孔加工约占机械加工总量的30%以上,其中深径比L/D>5～10的深孔约占1/3以上,尤其是在航空航天、石油化工和核电等工业领域深孔加工所占的比例更大。由于深孔加工属封闭式加工,切屑排出困难,切削热不易散发,切削条件恶劣,刀具磨损严重,因此常采用大量高压切削液强制冷却排屑,然而随着可持续发展和环境保护要求的不断提高,切削液的使用越来越受到限制,研制开发新的冷却润滑方式已迫在眉睫。本文针对微量润滑技术在冷却和排屑方面的不足,引入冷风技术,形成低温微量润滑,期望解决深孔加工中的冷却润滑及排屑问题,研究工作具有重要的理论意义和现实意义。本文针对切削液使用量较大的BTA钻深孔加工系统,通过对BTA钻深孔加工的特点和冷却润滑要求分析,采用油和水混合形成微量润滑,再与大量冷风混合的方式形成低温微量润滑系统,完成了系统搭建,在ICEMCFD中建立了多相流与冷风混合-喷雾复合结构的流体力学模型,在Fluent中用欧拉模型和DPM模型分别对复合结构内流场和雾化喷口下游流场中的雾化特性进行了数值模拟,分析了喷口直径和雾化工况参数等对喷雾颗粒直径和出口轴向速度的影响规律。进行了深孔加工试验,观察分析了低温微量润滑条件下深孔加工时的运行情况和排屑情况,以及切屑形态和深孔加工质量等。分析结果表明,在混和单元促进下,油和水可进行良好地混合,且在多孔介质的辅助下,油和水混合液柱在与压缩空气混合前可变成较为细小的液滴,从而减少压缩气体因破碎油水混合液柱而产生的压降。雾化粒子的直径与喷口直径、水流量和冷风压强成正比,与一定范围内的空气压强和冷风温度成反比,且对雾化颗粒直径影响较大的是喷口直径、空气压强和水流量等工况参数。进一步用正交实验分析表明,在喷口直径为1 mm,压缩空气压强为0.6 MPa,水流量为42 ml/h时,雾化颗粒直径最小。用φ19 mm BTA深孔钻对20CrMnMo合金钢和1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行了深孔加工实验。结果表明,目前所开发低温微量润滑系统可满足一般材料的深孔加工,而对于一些难加工材料还需完善系统的润滑性能。