本书针对车削加工切削力的模型构建与信号分析开展研究,旨在推进其在车削加工机理研究中的应用。全书首先概述了车削加工与切削力的概念,并阐明了切削力建模与信号分析的研究意义;然后分别采用稳态公式法与动态回归法对切削力进行预测建模;最后对切削力信号进行了频谱特性分析和时频特性分析。本书成果丰富了车削加工过程有关切削力的研究内容,对系统深入剖析切削力作用规律有很好的帮助作用。 本书可供从事车削加工机理与技术研究的科研人员、机械制造行业的技术人员参考,也可作为高等院校相关专业研究生的参考书。

车削加工是机械制造中最基本的加工方法之一,切削力是车削加工过程中的重要参数,它直接影响切削热的产生,并进一步影响刀具磨损、刀具耐用度和被加工件的表面质量。切削力模型通过量化切削速度、进给量、切削深度等参数对切削力的影响,可精准预测加工过程中力的变化规律。这不仅是研究机床动态特性的需要,同时也是提高刀具使用寿命、保证加工精度和制定合理切削参数等的需要。切削力信号中包含了诸如工件材料颗粒大小的不均匀、间隙、材料硬度变化、夹持松动、刀具破损、断裂等工况条件特性。切削力波动直接影响工件表面质量。通过信号分析可识别切削过程中的异常振动源,及时调整参数或停机维护,确保加工精度一致性。长久以来,切削力始终是国内外诸多学者的研究热点。 研究车削加工切削力模型构建与信号分析的意义在于通过理论建模与数据驱动的技术手段,实现加工过程的精准控制、智能监测与持续优化,最终提升制造系统的效率、质量、可靠性与智能化水平,推动制造业向高端化、智能化、绿色化方向发展。 为进一步凝练学术方向,著者在总结多年来研究成果的基础上撰写了本书。本书主要从车削加工过程基础理论、切削力形成与作用机理、切削力模型构建方法、切削力频谱及时频特性分析等方面展开论述。作为车削加工过程中有关切削力模型构建与信号分析方法的专著,本书既有理论基础,又注重试验验证。为了使读者更好地掌握和理解本书内容,书中尽可能地将一些试验与分析结果以图表的形式呈现,并在理论公式推导方面力求步骤详细,增强可读性。 本书由新余学院张宝撰写。由于著者水平有限,书中难免存在不妥之处,恳请读者提出宝贵意见。 张 宝 2025年11月

第1章 车削加工与切削力 1
1.1 车削加工概述 1
1.2 切削力及其影响因素 9
1.3 切削力测定试验  12
1.4 切削力建模的研究意义  27
1.5 切削力信号分析的研究意义  28
参考文献 30
第2章 切削力建模稳态公式法 34
2.1 工件切削的变形过程  36
2.2 考虑工作台位置变化的稳态切削力建模  38
参考文献 44
第3章 切削力建模动态回归法 46
3.1 回归分析基础  52
3.2 基于时间序列分析的动态切削力建模  54
参考文献 63
第4章 切削力信号频谱特性分析 67
4.1 快速傅里叶变换  70
4.2 主向切削力频谱特性分析  71
参考文献 78
第5章 切削力信号时频特性分析 80
5.1 希尔伯特-黄变换与小波包分解  82
5.2 基于希尔伯特-黄变换的主向切削力时频特性分析  85
5.3 基于小波包分解的主向切削力时频特性分析  88
参考文献 96

张宝，新余学院。

本书针对车削加工切削力的模型构建与信号分析开展研究,旨在推进其在车削加工机理研究中的应用。全书首先概述了车削加工与切削力的概念,并阐明了切削力建模与信号分析的研究意义;然后分别采用稳态公式法与动态回归法对切削力进行预测建模;最后对切削力信号进行了频谱特性分析和时频特性分析。本书成果丰富了车削加工过程有关切削力的研究内容,对系统深入剖析切削力作用规律有很好的帮助作用。