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Description

Beim Schlichtdrehen sicherheitskritischer Komponenten der Luftfahrtbranche ist die bei der Schruppbearbeitung etablierte Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr (HD-KSS-Zufuhr) nur stark eingeschränkt anwendbar. Die durch den KSS-Strahl kurzgebrochenen und beschleunigten Späne kollidieren mit Werkstückoberflächen und erzeugen unzulässige Oberflächenanomalien.Einen Lösungsansatz bietet die bisher nicht angewendete pulsierende Zufuhr des KSS (P-KSS-Zufuhr). Kern der Technologie ist die gezielte Beeinflussung der Spanlänge und folgend die Eliminierung von Oberflächenanomalien durch Spankollision. Die Zusammenhänge zwischen den KSS-Zufuhrparametern, den Bedingungen des Zerspanprozesses, dem Spanbruch und der Entstehung von Oberflächenanomalien waren für die P-KSS-Zufuhr bisher nicht bekannt.Das Ziel dieser Arbeit war es daher, die fehlenden Erkenntnisse zur Anwendung der P-KSS-Zufuhr beim Schlichtdrehen von Nickelbasislegierungen systematisch zu erforschen, die Ergebnisse in einem regelbasierten anwendungsbezogenen Gestaltungsmodell darzustellen und daraus Anwendungshinweise abzuleiten. In Zerspanuntersuchungen wurde durch die P-KSS-Zufuhr eine signifikante Steigerung der Häufigkeit von bestimmten Spanlängen erzielt. Weiterhin gelang die Minimierung der Anomalien der Werkstückstirnfläche aufgrund von Spankollision gegenüber der HD-KSS-Zufuhr.Zur Zusammenführung der gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der Ursache-Wirkungszusammenhänge und Wirkmechanismen zwischen den Stell-, Einfluss-, und Zielgrößen der P-KSS-Zufuhr wurde ein Gestaltungsmodell entwickelt. Es beinhaltet die Wirkbeziehungen der Elemente des Systems P-KSS-Zufuhr sowie wissensbasierte Gestaltungsrichtlinien in Verbindung mit Aktivitätsdiagrammen zur Auslegung und Anwendung der P-KSS-Zufuhr. Diese ermöglichen eine Übertragung der wissensbasierten Auslegung der P-KSS-Zufuhrparameter in die Praxis und somit die Anwendung der Technologie anhand der vorliegenden Dissertation.Abschließend erfolgte eine Bewertung technologischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte der P-KSS-Zufuhr gegenüber konventionellen KSS-Zufuhrstrategien. Durch Anwendung der P-KSS-Zufuhr wird die Schädigung der Oberfläche minimiert, während die Vorzüge der HD-KSS-Zufuhr gegenüber der konventionellen Überflutungskühlung weitestgehend erhalten bleiben. Die P-KSS-Zufuhr stellt daher eine technologisch, ökonomisch und ökologisch sinnvolle Lösung für die Schlichtdrehbearbeitung rotationssymmetrischer Komponenten der Luftfahrtbranche dar.