1.2  冷风切削技术

1.2.1绿色切削

绿色切削技术是绿色制造的一个重要组成部分，它是指对生态环境无害，在加工过程中产生少量的废弃物，并可以回收或者分解的，对人的健康和生活环境没有威胁的切削技术。绿色切削加工技术充分考虑了加工效率和环境保护之间的关系，它要求在加工过程中做到对环境污染最小化，对资源利用最大化。国内外对绿色切削的研究主要集中在干式切削、低温切削、绿色湿式切削等几个方面。

1.2.2 冷风切削

冷风切削作为绿色切削方式的一种，它具备高效率、污染小、成本低等优点，冷风切削技术属于微量润滑技术的衍生，又称为低温下的微量润滑技术，是“通过低温空气代替冷却剂”这一构想的产物，即通过向切削加工区域喷射-10℃~-50℃混合微量的无公害油剂来代替切削液进行降温、润滑和排屑。众所周知，气体的热容量比液体的热容量要小很多，所以液体所带走的切削热也比应当比气体带走的多，当用液体作为切削液冷却效果会很好，但是，实际上得情况并非那么简单。美国密西根工艺大学的研究发现：”当切削速度达到V=130m／min以上时，向切削区大量加注冷却剂就会出现加注过程没有连续性和切削点冷却不均的现象，刀具的刃尖会产生不规则的冷热交替变化(这就是热冲击——编者)，对刀具的使用寿命非常不利”。也就是说，传统的添加切削液没有起到很好的连续冷却和润滑作用[1]。。

冷风切削技术拥有较好的润滑连续性，这是由于压缩空气可以将润滑剂的油粒连续的送达刀具与工件的接触位置，形成均匀的润滑油膜，从而实现连续的冷却和润滑。冷风切削技术通过喷射冷空气使切削区域处于超低温的方法，使工件拥有较高的加工脆性。

因为切削点的低温化，切屑更易于切除，有效的减少了粘刀现象，切削力被降低，积屑瘤的生成强度相对减弱，刀具的粘着磨损也能受到一定的控制。目前冷风切削的发生方法主要有：液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热点制冷。

气体的热容量比液体小，但是气体的黏度也小，流通性好，通过压力作用，可以把细微的油粒连续不断地送达切削点附近的每一间隙，这样可以很好的实施连续润滑和冷却，热冲击被很好的减弱了，延缓了切削热向刀具和工件表面的传导，降低了刀具和工件的温升，延长了刀具的使用寿命。

1.2.3冷风系统的冷却方式

冷风切削分为内冷和外冷两种冷却方式，前者通过外置的喷头对加工区域直接喷射冷气流，而后者则是通过刀具自带的喷射孔对切学位置实施冷却。通常来说，内冷却方式的冷却效能更高，但需要新式设备的支持，而外冷却方式可以较好的运用于各种旧型机床的升级改造。目前，市面上已经出现了冷风射流机这一新型设备，拥有良好的市场前景。

虽然冷风切削技术拥有众多的优点，但是冷风切削技术作为一门新技术仍然存在一些问题有待解决，例如如何保持带有刀库的加工中心的刀具与冷风喷嘴的相对位置的问题、如何实现冷风射流机与复杂机床的衔接、如何获得最佳的切削参数的问题等等。要实现这一新技术的推广，这些实际生产过程中出现的问题还需要解决。

热点制冷、气体膨胀制冷、液体汽化制冷、涡流管制冷是常见的集中制冷方式，一定程度上来说，这些都属于冷却空气。但目前作为切削用冷却空气的方法有使用液体氮等低沸点介质的间接冷却方式、使用制冷剂的压缩机循环间接制冷方式、利用压缩空气的绝热膨胀直接制冷方式和涡流管的制冷方式等。