□ 乔 帆 □ 任 斐 □ 刘 晓 □ 赵 威

1.上海航天设备制造总厂 上海 200245

2.南京航空航天大学机电学院 南京 210016

1 研究背景

随着航天技术的不断发展，宇航及武器装备产品的服役环境愈发恶劣，具有轻质、高强和高韧等优良性能的难加工材料及复杂结构零件得到广泛使用。武器装备中的挡块零件材料为35CrMnSiA低合金高强度钢，洛氏硬度（HRC）为34，加工后尺寸公差最大为0.027 mm，表面粗糙度Ra≤1.6 μm。飞船中的抱爪材料为TC4钛合金，洛氏硬度（HRC）为30，加工后尺寸公差最大为0.012 mm，表面粗糙度Ra≤0.8 μm。转位机构中的上支板材料为TB2钛合金，洛氏硬度（HRC）为35，加工后尺寸公差最大为0.016 mm，表面粗糙度Ra≤0.8 μm。对于此类零件的加工，超低温切削技术因具有切削温度极低、表面完整性佳、刀具寿命长、绿色无污染等特点［1］，受到越来越广泛的关注。

超低温加工采用刀具中心冷却方式，将最低温度可达-196℃的液氮及其气液混合物输送到距加工区域不到1 mm处。切削点低温化，可以使工件材料局部冷脆，有利于强化切屑的剪切断裂，并降低切削负荷［2-3］，使难加工材料更适宜切削。同时可以防止刀具自身的扩散磨损、相变磨损和粘结磨损，有效延续刀具的使用寿命［4-5］。

当前对于超低温切削技术的研究主要集中于超低温切削设备的研制开发、超低温加工机理研究及超低温加工表面完整性提升等方面。在切削机理研究方面，国内外学者主要通过绝热剪切理论解释在难加工材料加工中的切屑形成过程［6-7］，并以此分析超低温环境对材料锯齿形切屑形成的促进作用［8-11］。……