液氮冷卻在切磨削加工中的套用

背景

在機械加工中普遍使用的切削液具有潤滑、冷卻、清洗及防鏽等作用，對提高切磨削加工質量和效率、減少刀具磨損等有著顯著效果，取得了巨大的經濟效益。
隨著機械加工業的發展，人們開始大力發展先進制造技術，使工具機切削速度更快，切削負荷更大、切削溫度更高，同時不斷有新工藝出現來適應新材料的加工，這都需要新型的高性能切削液滿足加工要求；但更重要的是，環境保護和人類自身健康越來越為人們注意的焦點，清潔生產、綠色製造已成為發展先進制造技術的主題之一。實踐表明，普通的切削液對生態環境和人類自身會造成諸多不良影響，已難以適應清潔生產和綠色製造的要求。
因此，現代切削液技術出現了一些新的發展特點，首先是在研究開發新的切削液時，強調了長壽命、低毒和低污染，並朝著環保型切削液發展，其廢液經處理後可完全降解，不會對自然界產生危害；其次是大力乾切削(切削時不用切削液)的研究，擴大其使用範圍；還有就是努力尋找傳統切削液的替代品。用液氮作為冷卻液進行低溫加工，就是一項引起廣泛重視的研究成果。

特點

一、液氮冷卻低溫切磨削加工的特點
利用液氮進行低溫(超低溫)切削加工，就是利用液氮使工件、刀具或切削區處於低溫冷卻狀態進行切削加工的方法。它可分為兩種形式套用：一是直接套用，即把液氮象切削液一樣直接噴射到切削區；二是間接套用，在切削加工中用液氮冷卻刀具或工件。
機械材料的切削加工與其機械性能密切相關，而後者往往隨溫度的變化而不同。例如溫度升高時，材料的硬度下降，強度降低；溫度降低時，材料則變脆，塑性減小，有些金屬材料存在明顯的冷脆現象，即當溫度降低到某一臨界值時，材料無明顯的塑性變形而產生脆性斷裂的特性。材料發生冷脆現象時，其韌性大大降低，致使塑性急劇減小，當然變形所需之功也會減少。正是利用材料的低溫脆性和低溫介質，低溫切削技術主要有三大特點，一是可改善難加工材料的切削加工性；二是能提高工件的加工精度和表面質量；三是能延長刀具壽命。這主要因為工作溫度低，改善了材料的切削加工性，切削力降低，切削熱又被迅速帶走，刀具則始終在較低溫度下工作。

套用

二、液氮冷卻的套用
近年來，國外在這方面的研究已取得迅速的發展，並開始用於生產。國內在開發這方面的試驗研究，並取得了一些進展。主要套用在以下幾方面：一是具有低溫脆性的鋼鐵等材料的切削加工；二是對一些難加工及很難加工的不鏽鋼、鈦合金、高強度鋼、高強度耐熱合金等材料低溫切削，可顯示其獨特的優越性；三是解決了一些非金屬材料及複合材料難加工問題。