微量润滑（Minimal Quantity Lubrication，MQL）技术将压缩空气与极少量的润滑剂混合汽化后，形成毫、微米级气雾，喷向切削区，对刀具与切屑和刀具与工件的接触界面进行冷却润滑，以减少摩擦和粘结，并利于排屑，从而显著改善切削条件。微量润滑技术的优势比较明显：润滑剂以高速气雾供给，增加了润滑剂的渗透性，提高了冷却润滑效果；MQL所使用的润滑液用量一般为每小时几至几十毫升，从数量级考虑，不足传统浇注式切削的万分之一，既提高了工效，又减少了对环境的污染，还大大降低了切削液成本。
微量润滑技术是国外较为流行的准干切削方法，已有专门的公司从事微量润滑技术的研发。如德国的VOGEL Lubrilean、LUBRIX公司，意大利的ILC LUBETOOL公司等。
现有的微量润滑技术包括外部微量润滑和内部微量润滑两种方式。
1.外部微量润滑技术
外部微量润滑也称“气雾外部润滑”，是将润滑剂送入高压喷射系统并与气体混合雾化，然后通过一个或多个喷嘴将纳米级的气雾喷射到切削区域，对刀具进行冷却和润滑。外部微量润滑系统一般由空气压缩机、液压泵、控制阀、喷嘴及管路附件组成，集成后的系统成本低廉，重量轻，可以方便地安装在机床上。新加坡M.Rahman等人设计了外部微量润滑系统并做了相关铣削实验。结果表明：MQL切削过程中切削力明显低于干式切削及传统切削液浇注式切削；对于已加工表面质量，MQL与传统切削表面粗糙度值相近，其中干式切削条件下表面质量最差；扫描电镜观测结果显示，浇注切削液得到的切屑明显存在残余应力；MQL得到的毛刺高度最低，而且刀尖处未出现粘结现象。N.R.Dhar等人研究了在不同切削速度的情况下，无涂层碳化刀具车削AISI-1040钢的实验效果，测试了外部MQL条件下的切削温度、切屑形貌、工件的表面质量等。结果表明：采用MQL方式切削时，影响表面粗糙度效果的主要因素为切削速度及刀具进给量，而且MQL条件下可以得到良好的切屑形貌和刀具-切屑接触面摩擦性能。F.Itoigawa等人使用间隔切削的方式验证了设计的MQL系统的性能，并通过MQL与MQL和水混合两种方案的不同实验结果证实了边界膜理论。结果证明，MQL中润滑油形成的油膜适用于低载荷切削过程。为使MQL系统发挥更好的切削性能，需要使用相应的润滑剂（如合成酯）以形成润滑膜；同时指出，润滑剂油膜的要求是其需要在急冷效应下也能保持韧性和强度。
不过，由于喷嘴的方位对润滑效果影响显著，需要确定喷嘴的最佳位置及喷射角度。尤其在加工深窄槽、框、腔结构时，外部微量润滑喷嘴容易与刀具或工件发生干涉，因此雾粒很难进入加工区域，所以对于上述特殊加工，外部微量润滑的冷却润滑效果不好。再者，外部微量润滑产生的雾粒重量小，容易四处飞散，需要有配套的防护设施。此外，外部微量润滑时，为使润滑充分并不造成浪费，喷嘴应近距离接触，此时不仅容易发生干涉，更影响到换刀进程，这都影响到外部微量润滑技术的应用推广。
2.内部微量润滑技术
内部微量润滑技术，也称“气雾内部润滑”，指通过主轴和刀具内部的孔道直接将冷却气雾送至切削区域，进行冷却和润滑。内部微量润滑系统供给的润滑剂可以直接到达加工区域，润滑充分，一般效果会好于外部微量润滑，尤其对深槽腔加工效果更为明显。B.Tasdelen等人使用内部微量润滑钻削加工沉淀硬化不锈钢，并与传统浇注乳化液的方式进行了对比。结果表明，内部微量润滑切削延长了刀具寿命，且提高了已加工孔的表面质量。同时，仅使用压缩气体而未加入润滑剂加工时，粘结现象严重，已加工表面质量较差。Toshiyuki Obikawa等人在车刀内部设置了润滑孔道，并运用流体仿真的方法优化了润滑出口的位置以及润滑剂的最佳使用量。其结果说明，缩短孔道出口与刀尖的距离可以有效提高切削区域的润滑剂流量；当油雾直径过低时，润滑效果并不明显。
内部微量润滑系统存在以下缺点：
1）内部润滑使机床主轴和刀具系统的结构变得复杂，中空的结构可能影响整台机床的工作性能。
2）当主轴转速过高时受离心力作用，润滑剂易粘附在主轴和工具的内孔壁，不易到达切削区。故目前使用内部微量润滑技术的机床主轴转速受很大限制。
3）加工过程中切屑易堵塞喷口，严重影响润滑效果。
4）内部微量润滑系统需重点考虑雾粒的生成，生成雾粒的直径必须足够小，才能避免惯性及重力的影响，使雾粒保持悬浮状态，从而顺利通过内部通道。
3.微量润滑技术现状分析
由于单纯依靠润滑油的润滑作用，没有相应的制冷设施，微量润滑切削技术也存在以下缺点：
1）冷却性能不足，对于难加工材料切削区温度高的问题难以解决。
2）润滑剂使用量低，同时最佳油剂使用量难以确定，润滑可能不充分。
3）润滑剂在高温作用下存在润滑油膜破裂，润滑失效等问题。
