在金属切削加工中,为了及时的降低切削温度,提高工件加工质量、减缓刀具磨损和提高刀具使用寿命,通常采用浇注冷却剂的方法对切削加工进行冷却降温。虽然浇注冷却剂在切削加工的冷却和切屑去除方面具有一定的优点,但同时也会产生诸多的问题,如切削液造成环境污染、增加加工制造的成本,危害工人的身体健康等一系列的问题。随着可持续发展战略的实施,绿色冷却技术已成为切削加工的研究及发展方向之一。由于内圆工件半封闭的结构特点,常用的外部绿色冷却技术不能够精准的将冷却剂输送到切削区域,同时内圆切削加工时产生的切屑大量的堆积在工件内部,而且常用的外部冷却技术对切屑排除效果也是有限的。因此,为了减小切削液的使用,同时又能够提高内圆切削加工时冷却效率,本文设计了一种内喷雾冷却式内圆车刀,并进行了切削QT500-7内圆工件的试验,对所设计车刀的冷却及排屑性能进行研究。（1）分析了内圆切削加工中应用喷雾冷却技术的优势,提出了内喷雾冷却式内圆车刀的设计思路。对于刀具冷却结构的布置方式,设计了三种不同喷嘴布置方式的车刀结构,并对不同喷嘴布置方式的内圆车刀进行热-流-固耦合仿真分析,研究不同喷嘴布置方式对内圆车刀冷却性能的影响,确定冷却效率较好的内喷雾冷却式内圆车刀的设计方案,以利于进一步对车刀结构进行优化设计。（2）确定了喷雾冷却结构的优化参数,选择了上下喷嘴的直径及上喷嘴-刀尖距离作为冷却结构优化参数,以切削区域的切削温度最小为优化目标,首先利用单因素分析方法研究各结构参数对切削加工冷却效率的影响。其次针对冷却结构参数建立了正交试验,通过极差分析及方差分析方法对内圆车刀各冷却结构进行分析,得到了优化后的内冷车刀冷却结构参数为:上喷嘴-刀尖距离为18.5mm,上喷嘴直径为3mm,下喷嘴直径为1.5mm。最后对优化后的内冷车刀进行受力分析以验证刀具的力学性能。（3）根据加工时工件的内圆结构特点,分别建立了通孔加工及盲孔加工模型,选择刀具入口压力、冷却剂流量及冷却剂温度作为喷雾冷却参数进行流-固耦合传热仿真。首先利用单因素试验研究了不同的喷雾冷却参数对内喷雾式内圆车刀冷却性能的影响,结果表明通过降低冷却剂温度、提高刀具入口压力均能有效降低切削温度,而冷却剂流量的增加,虽然能够降低切削温度,但是不显著,同时还从雾滴流速及液膜换热方面分析了喷雾冷却参数对切削冷却效率的影响。其次,采用响应曲面方法研究了喷雾冷却参数的交互作用对内圆切削加工冷却效率的影响,结果表明刀具入口压力-冷却剂温度、冷却剂温度-冷却剂流量的交互作用对切削温度的影响较高。最后建立了这三个喷雾冷却参数下切削温度的回归预测模型,结果表明预测效果较好。（4）基于离散元素方法研究了内喷雾冷却式内圆车刀切削内圆工件时对切屑排除效果的影响。以切削QT500-7内圆工件所产生的典型切屑颗粒为模板建立了仿真分析的切屑模型,分别研究不同刀具入口压力对通孔加工及盲孔加工时切屑去除的影响。研究表明通过提高刀具入口压力可以有效改善切屑排屑状况,然而当刀具入口压力达到一定程度后,继续增加刀具入口压力对切屑排除量影响较小。（5）进行了内喷雾冷却式内圆车刀切削QT500-7内圆工件的试验,试验参数涉及环境温度、切削深度、进给量及切削深度,以切削加工时的切削温度、表面粗糙度及切屑形貌为指标评价内喷雾冷却式内圆车刀的冷却与排屑性能,对比分析了内喷雾冷却式内圆车刀干切削及喷雾冷却时各评价指标的变化规律。结果表明,通过喷雾冷却可以有效降低切削温度,而且刀具入口压力越大对切削降温的影响越好,同时通过喷雾冷却可以有效提高表面加工质量及促进断屑,以及改善切削加工排屑性能。