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叶建斌，戴春祥 著

图书标签:

• 激光切割
• 材料加工
• 制造技术
• 工业应用
• 激光技术
• 数控技术
• 精密制造
• 机械工程
• 自动化
• 工艺技术

出版社： 上海科学技术出版社

ISBN：9787547812143

版次：1

商品编码：12309348

包装：精装

丛书名： 先进制造技术与应用前沿

开本：16开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：122

编辑推荐

适读人群 ：广大读者

《激光切割技术(精)》由叶建斌、戴春祥编著，按照激光切割原理、工艺方法及应用的思路来编写，既顾及激光原理及技术的完整性并兼顾可读性和实用性，又充分考虑阅读上的可选性，在内容上还编入了一定量的激光切割设备的操作实例，以求更好地做到理论与实际相结合。

内容简介

激光切割技术是激光技术在工业中的主要应用，它已成为当前工业加工领域应用多的激光加工方法。《先进制造技术与应用前沿：激光切割技术》系统阐述了激光切割原理、工艺方法及应用等内容。本书共分七章：第1章介绍激光加工技术的特点、应用及发展，并简介常用激光加工技术；第2章论述激光加工技术基础，包括激光加工光学系统、成套设备系统以及激光与金属材料的交互作用机理等；第3章论述激光切割的机理、特点，三维激光切割关键技术以及激光切割设备；第4章分析激光切割工艺及激光切割控制的难点，并介绍常用工程材料的激光切割；第5章阐述激光切割质量评价及影响因素以及德国TRUMPF（通快）公司制定的激光切割质量评估标准；第6章结合具体激光切割设备论述激光切割的实际应用，包括金属板材激光切割关键技术及应用实例、激光切割在造船工业的应用、三维激光切割及其在汽车制造中的应用以及光纤激光器及其在激光切割中的应用等；第7章以上海团结普瑞玛激光设备有限公司生产的激光切割设备为例，介绍激光切割中可能产生的故障及其处理方法，并论述激光切割中常见问题及解决措施。

目录

第一章 激光加工技术绪论
第一节 激光原理及其特性
一、激光产生的背景
二、激光产生原理
三、激光的特性
四、激光加工的特点
第二节 激光加工技术概述
一、激光加工技术的应用
二、激光加工技术的发展
第三节 激光切割技术概述
一、激光切割技术的特点
二、激光切割技术的应用及发展
第四节 其他常见激光加工技术简介
一、激光焊接技术
二、激光打标技术
三、激光打孔技术
四、激光雕刻技术
五、激光表面加工技术
六、激光快速成型
七、激光弯曲

第二章 激光加工技术基础
第一节 激光加工用激光器
一、激光器的基本构成
二、CO2激光器
三、Nd:YAG激光器
四、准分子激光器
五、半导体激光器
六、光纤激光器
七、飞秒脉冲激光器
八、高功率CO激光器
九、激光器的选择
第二节 激光加工成套设备系统
一、激光加工机床
二、激光加工成套设备系统及国内外主要生产厂家
第三节 激光加工用光学系统
一、激光光学元件
二、光学聚焦系统
三、光学匀光系统
四、光学导光系统

