内部液氮冷却低温切削加工全新技术
内部液氮冷却低温切削加工全新技术（液氮冷却低温切削）
所谓液氮冷却就是利用液氮进行低温切削加工，即利用液氮使工件、刀具或切削区处于低温冷却状态进行切削加工的方法。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到大气中，没有任何污染物，从环保方面看是一种有前途的切削掖替代品。
低温切削加工的液氮冷却有应用方法（直接、间接）
液氮冷却直接应用之低温切削加工即将液氮作为切削液直接喷射到切削区。一般来说由于刀具磨损严重，金刚石刀具不能用来加工黑色金属。而美国一学者采用液氮冷却系统对不锈钢用金刚石刀具进行车削加工，由于低温抑制了碳原子的扩散和石墨化，大大减少了刀具磨损，并取得了极好的加工质量。液氮冷却间接利用低温切削加工主要是刀具冷却法，即在加工中不断地冷却刀具，使切削热快速从刀具特别是刀尖处被带走，刀尖始终保持在低温状态下工作。美国林肯大学学者利用一种配备新型冷却系统的刀具进行了试验研究。这种刀具是在车刀上部的方盒内储存液氮，由进口输人，从出口流出。试验表明使用液氮冷却时车刀寿命提高数倍，磨损降低1/4并可获得较低的表面粗糙度。
采用液氮作为冷却剂这本身并不是一个新的创意，但目前的这项专利技术与以前的各种冷却方法完全不同。液氮冷却的其他应用方式通常是将整个低温切削加工工作区完全浸没在液氮中，或者通过一个外部喷嘴向工作区进行液氮喷雾。目前的冷却方法可以最贴切地表述为最小量低温切削。该方法让液氮以较低的速度流过主轴和刀具的内冷却通道，与最小量润滑的情况比较类似。但不同的是这样做的目的不是润滑是冷却，而且是极度深冷。
液氮冷却超低温切削技术的推出，可以实现通过主轴中心和刀柄中心在刀片切削刃部的微孔中释放出液氮，刀具切削产生的热量被液氮气化（液氮的沸点为-320℃）的瞬间带走，尤其是在超硬材料加工和复合材料加工上会有更好的效果，切削速度可以大大提高，刀具寿命也可以大大延长。
内氮气冷却低温切削加工新技术
在低温切削加工系统中，温度为-196℃的液氮通过主轴、刀柄和刀体内部的管道流动，然后通过在切削刀片中用放电加工方式加工的出口，到达距剪切面不到1mm处。以前的低温切削加工系统都是通过管道将超冷液体从外部引到刀具或工件介面处，为了在切削难加工材料时提高切削速度和延长刀具寿命；丹东天茂气体提示您：在低温切削加工系统中，温度为-196℃的液氮通过主轴、刀柄和刀体内部的管道流动，然后通过在切削刀片中用放电加工方式加工的出口，到达距剪切面不到1mm处。低温冷却液对切削时产生的高温具有超强冷却能力，可以防止切削热传入刀具切削刃。主轴内采用真空管道来绝热，刀柄和刀体中的管道则采用了一种导热率极低的材料。到达切削点时，最初加注的液氮仍有近50%保持液态。在将切削热从刀具/工件介面处带走后，原来的液体变为气体（其中包含80%的氮气）散入周围的空气中。为了防止局部区域氮气浓度过高，使氧气含量减少，采用了多个感测器监测周围空气中的氮气含量，如果发现环境空气品质不安全，则会暂时关闭液氮流。
在低温切削加工和镗削时，每个切削刃每分钟大约要消耗0.04升冷却剂；而在低温钻削和攻丝中，冷却剂的消耗量要少一些，因为加工时刀具被包围在工件内。液氮冷却低温切削加工与小量润滑配合内冷却低温加工还可以与外部供液的最小量润滑技术合并使用，以减小刀具的摩擦与粘附。这是因为低温加工的目标是减小由切削热引起的刀具磨损，但并不能起到润滑作用，因此需要借助于润滑技术。润滑可以有效防止因刀具过热和软化而造成的磨损加快。
尽管这种低温切削加工仍然处于开发过程中，应用该技术铣削蠕墨铸铁时可使硬质合金刀具的切削速度提高60%，使聚晶金刚石刀具的切削速度提高3倍。通过外加润滑，可使硬质合金刀具的切削速度提高到原来的3倍，但PCD刀具的切削速度在已提高3倍的基础上未见再提高。这些切削试验重点关注切削速度的提高，而刀具寿命则保持在与采用常规冷却液时相同的水准上。在使用润滑时，PCD刀具的切削速度没有进一步提高的原因在于，与硬质合金相比，PCD这种超硬材料更不容易磨损，而且能更有效地传热。当以大约100m/min的切削速度加工有色金属材料时，切削热通常会使PCD分解为碳并失效。在低温加工中，金刚石在更高的切削速度下仍能保持其性能稳定。
除了蠕墨铸铁以外润滑还对钛合金和不锈钢进行了低温加工试验。后在航空制造业将会有大规模的资金投入。作为使用越来越多的航空材料，钛合金不仅切削性不好，而且传热性也很差，但我们用低温技术加工获得了非常不错的结果。
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