Leikkausenergia

Leikkausenergia on termi, joka kuvaa energian määrää, joka kulutetaan materiaalin poistamiseen leikkausprosessin aikana. Suomessa käsite esiintyy erityisesti metallin työstössä ja leikkausprosesseissa, kuten sorvaus, jyrsintä ja sahaus, ja sitä käytetään työnkulun energiatehokkuuden arvioinnissa sekä prosessien optimoinnissa. Leikkausenergian tarkoituksena on mitata, kuinka paljon energiaa tarvitaan, jotta saadaan poistettua tietty määrä materiaalia.

Taloudellisesti ja teknisesti hyödyllinen muoto leikkausenergian ilmaisemiseen on spesifinen leikkausenergia, joka määritellään energian ja poistetun tilavuuden suhteena. Orthogonaalisessa leikkauksessa spesifinen leikkausenergia Es määritellään Es = Pc / Q, jossa Pc on leikkausvoiman ja leikkuunopeuden tulo ( cutting power ) sekä Q on poistuvan tilavuuden suurin virtausta. Jos Q = v · w · t (v on leikkuun nopeus, w leikkaus/leikkausalueen leveys, t unelukulun paksuus eli uncut chip thickness), voidaan Es osoittaa myös Es = Fc / (w · t), missä Fc on leikkausvoima. Tällöin Es kuvaa sitä energiaa, joka kuluu poistetun tilavuuden yksikköä kohti.

Mittaaminen perustuu leikkausvoiman ja leikkuunopeuden mittaamiseen sekä ilmenevän tehon laskemiseen. Yleisesti Pc = Fc · v, ja spesifinen leikkausenergia lasketaan Es = Pc / Q, jolloin Q määritellään tilavuuden poistumisvauhdaksi. Käytännössä mittaukset tehdään välineillä kuten dynamaaneilla ja instrumentoiduilla työkaluilla, joilla saadaan Fc ja v.

Leikkausenergiaan vaikuttavat materiaalin ominaisuudet (kestävyyssuhteet, lämpötilan riippuvuus ja strain rate), työkalun geometria (rakkakulma, terävyys), leikkausolosuhteet (nopeus, syväleikkaus, syöttö), sekä jäähdytys- ja voiteluolosuhteet. Sitä käytetään prosessisuunnittelussa ja energiankulutuksen optimoinnissa: pienentämällä Es-arvoa voidaan pienentää kokonaisenergiaa ja parantaa työkalun kestävyyttä sekä lämmönhallintaa.

---