難加工材料高效精密加工與3D打印技術(shù)，對于推動高端制造技術(shù)、裝備及高質(zhì)量發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。本書在全面介紹難加工材料的分類、性能及加工特點的基礎(chǔ)上，對難加工材料的高速與超高速高效切削（磨削）加工技術(shù)、高效精密切削（磨削）加工技術(shù)、高效切削（磨削）復(fù)合加工技術(shù)等進行了重點介紹，還介紹了難加工材料典型零件切削加工實例，特別是對當前蓬勃發(fā)展的3D打印技術(shù)在難加工材料中的具體應(yīng)用與實例進行了闡述。
全書內(nèi)容豐富、系統(tǒng)，理論聯(lián)系實際，具有實用性強等特點。本書可供機械制造及其自動化、機電產(chǎn)品設(shè)計、材料加工企業(yè)及研究部門工程技術(shù)人員和材料加工成型、3D打印等領(lǐng)域的人士參考，也可作為高校機械工程及其自動化、材料科學(xué)與工程等相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)參考書。

隨著經(jīng)濟發(fā)展和科技進步，各類高強度、高硬度、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等難加工材料不斷涌現(xiàn)，廣泛開展難加工材料高效精密加工技術(shù)研究和應(yīng)用，對于提高制造企業(yè)競爭力，推動高端制造技術(shù)、裝備的高質(zhì)量發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。
難加工材料的加工技術(shù)和3D打印技術(shù)都是現(xiàn)代加工技術(shù)的重要組成部分。其中，機械切削（磨削）加工目前仍是難加工材料加工的主流技術(shù)途徑，并發(fā)揮著不可替代的作用。3D打印技術(shù)又稱為“增材制造”，是與傳統(tǒng)“減材制造”截然不同的工藝，它獨辟蹊徑，為難加工材料帶來一種嶄新的制造和加工模式，提供獨特的解決方案。近年來，我國的3D打印技術(shù)獲得了高速發(fā)展，也為難加工材料的加工提供了一個非常好的平臺。
本書綜合了近年來現(xiàn)代制造技術(shù)在難加工材料高效精密加工與難加工產(chǎn)品方面的新理論和技術(shù)成果以及編者的技術(shù)實踐經(jīng)驗。全書介紹了高溫合金、鈦合金、超高強度鋼、陶瓷材料、復(fù)合材料等難加工材料的分類、性能及加工特點，對難加工材料的高速與超高速高效切削（磨削）加工技術(shù)、高效精密切削（磨削）加工技術(shù)、高效切削（磨削）復(fù)合加工技術(shù)等進行了重點介紹，還介紹了難加工材料典型零件加工實例，特別是對目前蓬勃發(fā)展的3D打印技術(shù)在難加工材料加工中的具體應(yīng)用進行了闡述。本書以“難加工、難制造”作為出發(fā)點，將材料去除加工和增材制造進行了整合，并將難加工材料的高效精密加工和3D打印技術(shù)以不同方式為制造加工過程中的“難”提供了不同的解決方案，二者相輔相成，力爭為現(xiàn)代制造行業(yè)技術(shù)人員提供更加系統(tǒng)和完善的解決對策。本書可供機械制造及其自動化、機電產(chǎn)品設(shè)計、材料加工企業(yè)及研究部門工程技術(shù)人員參考，也可作為高校機械工程及其自動化、材料成型等相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)參考書。
本書由李伯民、李清、辛志杰編著。具體分工如下：李伯民編寫了第1、5章；辛志杰編寫了第7、8章；李清編寫了第2、3、4、6章。全書由李伯民、辛志杰共同進行審稿并定稿。在本書編寫過程中，研究生齊青華、張鵬、劉榮帥、豐玉璽完成了大量相關(guān)工作，特此表示感謝。
由于時間和水平有限，書中疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評、指正。

