供应华云振动去应力设备 振动时效装置 全自动振动时效仪

数控机床床身在铸造和机械加工等工艺过程中，由于受热或受力不均匀，其内部都会产生不同程度的残余应力。残余应力的存在，极大地影响了机床床身的尺寸稳定性、刚度、强度和机械加工性能等，严重影响着机床的装配和正常使用。振动时效技术是继热时效和自然时效后的一项环保型新技术。基本思想是通过对应力工件施以循环载荷，使工件内应力释放，从而使工件残余应力降低，达到时效之目的。

 

  本文针对大型数控机床床身的特点，进行了大型数控机床床身振动时效机理、振动时效工艺和振动时效效果的研究，得到了大型数控机床床身振动时效工艺的工艺规范，提高了机床床身的尺寸稳定性、刚度、强度和机械加工性能等。 

  从材料的应力应变特性角度分析。工程上采用的材料都不是理想的弹性体，其内部存在着不同类型的微观缺陷，铸铁中更是存在着大量形状各异的切割金属基体的石墨，其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中。振动时效消除残余应力的必要条件是动应力（激振力）和残余应力之和大于材料的屈服极限。
在工件内残余应力的高峰值处将产生局部屈服，引起微小塑性变形，使得工件内部残余应力高峰值降低和残余应力重新均匀分布，使工件内原来不稳定的残余应力得到松弛和均化；同时，由于包辛格效应，经过一段时间循环后，工件的屈服极限上升，直到与所受应力相等，工件内部不再产生新的塑性变形，工件的弹性性能得到强化，金属基体达到强化，增强了抗变形能力，提高了工件尺寸精度稳定性。

 

机床床身的应力集中区，绝大部分是在工件的微观缺陷区，如位错、空位、夹杂等，引起金属内缺陷区大量位错移动。位错滑移一开始就相当于晶体开始屈服，工件的自变形就是位错滑移的结果。如果有某种方式使易动位错先滑移，余下位错不易滑移，其最终结果就可减少构件的自变形使尺寸稳定。位错运动一方面产生位错增殖及亚结构的变化；另一方面使晶体产生微观塑性变形。位错增殖及亚结构的变化将使金属发生强烈的加工硬化，即继续塑性变形的抗力增大，强度大大提高，从而提高工件抗变形能力和尺寸稳定性。而金属晶体的微观塑性变形将使高残余应力得以释放，消除或降低应力集中，达到均化应力的目的。 
  从以上分析可知：当工件受到动应力的作用时，在其内部激起局部应变，应力集中越大的区域产生的应变也越大，结果耗掉了应力峰值，使应力均化并降低。
 
  2数控机床床身振动时效工艺 
  振动时效的大型数控机床床身特点如下：
（1）其机床床身的结构较长；
（2）机床床身内部的加强筋较多；
（3）机床床身在铸造过程中，导轨面朝下，浇注口和冒口在两端；
（4）由于机床床身铸造后变形量较大，则铸造时给粗加工留有较大的加工余量。数控机床的床身为铸件，由于机床床身在铸造及粗加工后，存在有残余应力，且残余应力不稳定性，造成应力松弛和应力的再分布，使工件产生变形，影响机床精度，因此需要在粗加工后进行振动时效处理消除残余应力。
振动时效是基于谐波共振原理。在振动时效过程中工件处在外部激振器激振力的持续作用下，零件处于“受迫振动”时的一个特殊状态，即在激振器所产生的周期性外力的作用下使零件产生共振，从而使工件的残余应力得到部分消除和均布，从而达到时效的目的。

振动时效工艺方案的确定包括以下6个方面的内容： （1）支撑点的选择； （2）激振点的选择； （3）传感器安放位置； （4）主振频率的确定； （5）激振力的大小； （6）振动时间的确定。 
  2.1支撑点的选择 
  机床床身的支撑选用4个橡胶垫作支撑，支撑点选择在机床床身振动的节线处。选择节线处作支撑点，以避免零件和支撑物在振动时因相互撞击而消耗能量和产生噪音，同时可以减小能量，获得较大的振幅。其方法是在振动时，在机床床身的导轨面上抛撒砂子，砂子聚集处位置为节线位置，将位置作为支撑点。 
  2.2 激振点和传感器位置选择 
  当对工件进行振动时，其振动值Z大处称为波峰。激振器夹持在工件波峰处，这样激振器即可以Z小能量激发工件产生较大振动。传感器放置在另一波峰处有利于振动信号的拾取，因为传感器所拾取的信号一般需经放大器放大后才能进行后续处理。图1所示是将激振器刚性地固定在床头箱部位一边的波峰处，传感器固定在远离激振器且振幅较大的床身靠端部的平面导轨上 
  2.3 主振频率的确定 
  激振频率的选择与工件本身的形状、重量、材质和刚性等因素有关。机床床身的固有频率用振动时效设备的扫频功能来确定。在扫频的过程中，工件有时候会出现几个共振峰。在一般情况下，时效处理应选择在一阶亚共振区进行，亚共振区是指一阶共振峰的前沿，即Z大加速度值的1/3～2/3处，这一点的频率就是振动主频率，这样不会对工件造成疲劳损伤，相反还会提高工件的疲劳寿命。