加工效率低、刀具磨损快以及加工质量稳定性差等一直是钛合金等难加工材料切削加工中的难点问题。低温切削技术在抑制刀具磨损、改善难加工材料表面质量等方面具有显著的优势,但现有的低温制冷装置制冷效果有限且很难实现对射流温度的调控,为进一步探明不同射流温度下大进给铣削钛合金的加工效果,本文设计了一种温度可控的低温内冷切削装置,可以对切削区进行外冷或内冷方式的冷却润滑,以此为试验平台,进行了TC4钛合金低温大进给铣削试验研究,并分析了低温内冷铣削TC4钛合金深腔槽的加工性能。论文主要研究工作如下:(1)基于现有低温气体发生装置的技术缺陷和难加工材料的实际加工技术需求,设计了一种温度可控的低温气体射流冷却润滑系统,通过控制低温液氮与常温空气的流量及其比例,可实现-196℃~常温的低温气体射流供给,进而对切削区进行外冷或内冷方式的冷却润滑。(2)在变射流温度下进行TC4钛合金铣削试验研究,优选加工性能良好的低温射流,应用该低温射流对TC4钛合金进行大进给铣削试验,揭示了切削参数对切削力和切削温度的影响规律以及刀具磨损的变化规律,并与传统乳化液切削进行了对比分析,同时对钛合金典型零件进行低温高性能切削工艺研究,以上试验验证了该低温射流下大进给铣削钛合金的优势明显。(3)基于切削力、刀具磨损和表面粗糙度等试验对低温内冷铣削钛合金深腔构件进行了研究,并与低温外冷大进给铣削方式进行了对比分析,结果表明,采用液氮低温内冷铣削钛合金深腔构件时,可以改善表面加工质量,并显著地降低切削力和减少刀具磨损。