Beschreibung
Das Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung und anschließende Validierung eines Spannfutters zur kryogenen Prozesskühlung beim Bohren. Das Spannfutter zeichnet sich durch die Funktionsintegration einer Drehdurchführung aus, wodurch eine werkzeugmaschinenunabhängige Kühlmittelbereitstellung des flüssigen Kohlendioxids ermöglicht wird. Das wissenschaftliche Ziel innerhalb der Produktentwicklung liegt in der Minimierung der Strömungsverluste in der CO2-Zufuhr. Hierfür sind die Grundlagen der Fluiddynamik während des Entwicklungsprozesses miteinbezogen worden, um eine strömungsgerechte Auslegung der Kanalstruktur zu erhalten. Zur Vermeidung von Restriktionen konventioneller Herstellungsverfahren, wird der durchströmte Teil des rotierenden Spannfutters mittels der additiven Fertigung hergestellt. Im Rahmen der experimentellen Validierung wird das Einsatzverhalten der Drehdurchführungskomponente untersucht, indem die Abhängigkeit des Massenstromdurchflusses des Kohlendioxids von der Spindeldrehzahl aufgezeigt wird. Zerspanungsuntersuchungen mit der kryogenen Prozesskühlung offenbart eine, um den Faktor zwei, höhere Werkstückoberflächentemperatur als bei der Verwendung von konventionellen Kühlschmierstoff. Im Gegensatz dazu ist ein geringerer Verschleiß der Bohrwerkzeuge feststellbar. Die Arbeit zeigt den positiven Einsatz der kryogenen Prozesskühlung beim Bohren von Titanlegierungen auf und ebnet somit den Einzug dieser innovativen Kühltechnologie in die Industrie.
