數(shù)控機(jī)床的床身為鑄件,由于機(jī)床床身在鑄造及粗加工后,存在殘余應(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(jī)床精度,因此需要在粗加工后使用JH振動(dòng)時(shí)效設(shè)備消除殘余應(yīng)力。在振動(dòng)時(shí)效過程中,工件處在外部激振器激振力的持續(xù)作用下,*件處于“受迫振動(dòng)”時(shí)的一個(gè)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*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化,從而達(dá)到時(shí)效的目的。
數(shù)控機(jī)床床身振動(dòng)時(shí)效工藝方案的確定包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:支撐點(diǎn)的選擇;激振點(diǎn)的選擇;傳感器安放位置;主振頻率的確定;激振力的大小;振動(dòng)時(shí)間的確定。
1、支撐點(diǎn)的選擇
機(jī)床床身的支撐選用4個(gè)橡膠墊作支撐,支撐點(diǎn)選擇在機(jī)床床身振動(dòng)的節(jié)線處。選擇節(jié)線處作支撐點(diǎn),以避免*件和支撐物在振動(dòng)時(shí)因相互撞擊而消耗能量和產(chǎn)生噪音,同時(shí)可以減小能量,獲得較大的振幅。其方法是在振動(dòng)時(shí),在機(jī)床床身的導(dǎo)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(diǎn)。
2、激振點(diǎn)和傳感器位置選擇
當(dāng)對(duì)工件進(jìn)行振動(dòng)時(shí),其振動(dòng)值*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*小能量激發(fā)工件產(chǎn)生較大振動(dòng)。傳感器放置在另一波峰處有利于振動(dòng)信號(hào)的拾取,因?yàn)閭鞲衅魉叭〉男盘?hào)一般需經(jīng)放大器放大后才能進(jìn)行后續(xù)處理。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(yuǎn)離激振器且振幅較大的床身靠端部的平面導(dǎo)軌上。
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(jī)床床身的固有頻率用JH振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的掃頻功能來確定。在掃頻的過程中,工件有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)共振峰。在一般情況下,時(shí)效處理應(yīng)選擇在一階亞共振區(qū)進(jìn)行,亞共振區(qū)是指一階共振峰的前沿,即*大加速度值的1/3~2/3處,這一點(diǎn)的頻率就是振動(dòng)主頻率,這樣不會(huì)對(duì)工件造成疲勞損傷,相反還會(huì)提高工件的疲勞壽命。
4、激振力的確定
激振力的大小通過調(diào)節(jié)偏心距獲得,所以振動(dòng)時(shí)效是簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的受迫振動(dòng)。機(jī)床床身內(nèi)部動(dòng)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(jī)床床身的剛度和振動(dòng)時(shí)的支撐狀態(tài)有關(guān),也就是說當(dāng)激振頻率和振型為機(jī)床床身的某價(jià)固有頻率和振型時(shí),才可以發(fā)生共振,獲得較大振幅,相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)力也較大,降低殘余應(yīng)力的效果也較好。根據(jù)振動(dòng)時(shí)效機(jī)理,確定激振力大小的原則是激振器產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力的幅值與殘余應(yīng)力之和應(yīng)稍大于機(jī)床床身的屈服強(qiáng)度,而動(dòng)應(yīng)力的值應(yīng)小于疲勞*限。
5、振動(dòng)時(shí)間的確定
在振動(dòng)時(shí)效的處理過程中,隨著殘余應(yīng)力的降低和勻化,工件的共振頻率及振幅(或動(dòng)應(yīng)力)等均隨之變化,當(dāng)殘余應(yīng)力的降低和勻化過程完成后,這些參數(shù)也隨之穩(wěn)定,這樣振動(dòng)時(shí)效的時(shí)間可由這些參數(shù)的變化情況來確定。
利用振動(dòng)時(shí)效消除機(jī)床床身鑄件殘余應(yīng)力長(zhǎng)期實(shí)踐表明,JH振動(dòng)時(shí)效設(shè)備能有效地消除和均化機(jī)床床身的殘余應(yīng)力,并取得明顯的效果;JH振動(dòng)時(shí)效設(shè)備大大縮短了機(jī)床床身的制造時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益,解決了制造過程的變形問題,提高了機(jī)械制造質(zhì)量。