本文針對大型數(shù)控機(jī)床床身的特點(diǎn)，進(jìn)行了大型數(shù)控機(jī)床床身振動時效機(jī)理、振動時效工藝和振動時效效果的研究，得到了大型數(shù)控機(jī)床床身振動時效工藝的工藝規(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 數(shù)控機(jī)床床身振動時效機(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。振動時效消除殘余應(yīng)力的必要條件是動應(yīng)力（激振力）和殘余應(yīng)力之和大于材料的屈服極限。若以σa表示動應(yīng)力，σn表示殘余應(yīng)力，σs表示屈服極限，則振動時效消除殘余應(yīng)力的必要條件。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，使工件內(nèi)原來不穩(wěn)定的殘余應(yīng)力得到松弛和勻化；同時，由于包*效應(yīng)，經(jīng)過一段時間循環(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。從位錯理論的微觀角度分析。殘余應(yīng)力的本質(zhì)是晶格畸變，而晶格畸變在很大程度上是由位錯引起的。根據(jù)能量原理，較小的間隙原子優(yōu)先處在位錯旁的空洞里，它們起著釘住位錯，阻礙位錯滑移的作用。如果要位錯脫出釘錨，產(chǎn)生滑移，需要足夠的分切應(yīng)力。所有阻礙位錯滑移的因素均會提高臨界分切應(yīng)力。在振動時效時，需要加大動應(yīng)力，以便在振動過程中金屬材料內(nèi)部的位錯滑移產(chǎn)生微觀塑性變形，使殘余應(yīng)力得以釋放。若以τa表示外加動應(yīng)力，τn表示殘余應(yīng)力，τs表示流變應(yīng)力，則振動時效消除殘余應(yīng)力的微觀必要條件可表示為機(jī)床床身的應(yīng)力集中區(qū)，絕大部分是在工件的微觀缺陷區(qū)，如位錯、空位、夾雜等。當(dāng)式（2）成立時，將引起金屬內(nèi)缺陷區(qū)大量位錯移動。位錯滑移一開始就相當(dāng)于晶體開始屈服，工件的自變形就是位錯滑移的結(jié)果。如果有某種方式使易動位錯先滑移，余下位錯不易滑移，其zui終結(jié)果就可減少構(gòu)件的自變形使尺寸穩(wěn)定。位錯運(yùn)動一方面產(chǎn)生位錯增殖及亞結(jié)構(gòu)的變化；另一方面使晶體產(chǎn)生微觀塑性變形。位錯增殖及亞結(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)工件受到動應(yīng)力的作用時，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)果耗掉了應(yīng)力峰值，使應(yīng)力均化并降低。

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