制造业的迅猛发展给人类带来了丰富的物质世界,人们在享受技术进步成果的同时,却又被迫面对日益紧迫的资源枯竭和环境问题。在金属加工领域,切削液的过量使用造成了大量能源消耗和环境污染,为降低生产成本并减少对机床操作人员健康的威胁,一种将高压气体和少量雾化切削油混合的绿色切削介质代替了传统切削液,这就是MQL (Minimum Quantity Lubrication,微量润滑切削)。CMQL (Cryogenic Minimum Quantity Lubrication,低温微量润滑切削技术)将冷风切削和微量润滑切削的优点结合起来,可以有效提高刀具的切削性能,正受到越来越多的关注。CMQL切削过程中,油—气出口与切削加工区的相对位置、切削介质参数等因素都会对冷却、润滑效果产生影响。内冷刀具具有将切削介质直接输送至切削区的特点,将CMQL切削技术和内冷刀具相结合可进一步增强冷却、润滑作用。因此有必要针对低温雾化流场中,油—气混合物流场参数的分布规律以及内冷式刀具的切削性能展开研究。首先,利用单晶硅片收集流场中距喷嘴不同距离处的油滴,分析了平面上润滑油膜的形成过程。研究了不同喷雾距离和气体流量对油滴覆盖率的影响,并分析了不同气体流量下油—气混合流场中的油滴尺寸分布。然后从经验公式的角度研究了油滴与平板碰撞过程中的形态变化规律。实验结果表明,较短的喷雾距离可获得较高的覆盖率,较多的气体流量可获得较小的油滴直径。具有大直径和高速度的油滴碰撞平板时易于发生破裂,分裂成体积更小的油滴。其次,利用计算流体力学软件Fluent对流场特性展开研究,模拟了喷嘴下游低温油—气混合介质中油滴的分布情况,分析了油滴尺寸、温度、速度的变化规律,并利用之前油滴采集实验结果对仿真模型进行验证。通过正交试验优化流场参数,得出了最优雾化参数组合。研究发现,降低空气温度,增大气体流量并增加切削油的使用量可以获得温度低、运动速度快、尺寸较小且分布均匀的油滴。最后,设计了铣削实验对内冷刀具的切削性能进行研究。建立了以低温空气为油滴输运介质的冷却、润滑系统。在CMQL切削条件下,对比三种具有不同内冷孔结构的铣刀侧铣H13钢时的切屑形貌、切削力大小和刀具磨损量,对刀具的切削性能展开评估；分析了切削力随刀具磨损的变化规律,并讨论了冷却通道结构对油滴运动状态的影响以及冷却孔出口位置对切削刃磨损的影响。得出了双直内冷孔铣刀具有最佳切削性能的结论。低温微量润滑切削对改善加工环境,提高加工质量和控制生产成本具有重要意义。对其流场特性、冷却、润滑机理以及切削性能展开研究,对实际生产具有指导意义。