在數控(kong)機(ji)床制造(zao)過(guo)程中，殘(can)余應力(li)會(hui)嚴(yan)重(zhong)的影響數控(kong)機(ji)床的*部(bu)件的性(xing)能(neng)。南京聚航(hang)科技(ji)有限公(gong)司(si)針對(dui)殘余應力(li)的形成(cheng)原因(yin)進行簡單分(fen)析(xi)。
鑄造殘(can)余應力(li)分(fen)析(xi)
由於*件的結(jie)構不(bu)對(dui)稱，鑄件各(ge)部(bu)分(fen)在凝固(gu)過(guo)程中冷卻(que)、收(shou)縮通(tong)常(chang)很不(bu)均(jun)勻(yun)，有(you)些(xie)金(jin)屬(shu)材料還會產生相變(bian)，同(tong)時(shi)鑄件由於砂型(xing)的束(shu)縛(fu)而(er)導(dao)致冷卻(que)收(shou)縮過(guo)程受到(dao)阻礙(ai)，這些因素(su)會分(fen)別產生熱應(ying)力、相(xiang)變(bian)應(ying)力(li)和機(ji)械阻(zu)礙應(ying)力，統稱(cheng)為(wei)鑄造應(ying)力。其中，熱(re)應(ying)力往(wang)往(wang)成(cheng)為(wei)殘余應力(li)；相(xiang)變(bian)應(ying)力(li)可(ke)能(neng)是暫(zan)時(shi)的，也(ye)可(ke)能(neng)*終(zhong)成(cheng)為(wei)殘余應力(li)；機(ji)械阻(zu)礙應(ying)力則(ze)通(tong)常(chang)是暫(zan)時(shi)的，隨(sui)鑄件落砂而(er)自行消(xiao)失。
對於數控(kong)機(ji)床而(er)言，床身(shen)、工(gong)作臺、立(li)柱等通(tong)常(chang)為鑄造件，作為後續裝(zhuang)配(pei)工(gong)序(xu)的基(ji)礎(chu)，如(ru)果(guo)這些鑄件的殘(can)余應力(li)不(bu)能(neng)得到很(hen)好(hao)的消(xiao)除，將(jiang)會直接(jie)影響後續裝(zhuang)配(pei)過(guo)程以(yi)及(ji)使用過(guo)程中數控(kong)機(ji)床整機(ji)的精(jing)度、精(jing)度壽命(ming)和可(ke)*性(xing)。由於鑄件殘余應力(li)得不(bu)到(dao)有效(xiao)消(xiao)除，在機(ji)床使用壹段時間時(shi)後，*件中的殘(can)余應力(li)鑄件釋(shi)放，會造成(cheng)大(da)件的幾(ji)何變(bian)形，從(cong)而(er)使加工出的工(gong)件不(bu)合(he)格(ge)，機(ji)床工(gong)作(zuo)精(jing)度降低。
熱處理殘(can)余應力(li)分(fen)析(xi)
在進行淬火等(deng)熱處(chu)理(li)工(gong)藝時(shi)，工(gong)件各(ge)部(bu)分(fen)會由(you)於(yu)溫(wen)度梯(ti)度、金(jin)屬(shu)相(xiang)變(bian)等(deng)原因(yin)產生殘余應力(li)。在(zai)加熱以(yi)及(ji)冷卻(que)過(guo)程中，工(gong)件由表及(ji)裏往(wang)往(wang)會形成(cheng)溫(wen)度梯(ti)度，使得工件表裏因膨(peng)脹(zhang)、收(shou)縮不(bu)壹致產生殘余應力(li)。同(tong)時(shi)，在(zai)熱處(chu)理(li)過(guo)程中工(gong)件材料發生不(bu)均(jun)勻(yun)相(xiang)變(bian)，各(ge)部(bu)分(fen)材料因比(bi)容(rong)的差(cha)異(yi)在冷卻(que)後*終(zhong)形成(cheng)殘(can)余應力(li)。
