Машиностроительное производство имеет высокий уровень электрификации оборудования [1]. Высокую долю в обрабатывающей стадии в машиностроении занимает механическая обработка. Снижение энергозатрат при обработке заготовок резанием является актуальной проблемой современного машиностроения. Рациональное использование энергоресурсов возможно в случае не только использования энергоэффективного и экономичного металлообрабатывающего оборудования, но и применения эффективных режимов и параметров механической обработки, получаемых на этапе технологической подготовки производства, для получения минимальной энергоемкости процесса 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.
Преобразованием данной формулы получаем следующую формулу [1]:
где Pz — главная составляющая силы резания;
S0 — подача;
t — глубина резания.
Рассматриваемая методика основана на расчете главной составляющей силы резания с помощью аналитических формул [5, 6]:
где Cp, Xp, Yp — коэффициенты для расчета силы резания при точении резцом из твердого сплава по стали и чугуну;
CH, np — коэффициенты для расчета поправочного коэффициента, учитывающие свойства обрабатываемого материала.
где Cpz — коэффициент, характеризующий материал и условия его обработки;
Xz, Yz, n — коэффициенты для расчета силы резания при точении резцом из твердого сплава;
KPz — общий поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки;
V — скорость резания.
На основании формул (2), (3) и (4) вычисление значения энергоемкости механической обработки можно произвести следующими выражениями [1]: