试验系统由机床、刀具、工件、空气压缩机、干燥机、低温冷风系统、微量润滑系统、测力仪、粗糙度仪及显微镜组成。试验系统的搭建方式及低温微量润滑系统如图1 和2 所示。
（2）试验方案。
本试验采用4 种切削条件：干式切削、传统切削（切削油）、低温冷风切削（-30℃）以及低温微量润滑切削。选用相同的切削参数和切削时间，记录切削力、刀具磨损、工件表面粗糙度和断屑情况。 对微量润滑和低温冷风，分别采用双喷嘴，为了使刀具冷却润滑均匀，在刀具进给方向的前后分别安置微量润滑喷嘴和低温冷风喷嘴。 3 切削参数 主轴转速:2000r/min；背吃刀量：0.5mm； 进给速度：200mm/min；切宽：40mm（槽铣）； 每齿进给量：0.05mm/z。nextpage结果与讨论 1 刀具磨损刀具磨损按照磨损形态可分为前刀面磨损、后刀面磨损以及边界磨损[9-10]。以后刀面磨损作为磨钝标准，试验测得不同切削条件下，后刀面磨损带宽度VB 随切削时间的变化曲线见图3。
干切削条件下的刀具磨损最剧烈，在切削17min 后，VB值达到0.318mm，远大于低温微量润滑条件下的0.184mm（图3）。传统切削条件下的刀具磨损略好于冷风切削。低温微量润滑条件下的VB 值最小，且在切削结束时仍处在稳定磨损阶段。
可见，在切削过程中冷却和润滑起着同样重要的作用。冷风切削时润滑效果较差，传统切削时冷却效果相对较差，而且传统切削时在渗透能力方面较弱[11]。低温微量润滑将冷却和润滑结合起来，发挥了最好的冷却润滑效果，故刀具磨损较小。 在切削过程中，各种切削条件下的刀具磨损状态也有所不同，切削5min 后刀具的磨损状态见图4。采用干切削、传统切削和冷风切削3种切削条件时，刀刃处存在一些粘结物，这些粘结物是由工件材料在较高的切削温度和较大的切削力的条件下粘结在刀具上形成的，会在切削过程中不断被带走和重新形成，从而会发生刀具的粘结磨损[9]。低温微量润滑切削条件下，刀刃处几乎没有粘结物，所以其粘结磨损最小。 2 切削力切削力指金属切削时刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力[8]。切削力是计算机床功耗的重要数据，对切削机理的研究有重要意义。通过试验测量得到几种冷却润滑条件下的切削力的变化曲线如图5 所示。
随着切削时间的增加，所有切削力曲线呈上升趋势，而干切削时的上升趋势尤为明显。这是由于刀具磨损使刀刃变钝，从而使切削力变大。干切削的切削力明显大于其他切削方式，其次是低温冷风切削，而低温微量润滑切削产生的切削力最小。
在铣削过程中，主轴电机消耗的切削功率与切削力成正比关系[10]，切削力大说明切削功率大，会产生较高的切削温度，这对刀具寿命和工件的表面质量十分不利。nextpage3 表面粗糙度 表面粗糙度指工件表面的微观几何形状误差，是衡量切削加工表面质量的重要指标[12]。通过试验测量的几种切削条件下的表面粗糙度变化曲线见图6。 干切削条件下获得的表面粗糙度较大，且随着切削时间的增加而明显增加，Ra 最高值接近0.4μm。而其他切削方式下的粗糙度较小，R a值基本在0.2μm 以下，且变化比较平缓。显微镜下的工件表面照片见图7。相同倍率下，干切削下工件表面有明显加工痕迹，而低温微量润滑切削下只有轻微砂纸纹，辨不清加工痕迹的方向，说明工件的表面粗糙度较好。
可见，冷却润滑条件是影响工件表面质量的重要因素。低温微量润滑与冷风切削及传统切削效果相当，都可以得到较好的表面质量。
4 切屑 本课题对不同冷却润滑方式下产生的切屑进行了研究，试验过程中切削的实物照片见图8。 干切削下切屑整体呈蓝色；传统切削条件下也有大面积蓝色区域；冷风切削下切屑有一小部分呈蓝色；而低温微量润滑切削产生的切屑几乎无蓝色区域。蓝色切屑是切屑在切削温度很高的情况下被氧化而形成的。从试验结果中可以推出干切削的切削温度最高，其次是传统切削，而低温微量润滑切削的切削温度最低。这说明低温微量润滑切削中，冷风的加入对降低切削热有着明显效果。较低的切削温度也是刀刃处不产生粘结物的主要原因。 低温微量润滑切削和冷风切削2种条件下产生的切屑长度约16mm，小于另外2种切削方式下的切屑（26mm），这说明冷风以一定压力吹到切屑区，可以改善断屑效果。 结束语 在用硬质合金刀具铣削高强钢30CrNi2MoVA过程中，通过对试验数据的比较和分析发现，低温微量润滑切削可以抑制刀刃处粘结物产生，延长刀具使用寿命；在相同切削参数条件下，采用低温微量润滑技术可以降低切削力，从而降低机床主轴功耗，减少切削热的产生；与干切削相比，使用低温微量润滑切削可以得到较好的表面质量。对切屑的研究表明，低温微量润滑切削由于冷风的加入，换热效果优于其他几种切削方式，且有利于断屑。 综上所述，低温微量润滑在硬质合金刀具切削高强钢（30CrNi2MoVA）中取得了很好的效果，说明用低温微量润滑技术代替传统切削，实现绿色切削是可行的。
