在數(shù)控機床制造過程中，殘余應(yīng)力會嚴重的影響數(shù)控機床的*部件的性能。南京聚航科技有限公司針對殘余應(yīng)力的形成原因進行簡單分析。

鑄造殘余應(yīng)力分析

由于*件的結(jié)構(gòu)不對稱，鑄件各部分在凝固過程中冷卻、收縮通常很不均勻，有些金屬材料還會產(chǎn)生相變，同時鑄件由于砂型的束縛而導(dǎo)致冷卻收縮過程受到阻礙，這些因素會分別產(chǎn)生熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機械阻礙應(yīng)力，統(tǒng)稱為鑄造應(yīng)力。其中，熱應(yīng)力往往成為殘余應(yīng)力；相變應(yīng)力可能是暫時的，也可能*終成為殘余應(yīng)力；機械阻礙應(yīng)力則通常是暫時的，隨鑄件落砂而自行消失。

對于數(shù)控機床而言，床身、工作臺、立柱等通常為鑄造件，作為后續(xù)裝配工序的基礎(chǔ)，如果這些鑄件的殘余應(yīng)力不能得到很好的消除，將會直接影響后續(xù)裝配過程以及使用過程中數(shù)控機床整機的精度、精度壽命和可*性。由于鑄件殘余應(yīng)力得不到有效消除，在機床使用一段時間時后，*件中的殘余應(yīng)力鑄件釋放，會造成大件的幾何變形，從而使加工出的工件不合格，機床工作精度降低。

熱處理殘余應(yīng)力分析

在進行淬火等熱處理工藝時，工件各部分會由于溫度梯度、金屬相變等原因產(chǎn)生殘余應(yīng)力。在加熱以及冷卻過程中，工件由表及里往往會形成溫度梯度，使得工件表里因膨脹、收縮不一致產(chǎn)生殘余應(yīng)力。同時，在熱處理過程中工件材料發(fā)生不均勻相變，各部分材料因比容的差異在冷卻后*終形成殘余應(yīng)力。

主軸、絲杠、導(dǎo)軌等是影響數(shù)控機床工作精度的關(guān)鍵*部件，為了獲得良好的工作性能，通常需要對其進行多種熱處理工序，其中在工件淬火后，通過回火可以調(diào)整組織穩(wěn)定性，使淬火殘余應(yīng)力得到松弛甚至消除，防止因工件在使用過程中產(chǎn)生變形而影響機床的精度壽命及可*性。

焊接殘余應(yīng)力分析

在焊接過程中，焊接區(qū)域以遠高于附近區(qū)域的溫度被急劇加熱融化。加熱時焊接區(qū)域受熱膨脹，因周圍低溫區(qū)域的約束而形成塑性壓縮，冷卻過程焊接區(qū)域的冷卻收縮受到周圍區(qū)域的約束形成殘余拉應(yīng)力，附近區(qū)域形成殘余壓應(yīng)力。同時，組織轉(zhuǎn)變也會形成殘余應(yīng)力。

在焊接過程中，沿著焊縫逐漸加熱和冷卻，使得焊件各部位產(chǎn)生溫度梯度，由此產(chǎn)生不均勻塑性變形而導(dǎo)致熱應(yīng)力。其間，金屬組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，將引起相變應(yīng)力。焊接前的工序產(chǎn)生的應(yīng)力稱為間接應(yīng)力，其與焊接應(yīng)力疊加，對焊件變形產(chǎn)生額外的影響。

焊接工藝因制造周期短、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活等優(yōu)點，主要應(yīng)用于床身、立柱、罩殼等結(jié)構(gòu)的加工。而且在大型機床上，以鋼板焊接結(jié)構(gòu)代替鑄造床身的趨勢不斷擴大。但是，由于床身焊接結(jié)構(gòu)中很容易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，會嚴重影響機床制造過程的精度以及焊接結(jié)構(gòu)的使用性能，導(dǎo)致機床在使用過程中因易發(fā)生變形而降低機床的工作精度。

壓力加工殘余應(yīng)力分析

壓力加工可以分為熱成形和冷成形兩種。熱成形壓力加工過程中，工件各部分由于受力不均導(dǎo)致不均勻的塑性變形，冷卻時存在溫度梯度導(dǎo)致收縮不均勻而產(chǎn)生熱應(yīng)力，合適的溫度條件下還可能發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，這些因素都能形成殘余應(yīng)力，其中熱應(yīng)力為主要因素。冷成形過程在再結(jié)晶溫度以下進行，因而基本不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，然而因為不均勻的塑性變形而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力很大。

由鍛造制備的機床主軸毛坯，在熱變形壓力加工過程中除了因不均勻塑性變形、熱應(yīng)力、組織相變產(chǎn)生殘余應(yīng)力外，還可能由于表層金屬氧化脫碳導(dǎo)致成分改變而形成殘余應(yīng)力。因而，在對機床主軸進行工藝規(guī)劃時需要特別注意針對這些因素采取措施消除殘余應(yīng)力。

切削加工殘余應(yīng)力分析

在切削加工的過程中，工件與刀具接觸的部分會產(chǎn)生塑性變形。這種變形取決于加工方式和加工條件，是由各種原因所造成的變形的疊加，同時受到工件材料和刀具之間摩擦接觸產(chǎn)生的熱影響。尤其磨削時的發(fā)熱溫度遠高于一般切削工藝，甚至有可能使工件表面因相變而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。因此，在工件的加工表面薄層上，存在著相當大的殘余應(yīng)力。

數(shù)控機床的導(dǎo)軌面、工作臺面等重要結(jié)合面的精度壽命對于機床工作精度的影響不言而喻，對這些工件進行大余量切削會產(chǎn)生顯著的殘余應(yīng)力，然而對此并未在生產(chǎn)中引起關(guān)注，有必要對數(shù)控機床重要結(jié)合面在機加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力進行檢測、評估并采取合適的消除措施.