……
第四章 激光切割工艺分析
第五章 激光切割质量评价孕影响因素
第六章 激光切割的实践应用
第七章 激光切割故障信息及故障排除
附录
参考文献

精彩书摘

对于工件运动式，当光斑相对工件表面运动时，光程始终保持不变。而对于飞行光学导光系统，当进行实际加工时，反射镜不断平移运动，结果从激光器发出的激光经过反射，最后经聚焦镜聚焦到工件上的距离不断变化，这将导致在不同的加工位置焦点位置发生偏移，焦斑大小及焦斑横截面能量分布发生变化。如果这些变化超过了允许范围，在整个加工范围内加工质量的稳定性将受到影响。因此在这类激光加工系统中，必须配有相应的补偿装置。对光束质量较好的激光器，经过传输和聚焦后，焦点偏移和焦斑大小变化小，加工质量稳定性容易保证。
2.数控系统与编程方法
进行激光三维加工离不开计算机程序，与二维平面激光加工程序的手工编程和自动编程不同，编制三维激光加工程序几乎无法用手工完成，国际上通常采用在线示教编程方式。示教编程就是把待加工的工件，预先摆放在加工工位上，用户操纵示教控制板，把激光加工头移动到工件待加工的位置上，调整好激光加工头相对于工件表面的位置和取向，使激光束始终垂直于被加工工件表面，然后记录下激光头在该处的数据，这样沿着加工轨迹记录下轨迹线上各点处激光头的数据，取的点越多，加工出来的轨迹越接近理想的加工轨迹线。实际加工时，激光头经过这些离散的点，相邻示教点之间的加工轨迹由系统按给定的插补方式自动计算出来，形成逼近的连续加工轨迹。这种手工示教编程劳动强度大、工作效率低。因此，采用离线自动编程是三维激光加工发展的必然趋势。离线自动编程是在计算机上进行的，借助计算机CAD系统生成工件模型，从中生成激光加工的空间轨迹数据，在计算机上进行模拟加工，最后将模拟无误的加工程序直接送入激光加工机中进行实际加工。
……

