Energy balance of the orthogonal cutting process

The objectives of this research were to estimate energy quotas during orthogonal machining of medium density fiberboard (MDF), to investigate the extent to which input energy is utilized during pure cutting, and to determine how much energy is dissipated in other unintentional phenomena which accompany the machining process. The effects of cutting speed and feed rate on the energy balance were also investigated.The experimental results show that effectiveness of the cutting process mostly depends on the efficiency of the electric motor. Cutting efficiency decreases dramatically when the load on the electric motor is less than 50% of the nominal torque. The amount of pure cutting energy increases significantly with increasing cutting speed. Cutting efficiency reaches 68% under machining at a cutting speed of 30 m/s. The most significant undesirable phenomenon accompanying orthogonal cutting is thermal output, which can reach 28% of the input energy. Values for vibrational and noise energy emitted during machining of MDF are insignificant. ZusammenfassungZiel der vorliegenden Arbeit war es, die Energieanteile beim rechtwinkligen Fräsen von MDF- Faserplatten zu schätzen und zu untersuchen, welcher Anteil der aufgewendeten Energie für den reinen Fräsvorgang verbraucht wird und wieviel Energie durch andere unbeabsichtigte Nebenerscheinungen beim Bearbeitungsprozess verloren geht. Weiterhin wurde der Einfluss der Fräsgeschwindigkeit und des Vorschubs auf die Energiebilanz untersucht. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Effizienz des Fräsprozesses hauptsächlich von der Leistung des Elektromotors abhängt. Die Fräseffizienz verringert sich dramatisch, wenn der Elektromotor zu weniger als 50% seiner Nennleistung ausgelastet ist. Mit zunehmender Fräsgeschwindigkeit steigt auch die zum reinen Fräsen benötigte Energie deutlich an. Bei einer Fräsgeschwindigkeit von 30 m/s wird eine Fräseffizienz von 68% erreicht. Die bedeutendste unerwünschte Begleiterscheinung während des rechtwinkligen Fräsvorgangs ist die Wärmeabgabe, welche 28% der Energiezufuhr erreichen kann. Die Werte für Vibrations- und Geräuschenergie, welche bei der maschinellen Bearbeitung von MDF-Faserplatten auftreten, sind unerheblich.