編著者
2024年3月

第1章緒論 001
1.1難加工材料的范疇、分類及性能001
1.2難加工材料高效精密加工狀況002
1.2.1高強韌類難加工材料高效精密加工狀況002
1.2.2高硬脆類難加工材料高效加工狀況003
1.2.3兼具高強韌和高硬脆特性的難加工材料高效加工狀況004
1.33D打印技術(shù)與難加工材料制造產(chǎn)品新模式004

第2章難加工材料主要加工技術(shù) 006
2.1高強韌類難加工材料的加工006
2.1.1超高強度鋼的加工006
2.1.2鈦合金的切削加工007
2.1.3耐熱鋼的切削加工012
2.1.4高溫合金的切削加工016
2.2高硬脆類難加工材料的加工技術(shù)特點018
2.2.1硅片的加工技術(shù)特點018
2.2.2光學(xué)玻璃的加工技術(shù)特點019
2.2.3工程陶瓷的加工技術(shù)特點020
2.3兼具高強韌和高硬脆類特性的難加工材料切削加工028
2.3.1金屬基復(fù)合材料的切削加工028
2.3.2SiC/Al復(fù)合材料的切削加工030
2.3.3陶瓷基復(fù)合材料的切削加工031
2.3.4聚合物復(fù)合材料的切削加工033

第3章高速切削加工技術(shù) 039
3.1高速切削機理040
3.1.1高速切削的切屑形態(tài)040
3.1.2高速切削鋸齒形切屑形成機理040
3.1.3高速切削的切削力041
3.1.4高速切削時切削熱與切削溫度043
3.2刀具材料、刀具磨損和失效045
3.2.1高速切削刀具材料045
3.2.2高速切削刀具涂層050
3.2.3高速切削刀具磨損與失效056
3.3高速切削已加工表面完整性059
3.3.1已加工表面完整性概念059
3.3.2表面完整性對使用性能的影響060
3.3.3高速切削條件下的已加工表面粗糙度061
3.3.4高速切削條件下的已加工表層加工硬化061
3.3.5高速切削條件下的已加工表面金相組織061
3.3.6高速切削條件下的已加工表層殘余應(yīng)力061
3.4高速切削加工技術(shù)實例063
3.4.1淬火鋼高速硬切削技術(shù)063
3.4.2高速插銑技術(shù)067
3.4.3高速大進給切削技術(shù)070
3.4.4薄壁結(jié)構(gòu)高速切削技術(shù)071
3.4.5高速銑削工藝參數(shù)選擇078

第4章難加工材料高效磨削加工技術(shù) 086
4.1概述086
4.1.1高效磨削加工的概念及分類086
4.1.2緩進給磨削087
4.1.3高速磨削和超高速磨削087
4.1.4高效深切磨削088
4.1.5砂帶磨削089
4.1.6高效磨削加工協(xié)同發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)089
4.2緩進給磨削加工技術(shù)092
4.2.1緩進給磨削機理092
4.2.2緩進給磨削中溫升控制技術(shù)096
4.2.3緩進給磨削過程中的砂輪連續(xù)修整096
4.2.4難加工材料的緩進給磨削燒傷097
4.2.5強化換熱技術(shù)抑制難加工材料緩進給磨削燒傷098
4.2.6緩進給磨削機床100
4.3超高速磨削技術(shù)104
4.3.1超高速磨削技術(shù)的概念與機理104
4.3.2超高速磨削技術(shù)及裝備106
4.3.3超高速磨削技術(shù)的加工效果109
4.4高效深切磨削加工技術(shù)110
4.4.1高效深切磨削概述110
4.4.2高效深切磨削原理與技術(shù)要求111
4.5砂帶磨削加工技術(shù)113

