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关键词：液氮冷却 切磨削加工
在机械加工中普遍使用的切削液具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用，对提高切磨削加工质量和效率、减少刀具磨损等有着显著效果，取得了巨大的经济效益。
随着机械加工业的发展，人们开始大力发展先进制造技术，使机床切削速度更快，切削负荷更大、切削温度更高，同时不断有新工艺出现来适应新材料的加工，这都需要新型的高性能切削液满足加工要求；但更重要的是，环境保护和人类自身健康越来越为人们注意的焦点，清洁生产、绿色制造已成为发展先进制造技术的主题之一。实践表明，普通的切削液对生态环境和人类自身会造成诸多不良影响，已难以适应清洁生产和绿色制造的要求。
因此，现代切削液技术出现了一些新的发展特点，首先是在研究开发新的切削液时，强调了长寿命、低毒和低污染，并朝着环保型切削液发展，其废液经处理后可完全降解，不会对自然界产生危害；其次是大力干切削(切削时不用切削液)的研究，扩大其使用范围；还有就是努力寻找传统切削液的替代品。用液氮作为冷却液进行低温加工，就是一项引起广泛重视的研究成果。
一、液氮冷却低温切磨削加工的特点
利用液氮进行低温(超低温)切削加工，就是利用液氮使工件、刀具或切削区处于低温冷却状态进行切削加工的方法。它可分为两种形式应用：一是直接应用，即把液氮象切削液一样直接喷射到切削区；二是间接应用，在切削加工中用液氮冷却刀具或工件。
机械材料的切削加工与其机械性能密切相关，而后者往往随温度的变化而不同。例如温度升高时，材料的硬度下降，强度降低；温度降低时，材料则变脆，塑性减小，有些金属材料存在明显的冷脆现象，即当温度降低到某一临界值时，材料无明显的塑性变形而产生脆性断裂的特性。材料发生冷脆现象时，其韧性大大降低，致使塑性急剧减小，当然变形所需之功也会减少。正是利用材料的低温脆性和低温介质，低温切削技术主要有三大特点，一是可改善难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质量；三是能延长刀具寿命。这主要因为工作温度低，改善了材料的切削加工性，切削力降低，切削热又被迅速带走，刀具则始终在较低温度下工作。
二、液氮冷却的应用
近年来，国外在这方面的研究已取得迅速的发展，并开始用于生产。国内在开发这方面的试验研究，并取得了一些进展。主要应用在以下几方面：一是具有低温脆性的钢铁等材料的切削加工；二是对一些难加工及很难加工的不锈钢、钛合金、高强度钢、高强度耐热合金等材料低温切削，可显示其独特的优越性；三是解决了一些非金属材料及复合材料难加工问题。
1. 液氮冷却的直接应用
即将液氮作为切削液直接喷射到切削区。氮气是大气中含量最多的成分，液氮作为制氧工业的副产品来源十分广阔。使用液氮作为切削液，应用后直接挥发成气体返回大气中，没有任何污染物，从环保方面看，是一种很好的切削液替代品。
美国怀特州立大学S.Y.Hong博士为首的课题组，在解决了液氮从贮存罐到切削区流动过程中的液氮挥发问题后，在液氮冷却超低温状态下，对车削加工方法进行了广泛的研究。他对某些刀具材料的超低温下切削性能实验研究结果表明，在液氮冷却加工状态下，硬质合金材料能保持其抗弯强度、断裂韧性和耐冲击强度，其硬度随温度的降低而增大，因此硬质合金刀具材料在液氮冷却中能够保持其优良的切削性能，并且和在常温下一样，其性能决定于粘结相的数量。对于高速钢，随温度的降低，其硬度增大而抗冲击强度降低，但总体上能保持较好的切削性能。他对一些材料在低温下提高其切削加工性进行了研究，选用了低碳钢AISI 1010、高碳钢AISI 070、轴承钢AISI E52100、钛合金Ti-6Al-4V、铸造铝合金A390五种材料，实验研究表明：由于低碳钢表现出良好的低温脆性，低温切削可获得理想的加工效果；对于高碳钢和轴承钢，应用液氮冷却可抑制切削区温升和刀具磨损速度；在切削铸造铝合金时，应用低温冷却可提高刀具硬度和刀具抗硅相磨粒磨损能力，在加工钛合金时，同时低温冷却刀具和工件，可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。总之，都获得较好的加工效果。 | 
