Машиностроительное производство имеет высокий уровень электрификации оборудования [1]. При этом механическая обработка составляет основную долю энергозатрат, снижение которых является современной задачей машиностроительного производства. Для этого целесообразно не только применять энергоэффективное оборудование, но и использовать эффективные режимы и параметры резания при его эксплуатации [2]. Тем самым становится возможным получение минимальной энергоемкости процесса резания на этапе ТПП. В работе будет проведен анализ влияния на энергоемкость режимов и параметров, участвующих в процессе фрезерования плоскости концевой фрезой.
Изначально энергоемкость процесса резания представляет собой количество энергии, затрачиваемой режущим инструментом, на отделение в виде стружки единицы объема срезаемого слоя. Таким образом энергоемкость обработки концевой фрезой описывается следующей формулой [3]:
где Э — энергоемкость; А — работа резания; θ — объем снятого материала.
При этом [3]:
где τ — удельная единица времени; N — мощность резания; Q — производительность фрезерной обработки; Pz — главная составляющая силы резания; V — скорость резания; B — ширина фрезерования; t — глубина фрезерования; Sz — подача на зуб фрезы; Z — количество зубьев фрезы; D — диаметр обрабатывающей фрезы.
Преобразовав (1), (2), (3), (4) и (5) получаем выражение, описывающее энергоемкость обработки концевой фрезой:
Рассматриваемые методики основаны на расчете главной составляющей силы резания Pz, которая может быть рассмотрена:
• с помощью аналитической формулы [4]:
где CP, x, y, u, q, w — коэффициенты для расчета силы резания при фрезеровании концевой фрезой из твердого сплава по конструкторской стали;
Kmp — коэффициент, учитывающий влияние материала на силовые зависимости;
• и с помощью аналитической формулы [5]:
CPz, z5, q5, y5 — коэффициенты для расчета силы резания при фрезеровании концевой фрезой из твердого сплава;