主軸、絲杠、導(dao)軌等是影響數控(kong)機(ji)床工(gong)作(zuo)精(jing)度的關(guan)鍵(jian)*部(bu)件，為了(le)獲得良好(hao)的工(gong)作(zuo)性(xing)能(neng)，通(tong)常(chang)需要(yao)對其(qi)進行多種熱處(chu)理工(gong)序(xu)，其(qi)中在(zai)工(gong)件淬火後(hou)，通過(guo)回火(huo)可(ke)以(yi)調整組(zu)織(zhi)穩定性，使淬火殘(can)余應力(li)得到松(song)弛(chi)甚(shen)至(zhi)消(xiao)除，防止(zhi)因(yin)工(gong)件在使用過(guo)程中產生變(bian)形而(er)影響機(ji)床的精(jing)度壽命(ming)及(ji)可(ke)*性(xing)。
焊接(jie)殘余應力(li)分(fen)析(xi)
在焊接(jie)過(guo)程中，焊接(jie)區域以(yi)遠高於附(fu)近(jin)區域(yu)的溫(wen)度被(bei)急(ji)劇加熱融(rong)化(hua)。加熱時(shi)焊接(jie)區域受(shou)熱(re)膨脹(zhang)，因(yin)周圍低溫(wen)區域(yu)的約(yue)束(shu)而(er)形成(cheng)塑(su)性(xing)壓縮，冷卻(que)過(guo)程焊接(jie)區域的冷卻(que)收(shou)縮受(shou)到周圍區(qu)域(yu)的約(yue)束(shu)形成(cheng)殘(can)余拉應力，附(fu)近(jin)區域(yu)形成(cheng)殘(can)余壓應(ying)力(li)。同(tong)時(shi)，組(zu)織(zhi)轉變(bian)也(ye)會(hui)形成(cheng)殘(can)余應力(li)。
在焊接(jie)過(guo)程中，沿(yan)著(zhe)焊縫(feng)逐漸加熱和冷卻(que)，使得焊件各(ge)部(bu)位(wei)產生溫(wen)度梯(ti)度，由(you)此(ci)產生不(bu)均(jun)勻(yun)塑(su)性(xing)變(bian)形而(er)導(dao)致熱應力。其間，金(jin)屬(shu)組(zu)織(zhi)發生轉變(bian)，將(jiang)引起相(xiang)變(bian)應(ying)力(li)。焊接(jie)前的工(gong)序(xu)產生的應(ying)力(li)稱(cheng)為(wei)間接(jie)應力(li)，其與焊接(jie)應力疊(die)加，對焊件變(bian)形產生額外(wai)的影響。
焊接(jie)工藝因(yin)制造(zao)周(zhou)期(qi)短(duan)、結(jie)構設計靈(ling)活等優點(dian)，主要(yao)應用於床身(shen)、立(li)柱、罩(zhao)殼(ke)等(deng)結構的加工。而(er)且在(zai)大(da)型機(ji)床上(shang)，以(yi)鋼(gang)板焊接(jie)結構代替(ti)鑄造床身(shen)的趨(qu)勢(shi)不(bu)斷(duan)擴大(da)。但是，由(you)於(yu)床身(shen)焊接(jie)結構中很(hen)容(rong)易產生較大(da)的焊接(jie)殘余應力(li)，會(hui)嚴(yan)重(zhong)影響機(ji)床制造(zao)過(guo)程的精(jing)度以(yi)及(ji)焊接(jie)結構的使用性能(neng)，導(dao)致機(ji)床在(zai)使用過(guo)程中因(yin)易(yi)發生變(bian)形而(er)降低機(ji)床的工(gong)作(zuo)精(jing)度。
壓力加工殘(can)余應力(li)分(fen)析(xi)
