液氮冷却切削技术的特点

液氮冷却切削是使用低沸点（-196℃）介质，在压力作用下，利用液氮特性将氮气发生装置所生成的氮气以液氮形式送入切削点，代替大量油剂的切削方法。这种干式冷却除能冷却刀具、快速断屑和延长刀具寿命外，还具有干切削加工所具有的众多经济、技术和生态效益。液氮冷却切削如图所示。

液氮冷却切削

液氮冷却的低温切削主要有两种方式：其一是在一定压力下将液氮罐中的液氮直接浇注到切削区；其二是以液氮受热蒸发循环来间接冷却刀具或工件。利用液氮为切削液进行超低温切削时，超低温流体会在切削区形成局部低温状态，在此状态下利用工件材料的低温脆性，使其塑性、韧性降低，从而完成切屑和工件的分离，同时能够保证刀具在低温状态下切削，减少刀具的磨损，改善工件的加工精度。采用液氮冷却的优势：

（1）保证精确的尺寸公差。利用液氮可以去除切削过程中产生的热，使加工中的工件保持恒温。工件保持恒温可以保障恒定的切削条件，有效地降低切削温度和减少钛和刀具材料之间的化学亲和力，抑制切削区温升和刀具磨损速度，从而保证精确的尺寸公差。

（2）提高刀具的使用寿命。液态氮还将刀具保持在极冷状态，低温冷冻改变了陶瓷刀具的特征，使它们变得强度更高、硬度更高、韧性更大。陶瓷刀具的低温制冷还可以对那些淬硬材料进行断续切割。

（3）改善加工表面质量。冷的氮气可以淬冷工件，进而提高工件表面硬度。采用液氮冷却，应考虑以下技术要点：挥发的氮气与工件、刀具之间会形成气体分界层，该分界层会阻碍热量的传递，因此需要考虑在液氮中悬置专用固体粒子，结合击打刀具和工件的气体速度，这些粒子会破坏气体分界层，液氮通过可以调整其流速的喷嘴喷到刀具和工件上。