結構化金剛石磨具的激光增材製造及應用（簡體書）

由金屬、光電半導體、工程陶瓷、光學玻璃等材料加工而成的零部件產品，在航空航天、國防軍工、照明顯示和汽車工業等領域發揮著重要作用。隨著應用場景的不斷深入，零部件的服役環境和性能要求日益極端，複雜形狀、大尺寸、超薄厚度等加工需求不斷被提出，零部件產品的高效精密加工面臨重大挑戰。目前，採用金剛石磨具對材料進行磨削加工是實現幾何形狀和高精表面創成的主要手段。
現有金剛石磨具因電鍍、熱壓燒結等工藝限制，其容屑孔洞和內流道結構較為簡單，難以滿足高精、高效、低熱的加工需求。增材製造技術具有複雜形狀零部件的製造能力，開始逐漸應用於結構化金剛石磨具的設計與製造。本書圍繞以激光選區熔化
（selective laser melting, SLM）成型為代表的激光增材製造技術，以“結構設計、工藝優化、後處理強化、性能評價、典型應用”為主線，介紹了激光增材製造技術在結構化金剛石磨具中的相關研究進展及應用前景。
本書適合從事金剛石磨具設計與製造相關工作的研究學者和工程技術人員使用，也可供從事激光增材製造的人員閱讀，還可供高等院校相關專業師生參考。

目錄
前言
第1章緒論1
1.1結構化金剛石磨具的研究意義1
1.2結構化金剛石磨具的常規增材製造工藝5
1.3結構化磨具的激光選區熔化成型技術15
1.3.1激光選區熔化成型結構化磨具的材料研究17
1.3.2激光選區熔化成型結構化磨具的最優工藝研究19
1.3.3激光選區熔化成型結構化磨具的結構設計與性能評價24
1.4結構化磨具的後處理技術25
1.4.1機械修整25
1.4.2特種加工修整27
1.5結構化磨具的加工性能32
1.5.1磨料層結構化32
1.5.2基體結構化36
參考文獻41
第2章元結構設計方法51
2.1結構化磨具的設計需求分析51
2.2極小曲面結構設計理論52
2.3拓撲優化結構設計理論54
2.4仿生結構設計理論56
2.5特徵結構的成型工藝性研究57
2.5.1懸垂結構58
2.5.2薄壁結構60
2.5.3圓孔結構61
2.5.4尖角結構64
參考文獻65
第3章金剛石複合材料 SLM 成型工藝仿真與試驗研究67
3.1金剛石複合材料粉末床構建理論67
3.2鋪粉工藝對粉末床質量的影響研究69
3.2.1鋪粉工藝背景分析69
3.2.2數值仿真理論方法70
3.2.3仿真結果分析75
3.3成型工藝對熔凝行為的影響研究83
3.3.1成型工藝背景研究83
3.3.2數值模擬方法85
3.3.3模擬結果分析89
參考文獻99
第4章結構化磨具的後處理強化、整形修銳102
4.1退火處理對成型質量的影響102
4.1.1退火對微觀組織的影響102
4.1.2退火試樣抗壓性能測試103
4.1.3退火試樣彎曲性能測試104
4.2激光重熔對成型質量的影響研究105
4.2.1雙道激光重熔對微觀組織的影響105
4.2.2雙道激光重熔試樣抗壓性能測試108
4.2.3雙道激光重熔試樣彎曲性能測試108
4.3結構化磨具的整形與修銳工藝研究109
4.3.1金剛石磨片與磨盤的結構設計原則109
4.3.2磨盤整體結構設計110
4.3.3研磨層磨片結構設計111
4.3.4高性能磨片的SLM成型115
4.3.5磨盤拼裝設備的整體方案115
4.3.6初始磨盤修整工藝117
4.3.7磨盤修整工藝優化118
4.3.8激光+機械聯合修整工藝121
參考文獻122
第5章結構化磨塊的性能評價123
5.1結構化磨塊的抗壓性能123
5.1.1極小曲面結構的抗壓性能124
5.1.2拓撲優化結構的抗壓性能126
5.1.3仿生結構的抗壓性能127
5.2結構化磨塊的滲透性能127
5.2.1極小曲面結構的滲透性能129
5.2.2仿生結構的滲透性能131
5.3結構化磨塊的磨削性能131
5.3.1結構化磨塊的磨耗比與材料去除率132
5.3.2結構化磨塊的自銳性136
5.4性能定制數據庫技術137
參考文獻140
第6章結構化磨具的加工性能及未來應用142
6.1基於結構化銑磨輪的金屬材料加工142
6.1.1試驗材料的選用142
6.1.2一體化銑磨輪的結構設計143
6.1.3三種結構銑磨輪的流域模擬144
6.1.4銑磨輪的製備及加工試驗147
6.2基於結構化銑磨頭的陶瓷材料加工154
6.2.1銑磨頭結構化設計156
6.2.2仿真試驗156
6.2.3銑磨砂輪SLM製備試驗157
6.2.4銑磨試驗157
6.3基於結構化磨盤的半導體材料加工164
6.3.1研磨試驗設置164
6.3.2藍寶石材料去除率變化166
6.3.3藍寶石形貌變化167
6.3.4研磨盤磨損169
參考文獻170