摘　要
　　静电冷却干式切削是一种将压缩空气离子化、臭氧化，在切削区形成特殊环境，从而达到冷却效果的干式切削方法。目前国内对此项技术的研究还很少，因此，对静电冷却干式切削的原理进行分析，并设计制造静电冷却干式切削装置是很必要的。钛合金BT20是俄罗斯研制开发的一种重要结构材料，其主要特点是密度小、强度高，是一种近似口相钛合金。由于在传统的钛合金加工中，集中反应为切削速度低、刀具耐用度差，导致加工效率低。针对上述问题，研究了静电冷却车削钛合金BT20的方法。
　　在充分研究干式切削的实施条件、关键技术、钛合金BT20的加工特性及汤森气体放电理论的基础上，重点研究和设计了一套静电冷却干式切削装置，其主要装置有：静电场装置、空气压缩装置、供电电源装置，并选取了最优静电参数、适合的刀具材料、优化的刀具结构和机床结构。利用此装置对钛合金BT20进行车削试验，试验表明：静电冷却干式切削可达到常规切削的加工工效，且从源头上解决了切削液带来的弊端，是一种很有发展前途的绿色加工工艺。最后，为了更好的应用此技术，对试验结果进行分析，主要包括：设计参数、刀具磨损、切屑形态、刀具耐用度，以及各切削参数对加工效果的影响。
　　本论文借助了Visual C++软件对静电冷却干式切削装胃性能影响大的静电场装置和机床主轴两个主要部件进行了优化设计。其中这种利用计算机做辅助设计和分析对主轴的优化方法，可以应用于其他类型机床主轴的设计和分析中。
　　关键词
　　静电冷却　优化设计　干式切削　BT20钛合金

　　第1章　绪论
　　21世纪，随着机械制造业及各种高新技术的不断发展，机械制造业的发展特点与趋势主要体现为绿色制造(Green Manufacturing)。所谓绿色制造，就来源：刀网86cut是要在满足加工质量、加工效率和加工成本要求的条件下，把对环境的负面影响减至最小和使资源利用率达到最高的工艺。目前这一绿色制造工艺主要集中体现在不用或少用切削液上。国内外对其研究主要集中在干式切削、低温切削、绿色湿式切削等几个方面。这主要是因为切削液既污染环境、危害工人健康，又增加资源和能源的消耗。干切削加工是绿色制造实施的具体体现，目前已成为切削加工领域的研究热点，是一种很有发展前途的绿色加工工艺。静电冷却干式切削(Dry cutting with static cooling)就是其中的一种。
　　作为绿色制造切削加工的具体体现之一，干切削加工是一种先进的制造技术。它摒弃了传统切削加工中使用的切削液，可完全消除切削液带来的负面影响，适应了21世纪清洁生产和降低成本的要求，较好地解决了生态环境、技术与经济问的协调关系与可持续发展。
　　钛合金密度小，比抗拉强度高，机械性能好，在适当的氧化性环境中可形成一种薄而坚固的氧化物膜，具有优异的耐腐蚀性能。此外，它还具有非磁性、线膨胀系数小等特点。这使得钛合金首先成为重要的宇航结构材料，随后又推广应用到航海业、汽车交通行业、化学工业、医疗等领域，并得到迅速发展。但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。基于钛合金在各个行业的广泛应用，因此研究其加工特性并找到一种有效的加工方法是很有必要的。
　　作为现代制造业的趋势，干式切削具有很广阔的前景。对静电冷却干式切削钛合金试验的研究、并对静电冷却干式切削装置的设计制造是本论文的主要内容。
　　1.1静电冷却千式切削钛合金BT20的研究意义
　　1.1.1干式切削的研究意义
　　二十年前.，常规切削加工中切削液的费用不到工件成本的3%左右，可是目前在高生产效率的生产企业，切削液的供给、保养及回收处理费用加在一起占到工件制造成本的13%～17%，而刀具费用仅占2%～5%。在与切削液有关的总费用中，有22%左右是液的处理费用。据估计，如果20%的切削加工采用干式切削，总的制造成本可降低1.6%这就不得不引起生产经营者的极大关注。特别是那些含油的切削液已经成为一项很大的支出，更重要的是它的排放污染环境、危害人类健康。干式切削加工从根本上解决了切削液带来的弊端，不仅有利于保护环境和工人健康，而且可以降低加工成本，无疑是一种很有发展前途的绿色加工工艺。干切削技术已经在各国工业界和学术界引起广泛的关注。目前包括欧洲、美国和日本等工业发达国家，非常重视干切削技术的研究，且已成功应用到了生产领域。其中德国尤为普遍，在大批量生产中，已有i0%～15%的加工采用干切削技术，并且取得了良好的经济效益。目前有20n5左右的德国企业采用了此项技术，日本在干切削方面也进行了大量研究。此外，其他工业发达国家，如加拿大、英国等也纷纷开展了有关干切削加工技术方面的研究，有些发展中国家也非常重视干切削的研究。我国一些高校和科研所也进行了一些干式切削加工技术的研究和探讨，并取得了一些科研成果。但是与国外相比还有很大的差距，有待于进一步研究。