Машиностроение, характеризующееся высоким уровнем электрификации оборудования, развивает тенденции повышения роста расходов на энергетические ресурсы [1]. В связи с этим актуальность темы набирает популярность. Рациональное расходование энергетических ресурсов возможно в случае использования не только энергоэффективного, экономичного металлообрабатывающего оборудования, но и эффективных режимов и параметров механической обработки для получения минимальной энергоемкости резания [2].
Методика расчета энергоемкости процесса резания численно представляет количество энергии, затрачиваемой режущим инструментом на отделение в виде стружки единицы объема срезаемого слоя либо на образование единицы площади вновь обработанных поверхностей. Энергоемкость описывается следующей формулой [3, 4]:
где Э — энергоемкость;
А — работа резания;
θ — объем снятого материала.
где N — мощность резания;
τ — время обработки.
Объем снятого материала относительно временной переменной можно вычислить по формуле [3]:
где Q — производительность обработки.
Подставляя формулы (2) и (3) в формулу (1) и сокращая, получаем следующее:
Мощность процесса резания можно вычислить по следующей формуле [4]:
где Pz — главная составляющая силы резания;
V — скорость резания.
Производительность же механической обработки вычисляется по следующей формуле [4]:
где S0 — подача;
t — глубина резания.
Подставляя формулы (5) и (6) в формулу (4) и сокращая, получаем следующее выражение:
Главная составляющая силы резания вычисляется с помощью аналитических коэффициентов по следующей формуле [6]:
где Cp, Xp, Yp, KH — коэффициенты для расчета силы резания при точении резцом из твердого сплава по стали и чугуну.
Подставляя формулу (8) в формулу (7), получаем выражение:
Поправочный коэффициент КН в свою очередь вычисляется по формуле [9]: