针对当前航空制造业的大背景和TC4钛合金切削加工领域的需求，本课题以工业TC4钛合金材料在低温冷却介质下的切削为主要研究对象，以低温二氧化碳和液氮介质在金属切削过程中的作用为研究重点，采用理论分析、有限元模拟和试验验证相结合的方法开展研究工作。具体研究工作如下：　　（1）低温冷却介质下的换热机理研究　　根据液氮/液态二氧化碳介质下物理相变，利用自行设计并组装的输送装置进行试验，详细地测量并记录流量、射速和温度区域等基本参数的变化状况。利用热能循环理论进行升华潜热的分析。通过喷射试验，初步分析低温二氧化碳混合物和液氮介质的冷却能力、升华潜热及相应的作用机理，以揭示低温冷却介质在切削中的冷却能力和作用，为进一步深入研究低温冷却介质下的钛合金切削机理做准备。　　（2）低温冷却介质下切削钛合金时的刀具磨损机理研究　　在钛合金和高速切削初步试验的基础上，选择不同的切削用量，研究低温二氧化碳介质与液氮和切削乳液介质条件下的刀具磨损与磨损特征；研究刀具磨损区的特征，深入研究刀具的磨损机理和低温二氧化碳/液氮介质在金属切削过程中的作用。对低温冷却条件下的刀具磨损进行理论研究，深入分析低温冷却介质的冷却与化学抑制作用对刀具磨损状态的影响。　　（3）低温冷却介质下切削钛合金时的切削变形机理研究　　利用有限元方法进行钛合金切削时的切屑几何变形机理研究。采用公开发表的材料本构模型和参数以及修正的模型，对低温冷却切削条件下的钛合金切屑形成过程进行有限元模拟。同时对有限元模拟结果进行分析，为进一步的试验研究提供理论依据和指导。　　选择合适切削参数，进行不同低温冷却介质下钛合金的车削、铣削试验，详细观测钛合金切屑变形和断屑现象，深入分析和探讨钛合金切屑的变形机理，研究低温冷却介质对钛合金切削变形的影响。利用有限元数值模拟分析方法，通过有效改变模拟参数，进行强化冷却条件下的钛合金切削有限元模拟，揭示低温冷却介质的冷却作用及切削变形对钛合金切削过程的影响。