本文針對大型數控機床床身的特點，進行了大型數控機床床身振動時效機理、振動時效工藝和振動時效效果的研究，得到了大型數控機床床身振動時效工藝的工藝規范，提高了機床床身的尺寸穩定性、剛度、強度和機械加工性能等。

 

1 數控機床床身振動時效機理

從材料的應力應變特性角度分析。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力集中。振動時效消除殘余應力的必要條件是動應力（激振力）和殘余應力之和大于材料的屈服極限。若以σa表示動應力，σn表示殘余應力，σs表示屈服極限，則振動時效消除殘余應力的必要條件。在工件內殘余應力的高峰值處將產生局部屈服，引起微小塑性變形，使得工件內部殘余應力高峰值降低和殘余應力重新均勻分布，使工件內原來不穩定的殘余應力得到松弛和勻化；同時，由于包*效應，經過一段時間循環后，工件的屈服極限上升，直到與所受應力相等，工件內部不再產生新的塑性變形，工件的彈性性能得到強化，金屬基體達到強化，增強了抗變形能力，提高了工件尺寸精度穩定性。從位錯理論的微觀角度分析。殘余應力的本質是晶格畸變，而晶格畸變在很大程度上是由位錯引起的。根據能量原理，較小的間隙原子優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，產生滑移，需要足夠的分切應力。所有阻礙位錯滑移的因素均會提高臨界分切應力。在振動時效時，需要加大動應力，以便在振動過程中金屬材料內部的位錯滑移產生微觀塑性變形，使殘余應力得以釋放。若以τa表示外加動應力，τn表示殘余應力，τs表示流變應力，則振動時效消除殘余應力的微觀必要條件可表示為機床床身的應力集中區，絕大部分是在工件的微觀缺陷區，如位錯、空位、夾雜等。當式（2）成立時，將引起金屬內缺陷區大量位錯移動。位錯滑移一開始就相當于晶體開始屈服，工件的自變形就是位錯滑移的結果。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終結果就可減少構件的自變形使尺寸穩定。位錯運動一方面產生位錯增殖及亞結構的變化；另一方面使晶體產生微觀塑性變形。位錯增殖及亞結構的變化將使金屬發生強烈的加工硬化，即繼續塑性變形的抗力增大，強度大大提高，從而提高工件抗變形能力和尺寸穩定性。而金屬晶體的微觀塑性變形將使高殘余應力得以釋放，消除或降低應力集中，達到均化應力的目的。

 

從以上分析可知：當工件受到動應力的作用時，在其內部激起局部應變，應力集中越大的區域產生的應變也越大，結果耗掉了應力峰值，使應力均化并降低。

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