Page 52 - 机械制造及其自动化
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机械制造及其自动化
Mechanical Manufacturing and Its Automation
削摩擦起热、刀具温度不稳定和产生的切削热传导是否顺畅都是机床可能产生热
性变形的重要因素。同时，避免排出切屑对机床造成二次损害也是机床结构优化
中重点规划的方面。
（三）干式加工冷却技术
1.液氮冷却
液氮冷却有两种冷却方式，一种是直接喷射在加工刀具的表面或者被加工工
件的表面，另一种则是喷射在加工区域。喷射在刀具的表面主要目的是给刀具进
行降温处理，而喷射在工件表面和加工区域除了有冷却目的外，还有利用低温液
氮对材料性能的影响，温度越低，材料的脆性越大，也就越是便于加工。
通过对比干磨削、油冷却磨削和液氮磨削可以发现，液氮磨削的磨削温度明
显比干磨削和油冷却磨削要低得多。干磨削不用多讲，没有良好的传热载体，温
度只会随着磨削层的加大而提高。油冷却磨削是目前最为常见的工艺，以油作为
冷却介质，也仅仅是体现了传热性能良好和润滑性能良好的特点，而且油冷却磨
削还容易产生薄膜沸腾现象。然而液氮冷却，除了冷却和润滑的作用外，还利用
了氮气的物理性能。氮气是一种惰性气体，它能有效地阻止氧化反应的发生，而
磨削刀具的损耗实质上就是高温状态下刀具磨砂发生了氧化反应，这种氧化反应
除了会造成刀具的损耗，还会对工件表面质量产生一定的影响。因此，减少这种
氧化反应就能够提高刀具的使用寿命，提高工件的表面质量。
2.气体射流冷却
气体射流冷却切削技术是将一定压力的气体通过一系列的设备，如安全阀、
过滤阀等，以射流冲击的方式冲刷加工区域，在保证冷却效果的前提下达到减少
润滑剂用量的目的。
射流冲击是一种非常有效的传热方式，它可以大大提高临界热流密度和换热
系数。气体射流冷却一般是采用空气和二氧化碳作为介质源，这种介质源的优
点。显而易见，便于汲取，对环境也没有什么大的损害。
冷风冷却切削，是一种低温空气作冷却剂和润滑剂的切削工艺。有实践表
明，采取这种低温切削工艺，工件表面粗糙度良好，并且对切削刀具的损伤较
小。二氧化碳（CO 2 ）也可作为绿色切削冷却润滑剂，二氧化碳是温室效应的罪
魁祸首，但是通过观察切削加工过程发现，加工过程本身并不会排出二氧化碳气
体，而且二氧化碳在润滑剂中添加的成分也只占很小的比例，因此造成的环境影
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