金属切削加工时,为了降低切削温度,延长刀具寿命,提高生产效率和表面质量,普遍采用湿式切削。然而随着人们环保意识的增强及环保法规的日趋严格,使用切削液所带来的环境污染、成本增加等负面影响已不容忽视,绿色切削技术的研究越来越受到重视。小量润滑(MQL, Minimum Quantity Lubrication)切削是将压缩空气与小量切削液混合雾化喷射到切削区实现对刀具和工件冷却润滑的一种绿色切削技术。本文根据气泡雾化技术的特点及MQL切削对切削液雾场特性的要求,设计了基于气泡雾化原理的MQL切削液雾化系统；用FLUENT软件模拟分析了雾化喷嘴内部(混合室部分)气液两相流场特性；通过在MQL条件下对45钢和ZL107铝硅合金的钻削试验,研究分析了高速钢刀具的切削性能。在分析气泡雾化原理的基础上,建立了雾化喷嘴内部气液两相流场模型,分析结果表明,随着液体流量减小和气液质量流量比(GLR, Gas to Liquid Mass Ratio)增大,气泡雾化喷嘴内部的两相流先从稳定泡状流态转变为不稳定的过渡态,再转变为相对稳定的环状流态。多数情况下可认为弹状流是泡状流态和环状流态的间歇表现形式,且随着GLR的增加泡状流动维持时间减小,而环状流动的维持时间增长。在注入压力很低或注气孔直径较大时,由于所产生气泡直径较大有时会出现块状流动的弹状流。采用直接测量刀具磨损和切削力的方法,通过大量钻削试验,研究了在MQL切削条件下高速钢刀具加工不同材料的切削性能；分析了刀具磨损、切削力以及积屑瘤状态随MQL工艺参数及切削用量参数的变化规律；获得了MQL切削的适应范围和切削条件。试验结果表明,MQL能有效减小刀具磨损,延长刀具寿命,降低切削力和粘屑,稳定尺寸精度和加工质量,提高加工效率。另外,一定范围内增大供气压力和MQL流量、降低切削速度及选择合适的油雾供给方向均可充分发挥MQL最佳性能。对MQL作用机理的分析表明,在MQL切削条件下,切削液以雾化颗粒形式送进,可以直接喷射到切削区,渗透性增强,有利于充分发挥切削液的冷却润滑效能,使用小量的雾状液体即可实现大流量液体的对流换热效果,即使在冷却作用占主导时,也不会发生淬火现象,有利于改善加工表面质量,更适用于高速加工。与传统湿式切削加工相比,MQL切削技术优势明显,是一种有效且可行的绿色制造技术。