殘余應力亦稱內應力，是指在沒有外加載荷的情況下在零件內部存在的應力。殘余應力是一種平衡應力，零件經切削加工、無切屑加工、熱加工、毛坯制造過程等引起變形后，弧形輥金屬內部宏觀或微觀的組織發生不均勻體積變化，零件殘余應力達到新的平衡。

同時，具有殘余應力的零件處于一種不穩定的狀態，它內部的組織有強烈的傾向要恢復到一個穩定的沒有應力的狀態，即使在常溫下，零件也在不斷地緩慢地進行著這種變化，直到殘余應力消失為止。在這一過程中，零件的形狀逐漸變化，原有的弧形輥加工精度逐漸喪失，若把具有殘余應力的重要零件裝配成產品，在使用中會產生變形，影響整臺產品的質量。

1、毛坯制造和熱處理過程產生的殘余應力

在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于弧形輥工件各部分冷熱收縮不均勻以及金相組織轉變時體積變化，使毛坯內部產生相當大的殘余應力。毛坯的結構愈復雜，各部分的厚度愈不均勻，散熱冷卻條件相差愈大，則在毛坯內部產生的殘余應力也愈大。此時，毛坯殘余應力暫時處于相對平衡狀態。加工弧形輥時，切去某一層金屬后，就打破了這種平衡，這時殘余應力將重新分布，零件出現明顯的變形。

例如在機床制造中，為了保證床身導軌面的鑄件成分含量，鑄造時將導軌面朝下。這樣在澆鑄冷卻時，上面的床腳及下面的導軌部分冷卻較快，而中間部分冷卻較慢，其收縮受到床腳和導軌的阻礙而產生殘余拉應力，與之平衡，床身導軌和床腳部分產生殘余壓應力。

在弧形輥機械加工中，當床身導軌面被刨去一層金屬后，由于切去了部分殘余應力層，床身內部殘余應力將重新分布和平衡，因而產生較大的變形，造成床身導軌加工后導軌面出現中凹的直線度誤差。床身鑄件的殘余應力及加工后的變形

2、冷校直帶來的殘余應力

冷校直是在常溫下將已有變形的工件，在變形的相反方向加力，使弧形輥工件反向彎曲，產生塑性變形，以達到校直的目的。冷校直可減少加工余量和縮短工序加工時間。在力作用下，工件內部的應力分布如圖所示，圖中I區是彈性變形區域，1區是塑性變形區域，軸心線以上部分產生壓應力（用“一”表示），軸心線以下部分產生拉應力（用“+”表示。當外力去除后，彈性變形部分本來可完全恢復而消失。

但因塑性變形部分不能恢復，內外層金屬起了互相牽制的作用，產生新的殘余應力平衡狀態如圖所示。冷校直后工件雖然減少了彎曲，但內部組織處于不穩定狀態，如再進行加工，又會產生新的彎曲，故重要、精密的零件不允許進行冷校直。

3、切削加工帶來的殘余應力

切削加工中，由于力和熱的作用，使弧形輥工件表面層產生塑性變形，也會產生相應的殘余應力，并造成加工后工件的變形。