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機械社區(qū)

標題: 振動時效消除機床鑄造應(yīng)力 [打印本頁]

作者: 你總是說有蚊子 時間: 2018-8-31 11:34
標題: 振動時效消除機床鑄造應(yīng)力
數(shù)控機床床身在鑄造和機械加工等工藝過程中,，由于受熱或受力不均勻,，其內(nèi)部都會產(chǎn)生不同程度的殘余應(yīng)力,。殘余應(yīng)力的存在，極大地影響了機床床身的尺寸穩(wěn)定性,、剛度、強度和機械加工性能等，嚴重影響著機床的裝配和正常使用,。振動時效技術(shù)是繼熱時效和自然時效后的一項環(huán)保型新技術(shù),。基本思想是通過對應(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，達到時效之目的,。

　　本文針對大型數(shù)控機床床身的特點,，進行了大型數(shù)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(shù)控機床床身振動時效工藝的工藝規(guī)范,，提高了機床床身的尺寸穩(wěn)定性、剛度,、強度和機械加工性能等,。

　　1 數(shù)控機床床身振動時效機理

　　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,。
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,，由于包辛格效應(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(wěn)定性,。

　　機床床身的應(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,，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,，其最終結(jié)果就可減少構(gòu)件的自變形使尺寸穩(wěn)定,。位錯運動一方面產(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)生強烈的加工硬化,，即繼續(xù)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(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,，達到均化應(yīng)力的目的,。
　　從以上分析可知：當工件受到動應(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,。

　　2數(shù)控機床床身振動時效工藝

　　振動時效的大型數(shù)控機床床身特點如下：
（1）其機床床身的結(jié)構(gòu)較長,；
（2）機床床身內(nèi)部的加強筋較多；
（3）機床床身在鑄造過程中,，導軌面朝下,，澆注口和冒口在兩端；
（4）由于機床床身鑄造后變形量較大,，則鑄造時給粗加工留有較大的加工余量,。數(shù)控機床的床身為鑄件，由于機床床身在鑄造及粗加工后,，存在有殘余應(yīng)力,，且殘余應(yīng)力不穩(wěn)定性，造成應(yīng)力松弛和應(yīng)力的再分布,，使工件產(chǎn)生變形,，影響機床精度，因此需要在粗加工后進行振動時效處理消除殘余應(yīng)力,。
振動時效是基于諧波共振原理,。在振動時效過程中工件處在外部激振器激振力的持續(xù)作用下,，零件處于“受迫振動”時的一個特殊狀態(tài),，即在激振器所產(chǎn)生的周期性外力的作用下使零件產(chǎn)生共振,，從而使工件的殘余應(yīng)力得到部分消除和均布，從而達到時效的目的,。

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HK振動時效消除機床導軌應(yīng)力

振動時效工藝方案的確定包括以下6個方面的內(nèi)容：（1）支撐點的選擇,；（2）激振點的選擇；（3）傳感器安放位置,；（4）主振頻率的確定,；（5）激振力的大小,；（6）振動時間的確定,。

　　2.1支撐點的選擇
　　機床床身的支撐選用4個橡膠墊作支撐，支撐點選擇在機床床身振動的節(jié)線處,。選擇節(jié)線處作支撐點,，以避免零件和支撐物在振動時因相互撞擊而消耗能量和產(chǎn)生噪音，同時可以減小能量,，獲得較大的振幅,。其方法是在振動時，在機床床身的導軌面上拋撒砂子,，砂子聚集處位置為節(jié)線位置,，將位置作為支撐點。

　　2.2 激振點和傳感器位置選擇
　　當對工件進行振動時,，其振動值最大處稱為波峰,。激振器夾持在工件波峰處，這樣激振器即可以最小能量激發(fā)工件產(chǎn)生較大振動,。傳感器放置在另一波峰處有利于振動信號的拾取,，因為傳感器所拾取的信號一般需經(jīng)放大器放大后才能進行后續(xù)處理。圖1所示是將激振器剛性地固定在床頭箱部位一邊的波峰處,，傳感器固定在遠離激振器且振幅較大的床身靠端部的平面導軌上

