現(xiàn)今大部分機(jī)器零件加工尤其是在自動(dòng)化程度較高的數(shù)控機(jī)床、加工中心和自動(dòng)線上零件的加工冷卻是以使用切削液的濕式方式進(jìn)行的,切削液的主要作用是排屑、降低切削溫度以及潤(rùn)滑等。然而隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的提高,切削加工中大量使用切削液的加工方法將會(huì)受到種種限制。切削液的污染會(huì)對(duì)環(huán)境和操作者造成傷害,對(duì)切削液在零件及切屑表面形成的附著物的清洗處理不僅會(huì)造成“二次污染”,而且將提高生產(chǎn)成本。鑒于此:合理利用制造資源、污染小、廢物少的“綠色制造”技術(shù)將成為21世紀(jì)制造領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)。許多國(guó)家都制定了嚴(yán)格的工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步限制切削液的使用,這就迫使人們探索新的冷卻方法,創(chuàng)造清潔生產(chǎn)環(huán)境。低溫冷風(fēng)對(duì)切削部分冷卻和排屑是一種新的無污染加工方法。通常人們認(rèn)為氣體的比熱低,因此冷卻效果比液體差,但由于采用低溫冷風(fēng)作為人質(zhì)進(jìn)行吸熱、傳熱和對(duì)流,與此同時(shí)通過降低切削環(huán)境溫度加快了切削熱在工件、切屑和刀具上的傳導(dǎo),以此來達(dá)到降低溫度、提高刀具耐用度的目的。
一般冷卻氣體介質(zhì)溫度可控制在-15到-50度之間,而切削液不能低于零度,低溫氣體擴(kuò)大了切削區(qū)溫度和冷卻介質(zhì)之間的溫度差因此有較強(qiáng)的冷卻能力。
一定壓力的氣體射向切削區(qū),其通過切削區(qū)的流速大于一般澆注切削液,單位時(shí)間通過切削區(qū)截面的冷氣越多,說明通過切削區(qū)動(dòng)態(tài)的換熱面積越大,因而冷卻的能力和效果也越好。氣體比液體更容易進(jìn)入切削區(qū)及刀具與切屑和工件的接觸界面,冷卻作用更直接受益。氣體介質(zhì)是空氣,無成本,也無排放和處理費(fèi)用。因此切削過程的運(yùn)行效果和效益均比較理想。