Study of the stress-strain and temperature fields in cutting tools using laser interferometry

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 4 2021 80 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ условиях работы , однако особенности конструк - ции резца [2] искажают получаемые результаты . Метод с нанесением тензочувствительных покрытий на исследуемый объект непригоден для регистрации динамических деформаций , имеет значительные погрешности измерений и может быть использован только для качествен - ного анализа . Применение метода сеток [3] затруднено для высокопрочных инструментальных материалов из - за сложности определения изменений межуз - ловых расстояний сетки , обусловленной малой деформацией этих материалов . Бесконтактный зеркально - оптический метод , использующий эффект искажения отраженных от деформиру - емого тела линий сетки обладает достаточной чувствительностью лишь при измерении дефор - маций изгиба . Метод муаровых полос весьма трудоемок в связи со сложностью получения и использования растров . Цифровая корреляция изображений [4] дает возможность автоматизи - ровать процесс анализа результатов , но из - за от - носительно низкой чувствительности метода его можно использовать только для исследования деформации обрабатываемого материала . Поляризационно - оптический метод [5] не позволяет проводить эксперименты с реальны - ми инструментальными материалами , а из - за малой теплостойкости оптически активных ма - териалов он может быть применен только на ми - кроскоростях при обработке мягких материалов . Метод фотоупругих покрытий частично решает эти проблемы , однако отслаивание покрытий в зонах с высоким градиентом деформаций приво - дит к увеличению погрешностей измерений . Метод отраженных теневых полос ( метод отраженных каустик ) [6] отличается трудоемко - стью расшифровки получаемых изображений , особенно при сложнонапряженном состоянии . Метод голографической интерферометрии [7] обладает высокой чувствительностью и при - меним к объектам любой формы . При использо - вании двойной экспозиции точность измерения высокая , но отсутствует возможность регистра - ции непрерывных динамических процессов . При реализации метода реального времени не - обходима изоляция исследуемого объекта от по - сторонних вибраций . Метод электронной цифровой спекл - интерферометрии [8] позволяет измерять дефор - мации не только в направлении , нормальном к поверхности исследуемого объекта , но и в его плоскости [9]. Однако при этом разрешающая способность и минимальные размеры исследуе - мой поверхности значительно ограничены . Методом лазерной интерферометрии воз - можна регистрация полей деформаций и напря - жений , имеющих высокий градиент не только на прозрачных моделях , но и на реальных объек - тах . Недостатками метода являются сложность регистрации быстроизменяющихся интерферен - ционных картин при исследовании динамиче - ских процессов и проблемы , возникающие при их расшифровке . Общим преимуществом опти - ческих методов является бесконтактность , высо - кая чувствительность и безынерционность про - цесса измерений . В исследованиях температурного состоя - ния рабочей части инструмента наибольшее распространение получили контактные мето - ды с использованием различного типа термо - пар . Однако с помощью искусственной термо - пары затруднительно измерять температуры в непосредственной близости от зоны контакта обрабатываемого материала с инструментом . Перерезаемые или « бегущие » термопары [10] можно применять лишь для определения харак - тера распределения температур на поверхности инструмента на малых скоростях обработки . Метод полуискусственной термопары трудое - мок , а использование разъемного инструмента искажает температурное поле [11]. Естественная термопара применима лишь для проводящих ма - териалов , позволяет определять только среднее значение температуры в зоне обработки , требу - ет предварительной тарировки и имеет низкую точность . Применение пленочных микропрео - бразователей на основе термометров сопротив - ления [12] не решает проблемы получения поля температур из - за трудности расположения боль - шого количества датчиков на инструменте . Методы , использующие эффект появления окисных пленок в воздушной среде ( цветов по - бежалости ) и необратимых изменений структу - ры материала , в том числе микротвердости , по - зволяют регистрировать только максимальную температуру , которая возникла в процессе экс - перимента . Кроме того , изменения микрострук - туры при нагреве широко используемых ин - струментальных твердых сплавов проявляются