微量润滑是为了解决传统浇注式冷却对环境、人体健康的负面影响而提出的一种绿色加工技术,同时微量润滑也为难加工材料的切削加工提供了新的高效解决方案。304不锈钢作为一种耐腐蚀、力学性能优异的钢种,在现代制造业中应用非常广泛,而它的难加工性使得其生产制造成本高昂。将微量润滑运用到304不锈钢的生产加工中,可以实现对切削区的减摩降温,延缓刀具磨损的同时提高加工精度。微量润滑虽已提出近几十年,关于其可行性研究已经成果丰硕,但是有些方面的研究还欠缺许多。例如其作用效果的量化分析较少,实际应用更多地依赖操作经验。并且大部分研究将微量润滑参数与切削用量分开进行研究和优化,所得结果只能应用于特定加工条件下。分析刀具表面温度分布时会忽略后刀面与工件之间的摩擦生热,存在较大误差。本文在低温微量润滑条件下进行304不锈钢的切削实验,并在此基础上开展相关研究。论文对车削过程中的刀具与工件之间的剪切摩擦现象进行分析,并基于剪切摩擦理论,分析了不锈钢车削过程中刀具磨损机理和工件表面质量的影响因素。基于Zorev应力分布幂律得出切削过程中前刀面应力分布与刀具磨损区域之间的关系。基于Fourier传热方程建立了切削中的热源强度模型,使用移动线热源模型近似剪切区、刀-屑摩擦区和刀-工摩擦区的热源,建立了刀具的温度分布模型,分析切削过程中产生切削热的因素。以Willimas和Tabor的“毛细管”理论和边界润滑膜为基础,分析了微量润滑中雾滴状切削液的冷却润滑作用。设计了综合考虑润滑参数和切削用量的正交实验方案,并搭建了包括吃刀量a_p、进给量f、切削速度v_c、冷风温度T、切削液流量Q、风速W、喷射方向α在内的七参数可调的实验系统。进行了包括正交实验和单因素实验在内的多组实验,实验过程中采集了表面粗糙度Ra、表面最大高度差Rz、表面轮廓曲线、表面硬度值HLD、刀具振动数据等。通过单因素实验分析了吃刀量a_p、进给量f、切削速度v_c对低温微量润滑车削304不锈钢的表面粗糙度Ra、表面硬度HLD和刀具振动的影响。得出表面粗糙度与进给量具有明显的相关性,但刀具振动也可以反映表面粗糙度的变化。并且较高的切削速度可以减小刀具振动,但是在刀具切入工件时会引起刀具冲击。实验结果表明,表面粗糙度Ra与切削用量之间的关系与传统浇注式类似,这证明了低温微量润滑对切削区的冷却润滑能力充足。使用SEM和EDS对刀具磨损形貌和磨损表面成份进行了分析。得出低温微量润滑条件下刀具磨损以粘附为主,并且刀具磨损规律和传统浇注式条件下类似,即切削速度的增加会加剧刀具磨损。而进给量和吃刀量主要影响刀具表面磨损区域的分布。并且实验结果发现,MQL的喷射角度对切屑排出有重要影响,前刀面方向的喷射角度可以将切屑吹离刀具表面,并且使切削液有效渗入刀-屑接触区产生良好的润滑和冷却效果。主后刀面方向的喷射角度容易将切屑吹向刀具进给方向,切屑缠刀、缠绕工件的风险增大。副后刀面方向的喷射角度比较利于排屑,但由于工件待加工表面和刀具本身的遮挡,对切削区的冷却和润滑作用下降。最后对正交实验结果进行极差分析,通过极差分析获得了低温微量润滑条件下各工艺参数对表面粗糙度Ra和刀具磨损V_B的影响主次关系,初选出最优参数组合。建立经验模型将切削参数和润滑参数综合考虑,使用最小二乘法建立多元线性回归方程,并利用残差图去除残差分析中的数据异常点。使用MATLAB对实验数据进行多元线性回归分析,通过残差分析、预测值与实际值的对比,验证了模型准确性。以最小表面粗糙度Ra和最小刀具磨损V_B为优化目标,使用FOA算法对各工艺参数进行优化求解,得出最优参数组合。