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，其内部会产生不同程度的残余应力。残余应力的存在，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。振动时效技术是一项环保型新技术，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和均化，达到时效目的。

针对大型数控机床床身的特点，结合数控机床床身振动时效机理，确定振动时效的工艺方案，对数控机床使用JH振动时效设备进行处理。验证JH振动时效设备对数控机床床身制造的作用。

数控机床床身振动时效机理

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*限。若以σa表示动应力，σn表示残余应力，σs表示屈服*限，则振动时效消除残余应力的必要条件为

σa+σn≥σs  （1）

当式（1）成立时，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匀化；同时，由于包辛格效应，经过一段时间循环后，工件的屈服*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。

从位错理论的微观角度分析：

残余应力的本质是晶格畸变，而晶格畸变在很大程度上是由位错引起的。根据能量原理，较小的间隙原子优先处在位错旁的空洞里，它们起着钉住位错，阻碍位错滑移的作用。如果要位错脱出钉锚，产生滑移，需要足够的分切应力。所有阻碍位错滑移的因素均会提高临界分切应力。在振动时效时，需要加大动应力，以便在振动过程中金属材料内部的位错滑移产生微观塑性变形，使残余应力得以释放。若以τa表示外加动应力，τn表示残余应力，τs表示流变应力，则振动时效消除残余应力的微观必要条件可表示

τa+τn≥τs  （2）

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。当式（2）成立时，将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*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*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：当数控机床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。

经JH振动时效设备处理，有效地消除和均化机床床身的残余应力，缩短机床床身的制造时间，解决数控机床床身制造过程中的变形问题，提高大型数控机床床身的尺寸稳定性、精度、刚度、强度和机械加工性能等。JH振动时效设备价格及选型方案，欢迎来电南京聚航科技有限公司。