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大型數(shù)控機(jī)床床身振動(dòng)時(shí)效處理
時(shí)間: 2020-04-02 18:24 瀏覽次數(shù)：
大型數(shù)控機(jī)床床身在鑄造和機(jī)械加工等工藝過(guò)程中，由于受熱或受力不均勻，其內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生不同 程度的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在，極人地影響了機(jī)床床身的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度
大型數(shù)控機(jī)床床身在鑄造和機(jī)械加工等工藝過(guò)程中，由于受熱或受力不均勻，其內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生不同
程度的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在，極人地影響了機(jī)床床身的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能
等，嚴(yán)重影響著機(jī)床的裝配和正常使用1
因此，消除機(jī)床床身的殘余應(yīng)力是機(jī)床行業(yè)的一項(xiàng)十分重
要的任務(wù)，必須予以重視。傳統(tǒng)的消除殘余應(yīng)力的時(shí)效方法有熱時(shí)效和自然時(shí)效。振動(dòng)時(shí)效技術(shù)
(VSR亠vra陌ReD是繼熱時(shí)效和自然時(shí)效后的一項(xiàng)環(huán)保型新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是美國(guó)著名物
理學(xué)家StrattJW提出的，其基本思想是通過(guò)對(duì)應(yīng)力工件施以循環(huán)載荷，使工件內(nèi)應(yīng)力釋放，從而使工件
殘余應(yīng)力降低，達(dá)到時(shí)效之目的
。由于振動(dòng)時(shí)效具有投資少、生產(chǎn)周期短、使用方便、降低成本、操作簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化
等特點(diǎn)，是目前最好的時(shí)效方法。
等特點(diǎn)，是目前最好的時(shí)效方法。
本文針對(duì)大型數(shù)控機(jī)床床身的特點(diǎn)，進(jìn)行了大型數(shù)控機(jī)床床身振動(dòng)時(shí)效機(jī)理、振動(dòng)時(shí)效工藝和振動(dòng)
時(shí)效效果的研究，得到了大型數(shù)控機(jī)床床身振動(dòng)時(shí)效工藝的工藝規(guī)范，提高了機(jī)床床身的尺寸穩(wěn)定性、
剛度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能等。
1大型數(shù)控機(jī)床床身振動(dòng)時(shí)效機(jī)理
從材料的應(yīng)力應(yīng)變特性角度分析。工程上采用的材料都不是理想的彈性體，其內(nèi)部存在著不同類(lèi)
型的微觀缺陷，鑄鐵中更是存在著大量形狀各異的切割金屬基體的石墨，其中的微觀缺陷附近都存在著
不同程度的應(yīng)力集中。振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力的必要條件是動(dòng)應(yīng)力謐振力）和殘余應(yīng)力之和大于材
料的屈服極限。若以。表示動(dòng)應(yīng)力，。表示殘余應(yīng)力，。、表示屈服極限，則振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力的
纟必要條件可表示為
0+0：0、
當(dāng)式（1)成立時(shí)，在工件內(nèi)殘余應(yīng)力的高峰值處將產(chǎn)生局部屈服，引起微小塑性變形，使得工件內(nèi)
部殘余應(yīng)力高峰值降低和殘余應(yīng)力重新均勻分布，振動(dòng)時(shí)效設(shè)備使工件內(nèi)原來(lái)不穩(wěn)定的殘余應(yīng)力得到松弛和勻化；同
時(shí)，由于包辛格效應(yīng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間循環(huán)后，工件的屈服極限上升，直到與所受應(yīng)力相等，工件內(nèi)部不再
產(chǎn)生新的塑性變形，工件的彈性性能得到強(qiáng)化，金屬基體達(dá)到強(qiáng)化，增強(qiáng)了抗變形能力，提高了工件尺寸
精度穩(wěn)定性。
從位錯(cuò)理論的微觀角度分析。殘余應(yīng)力的本質(zhì)是品格畸變，而品格畸變?cè)诤艽蟪潭壬鲜怯晌诲e(cuò)引
起的。根據(jù)能量原理，較小的間隙原子優(yōu)先處在位錯(cuò)旁的空洞里，它們起著釘住位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)滑移的
作用。如果要位錯(cuò)脫出釘錨，產(chǎn)生滑移，需要足夠的分切應(yīng)力。所有阻礙位錯(cuò)滑移的因素均會(huì)提高臨界
作用。如果要位錯(cuò)脫出釘錨，產(chǎn)生滑移，需要足夠的分切應(yīng)力。所有阻礙位錯(cuò)滑移的因素均會(huì)提高臨界
分切應(yīng)力。在振動(dòng)時(shí)效時(shí)，需要加大動(dòng)應(yīng)力，振動(dòng)時(shí)效設(shè)備以便在振動(dòng)過(guò)程中金屬材料內(nèi)部的位錯(cuò)滑移產(chǎn)生微觀塑性
變形，使殘余應(yīng)力得以釋放。若以表示外加動(dòng)應(yīng)力，切表示殘余應(yīng)力，“表示流變應(yīng)力，則振動(dòng)時(shí)效
消除殘余應(yīng)力的微觀必要條件可表示為鄺
（2）
機(jī)床床身的應(yīng)力集中區(qū)，絕人部分是在工件的微觀缺陷區(qū)，如位錯(cuò)、空位、夾雜等。當(dāng)式（2）成立
時(shí)，將引起金屬內(nèi)缺陷區(qū)大量位錯(cuò)移動(dòng)。位錯(cuò)滑移一開(kāi)始就相當(dāng)于晶體開(kāi)始屈服，工件的自變形就是位
錯(cuò)滑移的結(jié)果。振動(dòng)時(shí)效如果有某種方式使易動(dòng)位錯(cuò)先滑移，余下位錯(cuò)不易滑移，其最終結(jié)果就可減少構(gòu)件的自
變形使尺寸穩(wěn)定。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)一方面產(chǎn)生位錯(cuò)增殖及亞結(jié)構(gòu)的變化；振動(dòng)時(shí)效另一方面使晶體產(chǎn)生微觀塑性變形。
位錯(cuò)增殖及亞結(jié)構(gòu)的變化將使金屬發(fā)生強(qiáng)烈的加工硬化，即繼續(xù)塑性變形的抗力增大，強(qiáng)度大大提高，
從而提高工件抗變形能力和尺寸穩(wěn)定性。而金屬晶體的微觀塑性變形將使高殘余應(yīng)力得以釋放，消除
或降低應(yīng)力集中，達(dá)到均化應(yīng)力的目的。
從以上分析可知．當(dāng)工件受到動(dòng)應(yīng)力的作用時(shí)，在其內(nèi)部激起局部應(yīng)變，應(yīng)力集中越大的區(qū)域，產(chǎn)生
的應(yīng)變也越大，結(jié)果振動(dòng)時(shí)效耗掉了應(yīng)力峰值，使應(yīng)力均化并降低。
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