数控机床床身振动时效工艺方案的确定

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使用JH振动时效设备消除残余应力。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，*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*件产生共振，从而使工件的残余应力得到部分消除和均化，从而达到时效的目的。

数控机床床身振动时效工艺方案的确定包括以下几个方面的内容：支撑点的选择；激振点的选择；传感器安放位置；主振频率的确定；激振力的大小；振动时间的确定。

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*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、激振点和传感器位置选择

当对工件进行振动时，其振动值*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*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。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。

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JH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*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。

4、激振力的确定

激振力的大小通过调节偏心距获得，所以振动时效是简谐激励下的受迫振动。机床床身内部动应力的大小除与激振力的大小有关外，还与振型、频率等有关，即与机床床身的刚度和振动时的支撑状态有关，也就是说当激振频率和振型为机床床身的某价固有频率和振型时，才可以发生共振，获得较大振幅，相应的动应力也较大，降低残余应力的效果也较好。根据振动时效机理，确定激振力大小的原则是激振器产生的动应力的幅值与残余应力之和应稍大于机床床身的屈服强度，而动应力的值应小于疲劳*限。

5、振动时间的确定 

在振动时效的处理过程中，随着残余应力的降低和匀化，工件的共振频率及振幅（或动应力）等均随之变化，当残余应力的降低和匀化过程完成后，这些参数也随之稳定，这样振动时效的时间可由这些参数的变化情况来确定。

利用振动时效消除机床床身铸件残余应力长期实践表明，JH振动时效设备能有效地消除和均化机床床身的残余应力，并取得明显的效果；JH振动时效设备大大缩短了机床床身的制造时间，提高了生产效率和经济效益，解决了制造过程的变形问题，提高了机械制造质量。