　　2.3 主振頻率的確定
　　激振頻率的選擇與工件本身的形狀,、重量、材質(zhì)和剛性等因素有關(guān),。機床床身的固有頻率用振動時效設(shè)備的掃頻功能來確定,。在掃頻的過程中，工件有時候會出現(xiàn)幾個共振峰,。在一般情況下,，時效處理應(yīng)選擇在一階亞共振區(qū)進行，亞共振區(qū)是指一階共振峰的前沿,，即最大加速度值的1/3～2/3處,，這一點的頻率就是振動主頻率，這樣不會對工件造成疲勞損傷,，相反還會提高工件的疲勞壽命,。

　　2.4激振力的確定
　　激振力的大小通過調(diào)節(jié)偏心距e獲得,，所以振動時效是簡諧激勵下的受迫振動。機床床身內(nèi)部動應(yīng)力的大小除與激振力的大小有關(guān)外,，還與振型,、頻率等有關(guān)，即與機床床身的剛度和振動時的支撐狀態(tài)有關(guān),，也就是說當激振頻率和振型為機床床身的某價固有頻率和振型時,，才可以發(fā)生共振，獲得較大振幅,，相應(yīng)的動應(yīng)力也較大,，降低殘余應(yīng)力的效果也較好。根據(jù)振動時效機理,，確定激振力大小的原則是激振器產(chǎn)生的動應(yīng)力的幅值與殘余應(yīng)力之和應(yīng)稍大于機床床身的屈服強度,，而動應(yīng)力的值應(yīng)小于疲勞極限。

　　3 結(jié)束語
　　利用振動時效消除機床床身鑄件殘余應(yīng)力長期實踐表明,，振動時效能有效地消除和均化機床床身的殘余應(yīng)力,，并取得明顯的效果；振動時效工藝大大縮短了機床床身的制造時間,，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益,，解決了制造過程的變形問題，提高了機械制造質(zhì)量,。

作者: 你總是說有蚊子 時間: 2018-8-31 11:36
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振動時效消除應(yīng)力有廣泛的應(yīng)用但一定按照廠家指導和說明書操作否則將達不到效果

作者: 游風曳雨 時間: 2018-8-31 11:46
時效處理是一種去應(yīng)力處理,分自然時效和人工時效兩種：
自然時效是將工件放在室外等自然條件下.使工件內(nèi)部應(yīng)力自然釋放從而使殘余應(yīng)力消除或減少,。
人工時效是人為的方法，一般是加熱或是冰冷處理消除或減小淬火后工件內(nèi)的微觀應(yīng)力,、機械加工殘余應(yīng)力,，防止變形及開裂。穩(wěn)定組織以穩(wěn)定零件形狀及尺寸,。
人工時效比自然時效節(jié)省時間,，殘余應(yīng)力去除較為徹底，但相比自然時效應(yīng)力釋放不徹底,。
好的機床還是自然時效

作者: 眸上有傷痕 時間: 2018-8-31 16:07
自然時效是好,，就是時間周期太長了。現(xiàn)在都追求的是效率,，采用自然時效的是很少了啊

作者: eddyjay 時間: 2018-8-31 16:40
自然時效是里面效果最好的

作者: 你總是說有蚊子 時間: 2018-9-10 09:05
振動首時效在機床生產(chǎn)中也使用的很多了特別是頻譜諧波的振動時效技術(shù) 是經(jīng)過很多使用者試驗過的頻譜諧波

作者: 你總是說有蚊子 時間: 2018-9-10 09:06
http://yingli.huawin.com/vsrgy/164.html 了解一下

作者: 復(fù)活節(jié)的微笑 時間: 2018-9-14 14:44
學習~

作者: 你總是說有蚊子 時間: 2018-9-18 08:23
機床消除鑄造應(yīng)力仍然是不可缺少的一個環(huán)節(jié)

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