《工业制造的精密之翼——现代加工工艺深度解析》 本书并非聚焦于单一的“激光切割技术”，而是以更为宏观的视角，深入探讨了现代工业制造领域中，一系列精密加工工艺的发展历程、核心原理、技术革新及其在不同行业中的广泛应用。从早期的机械加工到如今的智能化、自动化生产，加工技术的每一次飞跃都深刻地影响着产品的质量、生产效率乃至整个产业链的形态。本书旨在为读者构建一个全面而深刻的现代加工工艺知识体系，带领大家领略制造业精益求精的魅力。 第一章：加工工艺的演进与范式转移 本章将追溯加工工艺的起源，从史前时代的石器打磨，到金属冶炼技术的出现，再到工业革命时期蒸汽动力驱动下的机械化加工。我们将详细阐述传统加工方式的特点、局限性，以及它们如何为后来的技术革新奠定基础。随后，我们将聚焦于20世纪以来，材料科学、电子技术、计算机科学与加工工艺的交叉融合，是如何引发了加工领域的范式转移。例如，从传统的“减材制造”到“增材制造”的思路转变，再到数字化、网络化、智能化加工模式的兴起，这些重大的历史节点将一一呈现。我们将分析不同历史时期所面临的挑战，以及当时的科学家和工程师们是如何通过技术创新来克服这些挑战的。本章还将探讨这些演进所带来的社会经济影响，比如生产成本的降低、产品种类的丰富以及全球产业格局的重塑。 第二章：传统精密加工的基石——切削、磨削与成形 在本章中，我们将深入剖析那些构成现代工业基础的传统精密加工技术。 切削加工： 我们将从车削、铣削、钻削、镗削、刨削、磨削等基本工序入手，详细介绍它们的工作原理、刀具的几何参数设计、切削参数的选择（如切削速度、进给量、切削深度）及其对加工精度、表面质量和刀具寿命的影响。本书将特别关注精密车削和高精度铣削在模具制造、航空航天部件加工中的关键作用，以及数控（CNC）技术如何极大地提升了切削加工的自动化和柔性化水平。我们将分析不同材料（如金属合金、陶瓷、复合材料）的切削特性，以及针对不同材料的最佳切削策略。 磨削加工： 磨削作为一种高精度、高表面质量的加工方法，在本章中占据重要篇幅。我们将探讨砂轮的种类、粒度、硬度、结合剂等对其性能的影响，以及磨削参数（如砂轮线速度、工件速度、磨削深度）的优化。本书将重点介绍外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、无心磨削等常见磨削形式，并对其在精密轴类零件、量规、光学元件等领域的应用进行详细阐述。此外，电解磨削、超声波磨削等新型磨削技术也将有所提及。 特种成形技术： 除了切削和磨削，本章还将介绍一些非切削或低损伤的成形技术，如冲压、锻造、挤压、压铸等。我们将分析这些工艺的原理，它们如何通过塑性变形来获得所需的工件形状和尺寸。本书将侧重于精密冲压在电子元器件、汽车零部件制造中的应用，以及热锻、冷锻在提高材料强度的作用。此外，一些微细加工技术，如电火花加工（EDM）、电解加工（ECM）及其在复杂腔体、硬质合金加工中的优势也将得到介绍。 第三章：非传统加工的革新力量——电化学、物理与化学方法 随着材料科学的进步和对加工精度要求的不断提高，一系列非传统加工技术应运而生，它们以其独特的加工机理，克服了传统方法的局限性。 电化学加工（ECM）： 本章将详细阐述ECM的原理，即利用电化学腐蚀来去除材料。我们将分析电解液的成分、流量、电极（工具）的形状设计、电压和电流密度等参数对加工精度、效率和表面质量的影响。ECM在加工高硬度、高强度材料，以及加工复杂形状、薄壁结构方面展现出独特的优势，例如航空发动机叶片、核电站部件的加工。 电火花加工（EDM）： EDM是利用脉冲放电产生的热能来蚀除金属材料的加工方法。我们将深入解析脉冲电源的参数（脉冲宽度、峰值电流、占空比）、电极材料（铜、石墨）、介质（油、去离子水）对加工效果的影响。本书将重点介绍小孔加工、型腔加工、深孔加工、电火花线切割（WEDM）等EDM的衍生技术，以及它们在模具制造、精密零件加工、硬质合金加工等领域的广泛应用。 超声波加工（USM）： USM利用超声波振动驱动磨料进行冲击、磨削，从而去除材料。我们将分析超声波发生器的频率、功率、振幅，以及磨料的种类、粒度、浓度，和工件材料的硬度等因素对加工效率和表面质量的影响。USM在加工脆性材料（如陶瓷、玻璃、半导体）和硬质材料方面具有显著优势，例如光学器件的精密加工。 等离子体加工（PAM）与激光加工（LAM）： 虽然本书不详述激光切割，但此处将宏观介绍利用等离子体或激光能量实现材料去除的加工方法。我们将简要分析等离子体炬的特性，以及激光束的能量密度、波长、功率、扫描速度等参数对材料熔化、汽化、去除的影响。这些技术在材料表面改性、焊接、切割（此处仅提及，不详述）等领域扮演着重要角色。 第四章：增材制造——从概念到现实的3D打印革命 增材制造（Additive Manufacturing），通常被称为3D打印，代表着加工方式的革命性突破。本章将全面介绍这一颠覆性的技术。 增材制造的原理与分类： 我们将从原理上区分不同的增材制造技术，包括熔融沉积成型（FDM/FFF）、光固化成型（SLA/DLP）、选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等。本书将深入解析每种技术的工艺流程、适用的材料（聚合物、金属、陶瓷）、成形精度、成形速度以及各自的优缺点。 材料与应用： 本章将详细探讨各种增材制造技术所能使用的材料，包括工程塑料、光敏树脂、金属粉末（如不锈钢、钛合金、铝合金）、陶瓷粉末等。