Визначення витрат енергії на швидкість зняття матеріалу в процесі абразивного різання з використанням тонкого шліфувального круга

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.338832

Ключові слова:

споживання енергії, абразивне різання, відрізне шліфування, енергія різання, швидкість видалення матеріалу, тонкий шліфувальний круг

Анотація

Об’єктом дослідження є процес абразивного різання з використанням тонких шліфувальних кругів, який застосовується для різання матеріалів з різними механічними властивостями. Проблема, яку необхідно вирішити, полягає у визначенні характеристик споживання енергії в цьому процесі шляхом контролю параметрів різання, таких як товщина шліфувального круга та швидкість подачі. Був проведений експеримент з використанням шліфувальних кругів товщиною 1,2, 1,6, 2,0 та 3,0 мм для різання металів. Різні швидкості подачі використовувалися для різання Al, ST37 та чавуну, які є пластичними, пластично-твердими та крихкими матеріалами. Результати експерименту показують обернену експоненціальну залежність між швидкістю подачі та питомою енергією. Шліфувальний круг діаметром 1,2 мм споживає до 10% менше енергії, ніж круг діаметром 3,0 мм при низьких швидкостях подачі. Відображення цих характеристик дозволяє вибрати рекомендовані параметри. Для досягнення стабільності під час процесу різання пластичних матеріалів використовується шліфувальний круг діаметром 1,6 мм, що працює зі швидкістю подачі 0,166 мм/с. Жорсткість круга визначає стабільність обертання, яка залежить від товщини шліфувального круга. Товщина шліфувального круга визначає швидкість видалення матеріалу під час абразивного процесу. Пластичні матеріали, такі як ST37, потребують більше енергії, оскільки абразивні частинки повинні бути здатні порушувати властивості матеріалу для ерозії його поверхні. Пластичні матеріали, як правило, викликають високе тертя та виділяють тепло, плавлячи матеріал. Простір між абразивними частинками може бути заповнений рідким матеріалом, що призводить до покриття ріжучої кромки абразивних частинок абразивним розчином. Застосування результатів спрямоване на механічну обробку як наукову основу для контролю енергії у виробничому процесі

Біографії авторів

Eko Yudiyanto, State Polytechnic of Malang

Doctor of Mechanical Engineering, Lecturer

Department of Mechanical Engineering

Satworo Adiwidodo, State Polytechnic of Malang

Doctor of Mechanical Engineering, Lecturer

Department of Mechanical Engineering

Sugeng Hadi Susilo, State Polytechnic of Malang

Doctor of Mechanical Engineering, Head of Doctoral Program Optimization of Mechanical Design

