为实现绿色可持续化制造,节能减排是制造业当前的紧迫任务之一。减少切削液的排放甚至零排放对制造业实现绿色生产有重要意义。近年来微量润滑技术(minimum quantity lubrication,MQL)受到广泛关注,大量的研究结果表明该技术在特定条件下,仅消耗微量润滑液即可与传统浇注式加工保持的加工质量和刀具寿命接近,但仍存在着对切削区域冷却不足的劣势。为了进一步提高MQL的加工性能,研究人员提出了低温微量润滑技术(minimum quantity cooling lubrication,MQCL)。大量研究表明,MQCL能大幅延长刀具寿命,降低表面粗糙度。但MQCL条件下切削难加工金属材料时,切削参数对刀具磨损和表面质量的影响趋势和机理研究存在空白。本文在四川省科学技术厅重点研发项目(2019YF0385)的资助下,以植物基绿色润滑油为切削液,在MQCL条件下的低速和高速切削中,研究了切削参数对刀具磨损和表面质量的影响和机理,并对切削参数和加工方式进行优化。论文的主要研究工作如下:(1)根据全因素实验结果,研究了切削参数与刀具磨损和刀具振动之间的关系。建立了MQCL条件下切削参数对刀具磨损的响应面,并且对切削参数的相互作用影响进行了分析。根据SEM观察刀具磨损的微观形貌,分析了在低速和高速切削时,刀具的磨损机理。通过EDS分析了后刀面磨损区域的元素组成,进一步揭示了MQCL条件下刀具磨损机理。结果表明,切削速度是刀具磨损和振动最大的影响因素,刀具振动主要原因是刀具的磨损程度增加。切削速度与进给量结合会加大刀具磨损速度,而切削深度与进给量结合对刀具磨损没有显著影响。在低速切削时刀具磨损的主要原因是粘着磨损和磨粒磨损,而高速切削时主要是扩散磨损和氧化磨损。(2)建立了切削参数对表面粗糙度影响的响应面和方差分析模型,分析了各切削参数对表面粗糙度影响的趋势。对MQCL和干切削加工的表面质量轮廓参数进行了分析和对比。对加工表面的形貌和非参数描述进行评价,分析了两种加工方式下表面磨损的机理。结果表明,进给量对表面粗糙的影响最显著,而切削深度的变化对粗糙度的影响不明显。低速低进给的切削参数有利干切削加工方式,随着进给量和切削速度的增加,表面轮廓峰高、谷深逐渐增加,MQCL加工方式更有利于获得较平整的表面。在MQCL下表面具有更平滑的支撑率曲线和集中的材料比分布,表明加工表面具有更好的抗压性和耐磨性。(3)建立了MQCL下刀具磨损的预测模型和参数优化模型,并进行了实验验证。提出了混合加工方式,通过实验验证了其加工性能。构建了绿色切削可持续性评估体系,对切削参数和影响因素进行评估。研究表明,刀具磨损预测模型与实验结果对比验证模型的吻合度分别为96.45%和94.15%,实验验证结果误差率为2.15%和6.48%,表明该模型和优化方法较为可靠;且验证实验表明MQCL下加工获得刀具磨损和表面粗糙度都低于MQL和干切削。混合加工的验证实验结果表明该加工方式获得与MQCL接近的表面质量,但切削液和能量消耗低于MQCL。绿色切削可持续性评估结果表明,干切削中切削参数对刀具磨损和表明质量有最大影响;混合加工是最符合绿色切削的的加工方式,其次是MQL。