我们将分析不同材料的性能特点，以及它们在3D打印过程中的行为。随后，我们将展示增材制造在航空航天、医疗器械（如定制假肢、手术导板）、汽车工业、消费品制造、建筑等领域的创新应用，突出其在复杂结构制造、个性化定制、快速原型制作等方面的独特价值。 增材制造的挑战与未来： 我们将探讨增材制造在材料性能、加工精度、后处理工艺、规模化生产、成本控制等方面仍然面临的挑战。同时，也将展望增材制造与其他制造技术的融合，如增材制造与减材制造的混合加工，以及智能化、自动化增材制造的发展趋势。 第五章：数字化与智能化加工——迈向工业4.0 本章将聚焦于数字化、网络化和智能化技术如何赋能现代加工工艺，引领制造业走向工业4.0。 计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）： 我们将阐述CAD如何帮助工程师设计复杂的三维模型，以及CAM如何将设计转化为数控机床可执行的加工路径。本书将重点介绍参数化设计、自由曲面建模、装配仿真等CAD高级功能，以及CAM中的刀具路径优化、碰撞检测、仿真验证等核心技术。 数控（CNC）技术与自动化生产线： 本章将深入介绍CNC技术的工作原理，包括G代码和M代码的指令系统、运动控制系统、伺服驱动等。我们将分析CNC在提高加工精度、效率和柔性化方面的关键作用，并介绍不同类型的数控机床（如卧式加工中心、立式加工中心、五轴联动加工中心）。同时，我们将探讨自动化生产线的设计理念，包括机器人集成、物料搬运系统、在线检测等，以及它们如何实现高效、稳定的批量生产。 物联网（IoT）与大数据在加工中的应用： 本章将探讨如何通过传感器、网络连接，将加工设备、生产过程中的数据实时采集，形成物联网。我们将分析如何利用大数据分析技术，对加工过程中的设备状态、产品质量、能源消耗等进行监测、诊断和预测，从而实现预测性维护、工艺参数优化、质量追溯等功能。 人工智能（AI）与机器学习在加工优化中的潜力： 本章将展望AI和机器学习在加工领域的应用前景，例如基于AI的自适应加工，能够根据实时数据自动调整加工参数以获得最佳效果；AI驱动的故障诊断与预测；以及AI在工艺规划、刀具寿命预测等方面的应用。 第六章：先进材料的加工挑战与解决方案 本章将聚焦于加工高性能、难加工材料所面临的挑战，以及相应的先进加工技术。 高性能合金的加工： 包括高温合金（如镍基合金）、钛合金、特种不锈钢等。我们将分析这些材料的硬度高、塑性差、导热性低等特点，以及它们在切削、磨削过程中容易出现的加工硬化、积屑瘤、刀具磨损等问题。本书将介绍针对这些材料的优化刀具材料（如陶瓷刀具、硬质合金）、先进切削策略（如低速大切削、颤振抑制）以及润滑冷却技术。 陶瓷与复合材料的加工： 陶瓷材料具有高硬度、脆性大、导热性差等特点，其加工需要采用特殊的磨削、抛光技术。复合材料（如碳纤维增强聚合物CFRP）则因其各向异性、磨削性差等特点，需要采用专门的切割、钻孔、成形工艺。本章将介绍金刚石砂轮、超硬刀具、水射流切割、激光切割（此处仅提及，不详述）等适用于这些材料的加工方法。 微纳加工技术： 随着电子器件、生物技术等领域的飞速发展，微纳尺度下的精密加工需求日益增长。本章将简要介绍微米级加工（如微细电火花加工、微注塑）和纳米级加工（如电子束光刻、聚焦离子束加工、原子层沉积ALD）的技术原理和应用，例如微流控芯片、微机电系统（MEMS）的制造。 第七章：加工过程的质量控制与测量 精确的质量控制是现代精密加工不可或缺的一环。本章将探讨先进的质量控制方法和测量技术。 表面质量控制： 从宏观到微观，我们将分析表面粗糙度、表面形貌、表面缺陷等对产品性能的影响。本书将介绍表面粗糙度仪、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）等先进的表面检测技术。 尺寸精度与形位公差测量： 我们将详细介绍接触式测量（如三坐标测量机CMM）、非接触式测量（如光学测量仪、激光扫描仪）等技术，以及它们在测量复杂曲面、微小特征方面的应用。本书还将探讨在线测量与离线测量的区别与联系，以及如何通过测量数据反馈优化加工过程。 过程监控与故障诊断： 除了最终产品的测量，对加工过程的实时监控也至关重要。我们将介绍声发射检测、振动监测、温度测量等技术，如何用于判断刀具磨损、工件变形、设备故障等。 第八章：绿色制造与可持续发展在加工工艺中的体现 在日益重视环境保护和可持续发展的今天，加工工艺的绿色化转型也显得尤为重要。 节能减排技术： 本章将探讨如何通过优化加工参数、采用高效能源的设备、改进润滑冷却系统（如干切、低压冷却）等方式，降低加工过程中的能耗和污染物排放。 材料的回收与再利用： 我们将讨论在加工过程中产生的废料、切削液、刀具等如何进行回收、处理和再利用，以减少资源浪费。 环境友好的加工方法： 本章将介绍一些新兴的、对环境影响较小的加工方法，例如水射流加工、超临界流体加工等。 结论：加工工艺的未来展望 本书的最后一章将对整个现代加工工艺领域进行总结，并对未来的发展趋势进行展望。我们将探讨材料科学、人工智能、机器人技术、纳米技术等前沿科学如何进一步驱动加工技术的创新。未来的加工工艺将更加智能化、个性化、集成化，能够应对更复杂的材料、更精密的结构和更严苛的性能要求。本书希望通过对这些技术的深入解析，激发读者对现代制造业的兴趣，并为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

