切削顫振穩定性分析 106
4.3 車削加工顫振穩定性分析109
4.4 考慮過程阻尼的車削加工顫振穩定性分析111
4.4.1 金屬切削力 112
4.4.2 考慮后刀面磨損的過程阻尼增益113
4.4.3 穩定性分析115
4.5 實驗驗證115
4.6 銑削加工中顫振的解析預測117
4.6.1 動態銑削模型117
4.6.2 銑削顫動穩定性分析零階方法 120
4.6.3 銑削顫動穩定性分析多頻方法 128
4.7 鉆削加工中顫振穩定性分析135
4.8 鉆削加工穩定性頻域分析138
4.9 顫振穩定性離散時域分析140
4.9.1 直角車削 140
4.9.2 銑削穩定性的離散時域分析 143
4.10 思考問題147
第5章 制造自動化技術 150
5.1 導言150
5.2 計算機數控單元150
5.2.1 CNC 單元的體系結構 150
5.2.2 CNC 的執行151
5.2.3 CNC 機床軸的命名規則 152
5.2.4 NC 零件程序的結構 153
5.2.5 主要準備功能 155
5.3 計算機輔助NC 編程 158
5.3.1 解析幾何基礎 158
5.3.2 APT 零件編程語言161
5.4 CNC 系統中速度指令的生成 166
5.4.1 等步長插值 166
5.4.2 恒定插補周期有限加速度的速度圖生成 169
5.4.3 有限加加速度的速度圖生成 172
5.5 實時插補方法 180
5.5.1 直線插補算法 180
5.5.2 圓弧插補的算法 184
5.5.3 CNC 系統內的五次樣條插補 188
5.6 思考問題 195
第6章 CNC 系統的設計和分析 198
6.1 導言 198
6.2 機床驅動 199
6.2.1 機械零部件及驅動力矩 200
6.2.2 反饋裝置 203
6.2.3 電氣驅動 204
6.2.4 永磁電樞控制的直流電機 204
6.2.5 位置控制環 208
6.3 位置環的傳遞函數 209
6.4 進給驅動控制系統的狀態空間模型 212
6.5 滑模控制器 223
6.6 進給驅動的主動阻尼 226
6.7 電液CNC 折彎機的設計 233
6.7.1 折彎機的液壓系統 234
6.7.2 液壓執行器模塊的動態模型 235
6.7.3 基于計算機控制的電液驅動的動態性能辨識 237
6.7.4 數字位置控制系統的設計 239
6.8 思考問題 242
第7章 傳感器輔助加工 248
7.1 導言 248
7.2 智能加工模塊 248
7.2.1 硬件體系結構 249
7.2.2 軟件體系結構 249
7.2.3 智能加工的應用 250
7.3 銑削加工中峰值切削力的自適應控制 251
7.3.1 導言 251
7.3.2 銑削加工系統的離散傳遞函數 252
7.3.3 極點-配置控制算法 254
7.3.4 銑削過程通用預測自適應控制 258
7.3.5 刀具破損的在線檢測 261
7.3.6 顫振檢測與抑制 263
7.4 實例——用IMM 系統進行型腔的智能化加工263
7.5 思考問題266
附錄A 拉普拉斯變換和z 變換 269
A.1 導言269
A.2 基本定義270
A.3 部分分式展開法274
A.4 用部分分式展開法進行拉氏逆變換和z 逆變換276
附錄B 利用*小二乘法進行離線和在線參數估計 279
B.1 離線*小二乘法估計279
B.2 遞歸參數估計算法280
參考文獻282
第2章 金屬切削力學 003
2.1 導言 003
2.2 直角切削力學 003
2.3 切削力的機械模型 011
2.4 剪切角的理論預測 014
2.5 斜角切削的力學分析 014
2.5.1 斜角切削的幾何關系 015
2.5.2 斜角切削參數的求解 016
2.5.3 切削力的預測 019
2.6 車削加工的力學分析 020
2.7 銑削加工的力學分析 027
2.8 立銑切削力解析建模 034
2.9 鉆削加工的力學分析 038
2.10 刀具的磨損和破損 042
2.10.1 刀具磨損 044
2.10.2 刀具破損 048
2.11 思考問題 049
第3章 機床結構動力學 052
3.1 導言 052
3.2 機床結構 052
3.3 加工中的尺寸和形狀誤差 053
3.3.1 外圓車削中的形狀誤差 054
3.3.2 鏜刀桿 055
3.3.3 立銑加工中的形狀誤差 055
3.4 加工過程中的結構振動 059
3.4.1 自由振動和強迫振動的基礎知識 059
3.4.2 有向頻率響應函數 065
3.4.3 設計和測量坐標系 065
3.4.4 多自由度系統的解析模態分析 067
3.4.5 刀具和工件之間的相對頻率響應 071
3.5 機床結構的模態實驗072
3.5.1 頻率響應實驗理論 073
3.5.2 模態測試實驗步驟 076
3.6 多自由度系統的實驗模態分析077
3.7 模態參數識別086
3.8 立銑刀與主軸刀柄的連接裝置090
3.9 思考問題095
第4章 機床振動學098
4.1 導言098
4.2 直角切削中的再生顫振穩定性分析098
4.2.1 直角切削的穩定性分析 098
4.2.2 直角切削中穩定性葉瓣圖的無量綱分析 103
4.2.3 考慮過程阻尼的直角切削顫振穩定性分析 106