第5章難加工材料高效復(fù)合加工技術(shù) 116
5.1復(fù)合加工技術(shù)概述116
5.1.1復(fù)合加工技術(shù)的含義116
5.1.2復(fù)合加工技術(shù)的分類116
5.2超聲振動切削復(fù)合加工117
5.3難加工材料的超聲振動車削119
5.3.1超聲振動車削淬硬鋼119
5.3.2恒彈性合金3J53的車削120
5.3.3花崗石車削120
5.3.4陶瓷材料車削120
5.4超聲振動磨削復(fù)合加工121
5.4.1超聲振動磨削復(fù)合加工的工藝規(guī)律121
5.4.2超聲振動磨削復(fù)合加工的工藝效果122
5.4.3工程陶瓷的超聲振動磨削技術(shù)122
5.5電解磨削復(fù)合加工125
5.5.1電解磨削裝置125
5.5.2電解磨削加工原理126
5.5.3電解磨削工藝規(guī)律127
5.5.4電解磨削工藝效果129
5.5.5電解磨削復(fù)合加工的應(yīng)用129
5.6超聲振動-磨削-脈沖放電復(fù)合加工技術(shù)130
5.6.1超聲振動-磨削-脈沖放電復(fù)合加工技術(shù)的基本原理和特點130
5.6.2影響超聲振動-磨削-脈沖放電復(fù)合加工材料去除率的因素130

第6章難加工材料典型零件加工實例 132
6.1耐磨合金高強度鋼及超高強度鋼切削加工實例132
6.1.1高強度鋼30CrMnSiA與35CrMnSiA鋼切削加工132
6.1.2高速線材軋機耐磨合金鋼精密軋輥磨削加工133
6.1.3渦輪軸的切削加工134
6.1.4梁類零件加工135
6.1.5高強度鋼與超高強度鋼的鉆孔與鉸孔140
6.1.6高強度鋼與超高強度鋼的攻螺紋141
6.2高溫合金與耐熱鋼的加工實例142
6.2.1GH4169合金PCBN刀具高速加工142
6.2.2鑄造耐熱鋼ZG30Cr20Ni10爐門鉤加工142
6.2.3汽輪機葉片的切削加工143
6.2.4壓氣機盤的加工146
6.3鈦合金的加工實例149
6.3.1鈦合金的鉆削加工149
6.3.2鈦合金的鉸削加工152
6.3.3鈦合金的拉削加工154
6.3.4鈦合金的螺紋加工155
6.4工程陶瓷材料的加工實例157
6.4.1工程陶瓷材料的車削、銑削157
6.4.2高速磨削加工工程陶瓷材料160
6.4.3工程陶瓷的鏡面磨削161
6.5復(fù)合材料加工實例164
6.5.1長纖維增強聚合物基復(fù)合材料加工164
6.5.2復(fù)合材料的磨料水射流加工168
6.5.3纖維增強金屬基復(fù)合材料的切削加工175
6.5.4晶須增強復(fù)合材料SiCw/6061的平面銑削175
6.5.5碳纖維增強碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的磨削176

第7章難加工材料3D打印技術(shù) 177
7.13D打印技術(shù)原理177
7.23D打印技術(shù)分類179
7.33D打印技術(shù)優(yōu)勢與面臨的挑戰(zhàn)180
7.43D打印用難加工材料181
7.4.1鈦合金181
7.4.2不銹鋼183
7.4.3鈷鉻鉬耐熱合金184
7.4.4高溫合金185
7.4.5陶瓷材料186
7.5難加工材料3D打印技術(shù)介紹186
7.5.1選區(qū)激光燒結(jié)/熔化成型186
7.5.2激光熔覆成型190
7.5.3電子束熔化成型194
7.5.4電子束熔絲沉積成型195
7.5.5熔化液滴噴射沉積成型196

第8章難加工材料3D打印應(yīng)用 199
8.1航空領(lǐng)域應(yīng)用199
8.1.1航空關(guān)鍵零件3D打印200
8.1.2未來航空制造200
8.2航天領(lǐng)域應(yīng)用202
8.2.1火箭發(fā)動機3D打印202
8.2.2衛(wèi)星制造及在軌3D打印203
8.3汽車3D打印應(yīng)用204
8.4模具3D打印應(yīng)用207
8.5醫(yī)療領(lǐng)域3D打印應(yīng)用208

參考文獻211