Department of Mechanical Engineering

Bayu Pranoto, State Polytechnic of Malang

Lecturer of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. World Energy Outlook 2024. IEA. Available at: https://iea.blob.core.windows.net/assets/140a0470-5b90-4922-a0e9-838b3ac6918c/WorldEnergyOutlook2024.pdf
  2. Lesinskyi, V., Yemelyanov, O., Zarytska, O., Petrushka, T., Myroshchenko, N. (2022). Designing a toolset for assessing the organizational and technological inertia of energy consumption processes at enterprises. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (13 (120)), 29–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267231
  3. Chen, X., Li, C., Tang, Y., Li, L., Li, H. (2021). Energy efficient cutting parameter optimization. Frontiers of Mechanical Engineering, 16 (2), 221–248. https://doi.org/10.1007/s11465-020-0627-x
  4. Triebe, M. J., Mendis, G. P., Zhao, F., Sutherland, J. W. (2018). Understanding Energy Consumption in a Machine Tool through Energy Mapping. Procedia CIRP, 69, 259–264. https://doi.org/10.1016/j.procir.2017.11.041
  5. Saputra, L. D., Yudiyanto, E. (2025). Toolpath Motion Strategy and Feed Rate in CNC Milling on Energy Consumption of Machining Process. Journal of Mechanical Engineering Science and Technology (JMEST), 9 (1), 114. https://doi.org/10.17977/um016v9i12025p114
  6. He, Y., Liu, F., Wu, T., Zhong, F.-P., Peng, B. (2011). Analysis and estimation of energy consumption for numerical control machining. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 226 (2), 255–266. https://doi.org/10.1177/0954405411417673
  7. Zare Banadkouki, M. R. (2023). Selection of strategies to improve energy efficiency in industry: A hybrid approach using entropy weight method and fuzzy TOPSIS. Energy, 279, 128070. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.128070
  8. Hacksteiner, M., Peherstorfer, H., Bleicher, F. (2018). Energy efficiency of state-of-the-art grinding processes. Procedia Manufacturing, 21, 717–724. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.02.176
  9. Wang, M., Song, Y., Wang, P., Chen, Y., Sun, T. (2022). Grinding/Cutting Technology and Equipment of Multi-scale Casting Parts. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 35 (1). https://doi.org/10.1186/s10033-022-00780-7
  10. Awan, M. R., Rojas, H. A. G., Benavides, J. I. P., Hameed, S. (2021). Experimental technique to analyze the influence of cutting conditions on specific energy consumption during abrasive metal cutting with thin discs. Advances in Manufacturing, 10 (2), 260–271. https://doi.org/10.1007/s40436-021-00361-2
  11. Awan, M. R., González Rojas, H. A., Hameed, S., Riaz, F., Hamid, S., Hussain, A. (2022). Machine Learning-Based Prediction of Specific Energy Consumption for Cut-Off Grinding. Sensors, 22 (19), 7152. https://doi.org/10.3390/s22197152
  12. Rahimifard, S., Seow, Y., Childs, T. (2010). Minimising Embodied Product Energy to support energy efficient manufacturing. CIRP Annals, 59 (1), 25–28. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.03.048
  13. Yuan, C., Zhai, Q., Dornfeld, D. (2012). A three dimensional system approach for environmentally sustainable manufacturing. CIRP Annals, 61 (1), 39–42. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2012.03.105
  14. Pawanr, S., Gupta, K. (2024). A Review on Recent Advances in the Energy Efficiency of Machining Processes for Sustainability. Energies, 17 (15), 3659. https://doi.org/10.3390/en17153659
  15. Awan, M. R., González Rojas, H. A., Perat Benavides, J. I., Hameed, S., Hussain, A., Sánchez Egea, A. J. (2022). Specific energy modeling of abrasive cut off operation based on sliding, plowing, and cutting. Journal of Materials Research and Technology, 18, 3302–3310. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.03.185
  16. Kryukov, S. A., Kryukova, A. S. (2017). Determining the Parameters of Grinding Wheels Working Surface Profile. Procedia Engineering, 206, 204–209. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.461
  17. Wang, Y.-L., Zhang, Y.-B., Cui, X., Liang, X.-L., Li, R.-Z., Wang, R.-X. et al. (2024). High-speed grinding: from mechanism to machine tool. Advances in Manufacturing, 13 (1), 105–154. https://doi.org/10.1007/s40436-024-00508-x
  18. Gershikov, I. V. (2012). The general approach to the analysis of the temperature grinding. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (59)), 19–22. Available at: https://journals.uran.ua/eejet/article/view/5865
  19. Pombo, I., Sánchez, J. A., Martin, E., Godino, L., Álvarez, J. (2024). Accurate Measurement of Temperatures in Industrial Grinding Operations with Steep Gradients. Sensors, 24 (6), 1741. https://doi.org/10.3390/s24061741
  20. Jedamski, R., Kuhlmann, G., Rößler, M., Karpuschewski, B., Dix, M., Epp, J. (2024). Towards developing a control of grinding processes using a combination of grinding power evaluation and Barkhausen noise analysis. Production Engineering, 18 (2), 339–351. https://doi.org/10.1007/s11740-023-01247-x
Визначення витрат енергії на швидкість зняття матеріалу в процесі абразивного різання з використанням тонкого шліфувального круга

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-10-30

Як цитувати

Yudiyanto, E., Adiwidodo, S., Susilo, S. H., & Pranoto, B. (2025). Визначення витрат енергії на швидкість зняття матеріалу в процесі абразивного різання з використанням тонкого шліфувального круга. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1 (137), 66–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.338832

Номер

Том 5 № 1 (137) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Eko Yudiyanto, Satworo Adiwidodo, Sugeng Hadi Susilo, Bayu Pranoto

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.