Im Vergleich zur heute meist eingesetzten konventionellen Überflutungskühlung, stellt die Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr (HD-KSS-Zufuhr) eine potenzialträchtige Technologie zur Steigerung des Leistungsniveaus, insbesondere der Produktivität und Prozesssicherheit, von spanenden Fertigungsprozessen dar.

Obwohl die positiven Effekte der HD-KSS-Zufuhr bereits in zahlreichen Untersuchungen bestätigt wurden, wird ein breiter industrieller Einsatz mitunter dadurch gehemmt, dass die dominanten Prozesseinstellparameter und deren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Technologie und das Prozessergebnis unzureichend bekannt sind. Aus wissenschaftlicher Sicht ist eine detaillierte Prozessanalyse hinsichtlich der Wirkmechanismen bisher nur unzureichend erfolgt. Neben technologischen Wissensdefiziten sind darüber hinaus im Werkzeug-, Maschinen- und Anlagenumfeld bestehende Systeme anzupassen und weiterzuentwickeln.

Infolgedessen war die Zielsetzung dieser Arbeit, den Einfluss der relevanten Strahl- und Prozesseinstellparameter sowie die vorherrschenden Ursache-Wirkungszusammenhänge und Wirkmechanismen der HD-KSS-Zufuhr grundlegend und systematisch zu erforschen und die Grenzen sowie die Leistungsfähigkeit der HD-KSS-Zufuhr bei der Bearbeitung verschiedener Werkstoffe zu ermitteln. Alle Untersuchungen wurden anhand des Drehprozesses durchgeführt, da dessen einfache Kinematik die Klärung grundlegender technologischer Fragestellungen am besten erlaubt. Dabei wurden KSS-Zuführdrücke bis 350 bar eingesetzt und vor allem der Einfluss von Druck und Volumenstrom bei der Zerspanung von Stahl-, Titan- und Nickelbasislegierungen mit Hartmetall-Schneidstoffen untersucht. Weiterhin standen die Anpassung und Weiterentwicklung von Hochdruck-Werkzeugkonzepten, die Analyse unterschiedlicher KSS-Zuführungsvarianten sowie die Untersuchung der veränderten Spanbildungs- und Spanbruchmechanismen unter Einsatz der HD-KSS-Zufuhr im Vergleich zur konventionellen Überflutungskühlung im Fokus der Betrachtungen. Mit Hilfe der CFD-Simulation wurde ein erster Versuch unternommen, die Düsen- und Freistrahlströmung der HD-KSS-Zufuhr numerisch zu berechnen.

Aufgrund steigender Energiepreise und gesetzlicher Vorgaben rückt das Thema der energieeffizienten Produktion in Industrie und Forschung zunehmend in den Vordergrund. Da beim Einsatz der HD-KSS-Zufuhr zusätzliche elektrische Energie zum Betrieb der Hochdruckpumpe benötigt wird, wurde anhand eines Praxisbeispiels auch die Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz der Technologie thematisiert und quantifiziert.