（1）润滑方式的选择 外部微量润滑和内部微量润滑各存在优缺点，因此润滑方案选择是微量润滑技术研究的前提。对于润滑剂易于到达切削区域的加工方式，如较小切削深度的面铣削、车削等，应采取外部微量润滑法。外部微量润滑法的关键问题是如何保证润滑剂进入加工区域。加工深孔、槽、腔等结构时，外部微量润滑方法产生的润滑剂不易到达切削区域，则采取内部微量润滑。内部微量润滑的关键问题在于如何保证润滑剂顺利抵达工作区域。
（2）对机床结构的要求 微量润滑的冷却效果一般不理想，加工区域产生的高温容易带来各种负面影响：
1）高温的切屑对操作工人造成危险。
2）工件受温度影响会产生预硬化或变形。
3）机床、刀具和夹具的受热膨胀会导致结构尺寸发生变化，影响加工质量。(www.xing528.com)
鉴于此，合理设计机床结构成为微量润滑技术研究的重点之一。建议将机床整体设计成带有温度补偿功能的结构形式，也可采用辅助的冷却设备和装置降低切削区的温度。微量润滑切削产生的切屑带有大量热，机床应从结构设计上保证切屑的顺利排出。
使用外部微量润滑系统的机床，结构易于布置，安装时应考虑不能妨碍其他部件的工作。对于内部微量润滑系统来说，润滑剂是以悬浮粒子的形式喷射至加工区域的，而悬浮粒子的自由流动情况是传输性能的关键，在机床结构设计时应包含主轴至刀具的过渡段。过渡段路径必须有利于润滑剂流动，润滑剂雾粒入口处需满足密封效果，且不能影响主轴旋转的精度；润滑剂出口位置需确保油剂到达切削区。
（3）刀具的要求 微量润滑的切削过程中，润滑剂吸收的热量很少，多数热量一部分被切屑带走，一部分被刀具吸收，所以对刀具的性能提出了较高的要求。刀具应有优异的耐高温性能；切屑和刀具之间的摩擦系数要小，以减少刃口产生积屑瘤；由于刀具的切削刃在加工过程中承受极大的机械应力和热应力，因此对刃口的硬度、冲击韧度要求更高；刀具几何参数及切削用量的选取要合理，并有利于迅速排屑，减少热量堆积。对于内部微量润滑系统中的刀具来说，首先应根据MQL系统设计相应的刀具内部通道，并重新设计刀具结构参数。其次，刀具应设计相应的油雾入口及出口，入口处需利于雾粒通过，出口处需做好切屑的防护，否则飞溅的切屑容易破坏润滑剂出口。
（4）加工工艺规划的要求 工艺规划是制造中的重要一环，是一种充分考虑制造加工过程中的资源消耗和环境影响问题的现代工艺规划方法，它通过对制造工艺方法和过程的优化选择和规划设计，提高原材料和能源的利用率，减少废弃物的产生，降低环境污染。MQL技术虽然已展开研究，但深度还不够，尤其是只在较窄的应用范围内（一定加工材料及方法）应用，在连续生产线中的应用几乎没有。MQL技术的进一步推广将引起整个工艺规划过程的变化，并对加工过程中工艺参数（如切削速度、进给速度、切削深度、刀具的偏转角度、切削方式以及其他可控参数）的优化、工艺路线优化、机床动态优化调度、工艺过程目标树分析、原材料的优化利用决策等提出新的要求。
（5）润滑剂的要求 由于微量润滑使用的润滑剂用量极少，又要满足润滑冷却效果，所以要求润滑剂有优异的性能。
首先，润滑剂应保证环保性、安全性和可再生性（植物性）。
其次，要求润滑剂具有较低的粘度，易于形成雾粒，加工后不易粘附在工件上，从而省去与清洗相关的费用。
再次，润滑剂要有很好的渗透性和高的表面附着系数，在切屑和刀具之间形成的润滑膜有较高的韧性，不易破碎，可充分发挥润滑作用。
第四，润滑剂需要优良的极压和防锈性能。
第五，由于切削区域温度较高，要求润滑剂具有较高的热稳定性。
此外，润滑剂在仓储过程中需要保持稳定的化学性能。
F.Klocke等人制作了合成脂作为绿色切削液，经切削试验表明，该种润滑剂能够在切削区形成稳固的润滑膜，并有效降低了刀具磨损。此外，也有相关研究使用固体颗粒（石墨、二硫化钼）作为绿色润滑剂，并应用于加工过程中。
（6）粉尘处理系统 传统方式使用切削液的过程中，由于受热及刀具的高速旋转，切削液在车间内形成液雾。微量润滑加工状态下，润滑油被雾化为微米级的油粒，虽然不会有大量切削液产生的切削液雾，但由于加工中也有部分油雾飞散，而且MQL切削产生大量切削热，废屑干燥，容易形成少量润滑剂雾粒及细微切屑的混合物粉尘。细小的切屑微粒变热，容易粘在切削刀具上，会显著缩短刀具的使用寿命，而且工人吸入后会严重影响身体健康。因此粉尘处理系统的设计成为机床系统设计的重点，也是影响MQL系统能否推广的重要因素之一。
（7）MQL相关工作机理的研究 微量润滑技术的实际推广应用需要以机理研究、理论分析为基础，微量润滑技术需要深入研究的相关机理有以下几个方面：
1）不同类型润滑剂对刀具磨损的抑制机理。
2）微量润滑对切削力、切削热的作用机理。
3）微量润滑对刀-屑接触长度的影响机理。
4）微量润滑对工件表面质量的影响机理。
5）微量润滑对不同刀具涂层的适用机理。
6）微量润滑对不同切削参数的可选择性。
7）最佳润滑剂使用量的选择问题等。
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