По сравнению с другими отраслями промышленности металлургия и машиностроение отличаются высоким уровнем энергоемкости продукции. Удельный вес энергетической составляющей в себестоимости машиностроительных изделий ранее не превышал 5–7%, а в последние десятилетия увеличился до 18–25% и имеет тенденцию к дальнейшему росту.
Значительную долю в обрабатывающей стадии машиностроительных производств занимают технологические процессы обработки резанием — на них приходится 60–70% общей трудоемкости изготовления деталей машин. Это объясняется универсальностью обработки резанием — возможностью получать поверхности разнообразных форм, размеров и качества без значительных переналадок технологической системы. Образование одной тонны стружки сопровождается расходом в среднем 450–600 кВт·ч электроэнергии, и по этому показателю продукция российских предприятий оказывается в 1,5–2,5 раза более затратной, чем аналогичная продукция, выпускаемая в индустриально развитых странах Европы. В Германии, Швеции, Франции при разработке и аттестации технологических процессов наряду с критерием наименьшей себестоимости уже многие десятилетия используют такие критерии, как удельная энергоемкость и съем металла на единицу мощности.
Повышение эффективности технологических процессов обработки резанием путем оптимизации энергетических затрат на их осуществление является актуальной задачей отечественного машиностроительного производства.
Одной из распространенных технологических операций, свойственных заготовительному производству машиностроительных предприятий, является разрезание стального проката (чаще всего — круглого) на штучные заготовки определенной длины. Эффективность процесса разрезания круглого стального проката дисковыми пилами на фрезерно-отрезных станках (полуавтоматах) определяется оптимальным сочетанием параметров пилы (инструментальный материал, наружный диаметр D, внутренний диаметр d, число зубьев пилы z, ширина пилы В) и элементов режима резания (минутная подача sм, подача на оборот s, подача на зуб sz , скорость резания v, частота вращения шпинделя n). Теория резания насчитывает десятки критериев оптимальности. В [1–3] нами предложен безразмерный энергетический критерий К, выражаемый отношением: