在传统切削加工中,为了及时传导切削热,从而提高加工精度,延长刀具使用寿命,多采用浇注大量切削液的方式进行降温。虽然切削液可以降低刀具切削力和改善工件表面质量,对加工生产具有很大帮助,但是切削液的大量使用会给环境和人体健康带来很大危害,不符合国家可持续发展的需要。在常见的绿色冷却方式中,循环内冷却刀具可以使冷却液在刀具内循环流动且更加靠近切削区,能够在避免冷却液对环境的污染的同时实现切削热的快速传导。但循环内冷却刀具也存在着冷却液不能对切屑进行冲刷、无法冷却切屑和辅助排屑的问题。而喷雾冷却方式不但可以由刀具外部进行冷却,且能很好的促进排屑。为此,本文基于提高冷却性能和辅助排屑的思想,设计了内冷与喷雾复合冷却车刀,并针对铝合金6060材料,开展所设计车刀的冷却性能车削试验研究。首先,从理论上分析了循环内冷却技术与喷雾冷却技术复合运用的优势,由不影响刀具正常工作和方便安装等角度设计了循环内冷结构在刀杆上的合理布局。对于喷雾结构在刀杆上的布置,设计了单喷嘴型和双喷嘴型两种内冷与喷雾复合冷却车刀,进行了不同喷嘴数量下的刀具冷却性能对比仿真分析,研究了喷嘴数量对内冷与喷雾复合冷却车刀冷却性能的影响。综合考虑冷却效率,润滑效果等方面选出最佳的内冷与喷雾复合冷却车刀设计方案,为下一步研究奠定基础。其次,采用CFD仿真和田口设计相结合的方法对内冷与喷雾复合冷却车刀的喷雾结构参数进行优化设计。选择两个喷嘴与刀尖的距离和两个喷雾出口直径四个参数作为结构优化参数,以切削区面积加权平均温度最小为目标,通过流-固-热耦合仿真模拟,分析了各结构优化参数对面积加权平均温度的影响。得到了优化后的复合冷却车刀方案为:上喷雾出口直径=3.0mm,下喷雾出口直径=3.0mm,上喷雾出口与切削区刀尖处的距离=21.0mm,下喷雾出口与切削区刀尖处的距离=14.6mm。然后,选择喷雾冷却进口压力、喷雾用冷却液流量和喷雾用冷却液温度三个喷雾参数进行CFD仿真,考察不同的喷雾参数对复合冷却车刀冷却性能的影响规律。通过单因素试验得到了不同的参数对于切削温度的影响结果。研究表明,喷雾冷却进口压力和喷雾用冷却液温度的改变能够对降低切削温度产生显著的影响,而喷雾用冷却液流量的大小对于车刀冷却效率的影响微乎其微。并从影响液膜形成的角度解释了产生这一现象的原因。最后,设计了内冷与喷雾复合冷却车刀车削铝合金6060的加工试验,试验参数中包含了切削速度、进给量和切削深度等因素。利用车削试验中采集的切削温度数据,对比分析了内冷却车刀和内冷与喷雾复合冷却车刀切削时切削温度的变化规律。与内冷却车刀相比,内冷与喷雾复合冷却车刀具有更理想的冷却性能。