壓力加工可(ke)以(yi)分(fen)為熱(re)成(cheng)形和冷成(cheng)形兩種。熱成(cheng)形壓(ya)力(li)加工過(guo)程中，工(gong)件各(ge)部(bu)分(fen)由於(yu)受(shou)力不(bu)均(jun)導(dao)致不(bu)均(jun)勻(yun)的塑(su)性(xing)變(bian)形，冷卻(que)時存(cun)在(zai)溫(wen)度梯(ti)度導(dao)致收(shou)縮不(bu)均(jun)勻(yun)而(er)產生熱應(ying)力，合(he)適(shi)的溫(wen)度條(tiao)件下還可(ke)能(neng)發生組(zu)織(zhi)轉變(bian)，這些因素(su)都(dou)能(neng)形成(cheng)殘(can)余應力(li)，其(qi)中熱(re)應(ying)力為(wei)主要(yao)因(yin)素(su)。冷成(cheng)形過(guo)程在再(zai)結(jie)晶(jing)溫(wen)度以(yi)下進行，因(yin)而(er)基本(ben)不(bu)會(hui)產生熱應(ying)力，然(ran)而(er)因為(wei)不(bu)均(jun)勻(yun)的塑(su)性(xing)變(bian)形而(er)產生的殘(can)余應力(li)很(hen)大(da)。
由鍛造制備(bei)的機(ji)床主(zhu)軸毛(mao)坯，在熱(re)變(bian)形壓(ya)力(li)加工過(guo)程中除了(le)因不(bu)均(jun)勻(yun)塑(su)性(xing)變(bian)形、熱(re)應(ying)力、組(zu)織(zhi)相變(bian)產生殘余應力(li)外(wai)，還(hai)可(ke)能(neng)由(you)於表層金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)脫碳(tan)導(dao)致成(cheng)分(fen)改變(bian)而(er)形成(cheng)殘(can)余應力(li)。因(yin)而(er)，在對(dui)機(ji)床主(zhu)軸進行工(gong)藝規劃時(shi)需要(yao)特(te)別註(zhu)意針對(dui)這些因素(su)采取(qu)措(cuo)施(shi)消(xiao)除殘余應力(li)。
切削加工殘(can)余應力(li)分(fen)析(xi)
在切削加工的過(guo)程中，工(gong)件與刀具接觸(chu)的部(bu)分(fen)會產生塑(su)性(xing)變(bian)形。這種變(bian)形取(qu)決(jue)於加工方式和加工條(tiao)件，是由(you)各(ge)種原因(yin)所(suo)造成(cheng)的變(bian)形的疊(die)加，同時(shi)受(shou)到工(gong)件材料和刀具之間摩(mo)擦接(jie)觸(chu)產生的熱(re)影響。尤其(qi)磨削(xue)時的發熱(re)溫(wen)度遠高於壹般切削工(gong)藝，甚(shen)至(zhi)有(you)可(ke)能(neng)使工(gong)件表面因相(xiang)變(bian)而(er)產生殘余應力(li)。因(yin)此(ci)，在(zai)工件的加工表(biao)面(mian)薄層上(shang)，存(cun)在(zai)著(zhe)相當(dang)大的殘(can)余應力(li)。
數控(kong)機(ji)床的導(dao)軌面、工作臺面等重(zhong)要(yao)結合(he)面(mian)的精(jing)度壽命(ming)對(dui)於機(ji)床工(gong)作(zuo)精(jing)度的影響不(bu)言而(er)喻(yu)，對(dui)這些工件進行大(da)余量(liang)切削會(hui)產生顯(xian)著的殘(can)余應力(li)，然(ran)而(er)對此(ci)並未在(zai)生產中引起關(guan)註(zhu)，有必要(yao)對數控(kong)機(ji)床重(zhong)要(yao)結合(he)面(mian)在(zai)機(ji)加工過(guo)程中產生的殘(can)余應力(li)進行檢(jian)測、評估並(bing)采取合(he)適(shi)的消(xiao)除措(cuo)施(shi).
