电火花加工中电极损耗是影响加工质量和加工精度的一个重要因素。为降低电极损耗,用液氮冷却方法来实现电火花工具电极低损耗是当前国际上电火花加工领域研究的一个热点方向。现有液氮冷却工具电极以降低工具电极损耗方法进行电火花加工时,工具电极损耗大幅降低,但由于冷却温度过低,工件材料移除速率也随之大幅降低,同时工件表面会出现大量细微裂纹。本文针对该方法的不足之处,提出了一种新的冷却方式,使用空气与液氮蒸发气混合后的低温气体来冷却工具电极,从而实现工具电极损耗的降低。为验证该方法有效性,本文从理论、有限元仿真和试验三方面分别对该方法进行理论、仿真分析和验证,主要研究内容和成果如下:1、分析工具电极和工件材料不同温度下热力学属性,以工具电极和工件材料低温下热导率和比热容为分析对象,对不同温度下进行电火花加工,工件和工具电极热力学属性变化导致加工结果产生的可能影响进行了理论分析。2、为进一步验证低温冷却实现电火花工具电极低损耗方法理论有效性,对低温气体冷却工具电极模型进行建模,并将模型导入ANSYS Mechanical和CFX有限元仿真软件,对其分别进行稳态流场和瞬态温度场仿真,获得了低温气体的稳态流场、工具电极受低温气体冷却的瞬态温度场,和在低温气体冷却下,工具电极放电加工瞬态温度场。仿真结果表明使用低温气体冷却工具电极以降低工具电极损耗的方法可切实可行。3、按仿真模型尺寸制造实际零件,对机床进行改造,并按照仿真中使用的电参数,进行低温冷却工具电极电火花加工试验,通过试验来验证该方法有效性。试验后,对工具电极和工件样件分别在扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)下进行了观察,最终根据观察分析结果,结合仿真结论得出:通过使用低温气体冷却工具电极,有效降低了工具电极相对损耗和绝对损耗,但通入混合气体温度不宜过低,在选定试验电参数下,最优通气气体温度为-60℃,工具电极温度为-41℃。