去应力处理与平面度：机加工后的底座为什么会变形

焊接机床床身为什么在机加工后变形，热时效与振动时效有何区别，推荐的焊接、去应力和机加工工序，以及如何写出加工厂能够保证的平面度要求。

机床底座从镗床上卸下来时并没有真正完工。当它在客户工厂里用螺栓固定六个月后仍然平整，才算真正完工。本指南讨论的全部内容，就是这两个时刻之间的差别。

变形从何而来

焊接是局部的剧烈加热，随后快速冷却。每道焊缝周围的金属在收缩时受到无法自由移动的材料的约束，无法移动的部分就变成了锁定在内部的残余应力。一个成品焊接件可能尺寸完全合格，内部却储存着大量能量。

机加工随后将其释放。每一刀切削都去除了一部分维持这种平衡的材料，结构随之松弛成新的形状。在工作台上测得平整的底座，过一夜就会超出公差。铸件也有同样的问题，只是程度较轻，原因是铸型中冷却不均匀。

所以问题从来不是零件会不会变形，而是它在机加工之前变形，还是在机加工之后变形。

两种方法

热时效 (热处理去应力)。 将结构放入炉内，升温到远低于任何相变点的保温温度，保温一段时间，然后在控制下缓慢冷却。在该温度下，钢材发生轻微蠕变，峰值残余应力随之降低。这是技术规范首选的方法，文献记录完备，并且会产生一份可以归档的曲线记录。

成本是实实在在的：需要容纳该零件的足够大的炉子，行车吊运，排在其他工件后面等待，以及事后必须喷丸清除的表面氧化皮。对于大型底座，热处理炉的排期往往是整个交期中最长的一项。

振动时效。 将结构夹紧，安装传感器，在其自身的共振频率下激振一段固定时间。峰值应力是重新分布，而不是消失。它只需数小时而不是数天，成本只是炉内热处理的一小部分，不需要热处理炉，也不会产生氧化皮。

它在机床机架上应用广泛且效果良好。但它并非在所有场合都被接受，有些质量体系不承认它。这是技术规范层面的决定，而不是可以交给加工厂自行选择的技术偏好。

行之有效的工序

对于机加工面至关重要的任何底座：

1. 焊接结构。
2. 去应力处理。
3. 粗加工，在每个功能面上留出加工余量。
4. 再次去应力处理。
5. 精加工。

第二次处理是人们为了省钱最常删掉的一步，而正是它能防止零件在交付后变形。对非关键工件，焊后做一次去应力是常规做法，但请写明您购买的是哪一种。

在粗加工和精加工之间让零件静置一段时间也有帮助，代价只是占用场地和一些耐心。

写出有意义的平面度要求

图纸上的“平面度 0.05”并不是一项技术规范。它缺少让这个数字可以测量的全部要素。

一项可用的要求应写明：

• 哪个表面。 是每个机加工垫块分别要求，还是把整个顶面作为一个面。
• 在多长范围内。 300 mm 内 0.05 mm 和 2000 mm 内 0.05 mm 是完全不同的工作。
• 相对于哪个基准。 没有基准，平行度和垂直度就毫无意义，而标注它们的规则是几何尺寸与公差，已在 ISO 1101 和 ASME Y14.5 中规范化。请选择与机床装配方式以及底座在支脚上的放置方式相一致的基准。
• 如何测量。 平尺和塞尺、精密水平仪、激光、三坐标测量机。每种方法的分辨率不同，价格也不同。
• 何时何地测量。 是切削后在机床上测量，还是在规定温度的计量室平板上测量。大型钢结构的尺寸会随环境温度变化，在两米长的底座上，这不是可以忽略的舍入误差。
• 如何支撑。 三点支撑测量的底座与六点支撑的同一底座读数不同。请写明，否则您测量的只是它被放置的方式。

写全这六项，不同工厂的报价才第一次具有可比性。

这会让您付出什么

收紧平面度要求的成本不是线性增长的。每米从 0.10 mm 提高到 0.05 mm，通常只是多精切一刀。从 0.05 mm 提高到 0.02 mm，则可能意味着换用不同的机床、增加一次装夹、使用恒温车间以及第二次去应力处理，价格也会相应变化。

所以，请按机床的实际需要来规定。安装在灌浆平板上的导轨，不需要计量框架那样的精度。我们见过的最昂贵的图纸，就是因为没有人问过哪些面真正重要，而对每个表面都套用了默认公差。

发出询价之前

标出功能面，注明基准，写明去应力方法以及是否需要曲线记录，并说明您希望随货提供哪些检验文件。这一页技术说明，比再花一周时间来回邮件更有价值。

发送图纸，我们会告诉您哪些工厂能达到要求。如果您仍在选择结构形式，请从铸铁与焊接钢结构的对比开始。

常见问题

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