4.3 車削加工顫振穩定性分析109
4.4 考慮過程阻尼的車削加工顫振穩定性分析111
4.4.1 金屬切削力 112
4.4.2 考慮后刀面磨損的過程阻尼增益113
4.4.3 穩定性分析115
4.5 實驗驗證115
4.6 銑削加工中顫振的解析預測117
4.6.1 動態銑削模型117
4.6.2 銑削顫動穩定性分析零階方法 120
4.6.3 銑削顫動穩定性分析多頻方法 128
4.7 鉆削加工中顫振穩定性分析135
4.8 鉆削加工穩定性頻域分析138
4.9 顫振穩定性離散時域分析140
4.9.1 直角車削 140
4.9.2 銑削穩定性的離散時域分析 143
4.10 思考問題147
第5章 制造自動化技術 150
5.1 導言150
5.2 計算機數控單元150
5.2.1 CNC 單元的體系結構 150
5.2.2 CNC 的執行151
5.2.3 CNC 機床軸的命名規則 152
5.2.4 NC 零件程序的結構 153
5.2.5 主要準備功能 155
5.3 計算機輔助NC 編程 158
5.3.1 解析幾何基礎 158
5.3.2 APT 零件編程語言161
5.4 CNC 系統中速度指令的生成 166
5.4.1 等步長插值 166
5.4.2 恒定插補周期有限加速度的速度圖生成 169
5.4.3 有限加加速度的速度圖生成 172
5.5 實時插補方法 180
5.5.1 直線插補算法 180
5.5.2 圓弧插補的算法 184
5.5.3 CNC 系統內的五次樣條插補 188
5.6 思考問題 195
第6章 CNC 系統的設計和分析 198
6.1 導言 198
6.2 機床驅動 199
6.2.1 機械零部件及驅動力矩 200
6.2.2 反饋裝置 203
6.2.3 電氣驅動 204
6.2.4 永磁電樞控制的直流電機 204
6.2.5 位置控制環 208
6.3 位置環的傳遞函數 209
6.4 進給驅動控制系統的狀態空間模型 212
6.5 滑模控制器 223
6.6 進給驅動的主動阻尼 226
6.7 電液CNC 折彎機的設計 233
6.7.1 折彎機的液壓系統 234
6.7.2 液壓執行器模塊的動態模型 235
6.7.3 基于計算機控制的電液驅動的動態性能辨識 237
6.7.4 數字位置控制系統的設計 239
6.8 思考問題 242
第7章 傳感器輔助加工 248
7.1 導言 248
7.2 智能加工模塊 248
7.2.1 硬件體系結構 249
7.2.2 軟件體系結構 249
7.2.3 智能加工的應用 250
7.3 銑削加工中峰值切削力的自適應控制 251
7.3.1 導言 251
7.3.2 銑削加工系統的離散傳遞函數 252
7.3.3 極點-配置控制算法 254
7.3.4 銑削過程通用預測自適應控制 258
7.3.5 刀具破損的在線檢測 261
7.3.6 顫振檢測與抑制 263
7.4 實例——用IMM 系統進行型腔的智能化加工263
7.5 思考問題266
附錄A 拉普拉斯變換和z 變換 269
A.1 導言269
A.2 基本定義270
A.3 部分分式展開法274
A.4 用部分分式展開法進行拉氏逆變換和z 逆變換276
附錄B 利用*小二乘法進行離線和在線參數估計 279
B.1 離線*小二乘法估計279
B.2 遞歸參數估計算法280
參考文獻282
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制造自動化——金屬切削力學、機床振動和CNC設計 作者簡介
尤素福·阿廷塔斯(Yusuf Altintas)，加拿大英屬哥倫比亞大學（UBC）制造自動化實驗室（MAL）主任，國際制造自動化領域知名學者。現任國際生產工程學會（CIRP）主席，加拿大皇家科學院（RSC）院士、加拿大工程院院士、美國機械工程師學會（ASME）和國際制造工程師學會（SME）會士，加拿大英屬哥倫比亞大學機械工程系終身教授。主要研究方向為金屬切削、機床振動、控制和虛擬加工、制造自動化和智能制造等，他所領導的實驗室開發了先進加工過程仿真工具（CUT*PRO）、虛擬加工過程仿真工具（MACH*PRO），以及開放式模塊化數控加工系統（VirtualCNC），這些產品已進入商業領域，被全球機械加工領域超過200家公司和研究機構、大學廣泛使用。 羅學科，北京航空航天大學工學博士畢業，教授，博士生導師，北京石油化工學院校長，西安理工大學、北方工業大學兼職教授。國家教指委機械類專業指導委員會委員，兼任中國印刷設備與器材協會副理事長，中國印刷高等教育聯盟理事長。羅學科教授是享受國務院政府特殊津貼專家，北京市新世紀百千萬人才，北京市科技新星、北京市高等教育教學名師獎獲得者，先后2次獲得國家教學成果獎，2次獲得省部級科技進步獎。發表論文100余篇，出版教材著作譯著20余部，發明專利15項。作為北方工業大學先進制造技術科研團隊帶頭人，長期從事先進制造技術和智能裝備及傳感測試技術研究。在綜合機電技術研究與機電裝備研發領域，主持開發了中空玻璃全自動生產線成套設備，填補國內空白，國產替代進口，等等。
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