评分☆☆☆☆☆

我特别喜欢书中对不同类型激光器的介绍，比如CO2激光器、光纤激光器等等，还有它们各自的特点、应用场景以及优缺点。作者没有简单地罗列信息，而是通过形象的比喻和生动的例子，把这些抽象的技术概念变得鲜活起来。比如，在描述激光束的形成过程时，作者用了“光线汇聚成一把无形的利剑”这样的比喻，瞬间就让我想象到了激光那强大的切割能力。而且，书中还配有大量的图片和图表，展示了不同设备的外观、工作原理以及切割效果，这些视觉化的内容大大增强了我的理解和记忆。我甚至能在脑海中模拟出激光在金属板上快速划过，留下完美切口的场景，感觉就像亲眼看到一样。

评分☆☆☆☆☆

令我印象深刻的还有关于激光切割工艺参数的讲解。我之前总觉得，只要把材料放在机器上，按下按钮就行了，但这本书彻底颠覆了我的认知。我了解到，切割速度、激光功率、焦点位置、气体辅助等等这些参数，对最终的切割质量有着至关重要的影响。书中详细地阐述了这些参数如何相互作用，以及如何根据不同的材料和工艺要求进行优化。作者还提供了一些实际案例，分析了在特定条件下，调整参数如何显著改善切割的边缘光洁度、减少热影响区，甚至实现更复杂的切割形状。这部分内容让我对“精益求精”有了更深刻的理解，也体会到了技术背后蕴含的智慧。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，《激光切割技术》这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次深入浅出的技术之旅。它不仅向我展示了激光切割的强大能力和无限可能，更让我体会到了科学技术的魅力所在。我原本以为这是一个冰冷、机械的领域，但通过这本书，我感受到了其中蕴含的严谨、创新和对完美的追求。这本书让我对制造业有了全新的认识，也激发了我进一步探索精密制造技术的浓厚兴趣。即使我以后不直接从事这项工作，我相信这本书中所学到的知识，也能在很多方面给我带来启发。它是一本值得反复阅读、细细品味的优秀读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书在安全操作和维护保养方面也给了我非常实用的指导。毕竟，激光是一种高能量的光束，如果操作不当，可能会带来安全隐患。书中详细列出了操作激光切割设备时必须注意的安全事项，包括个人防护装备的选择、操作环境的要求，以及应急处理措施等等。这让我对这项技术有了更全面、更负责任的认识。同时，对于设备维护，作者也给出了清晰的步骤和建议，比如定期清洁光路、检查冷却系统等，这些都是保证设备长期稳定运行的关键。读完这部分，我感觉即使我以后有机会接触到真实的激光切割设备，也能做到心中有数，从容应对。

评分☆☆☆☆☆

这本《激光切割技术》真的让我大开眼界！我一直对制造业的各种加工方式充满了好奇，尤其是在接触了一些3D打印之后，更是对精密加工产生了浓厚的兴趣。激光切割，这个词听起来就带着一种科技感和未来感，一直以来都觉得它应该是那种只有在大型工厂或者科研机构才能接触到的高精尖技术。所以，当我在书店偶然翻到这本书时，就像发现了一个宝藏。从书的封面上那种硬朗的字体和清晰的图片，我就觉得这本书一定是用心编写的。虽然我不是专业的工程师，但这本书的编写方式非常易于理解，它没有像那些晦涩难懂的学术论文那样，上来就堆砌一大堆公式和专业术语，而是从最基础的原理讲起，让我这个门外汉也能逐步领会。