在金屬切削機床灰鑄鐵件技術(shù)條件中規(guī)定，以力學(xué)性能作為驗收的依據(jù),，化學(xué)成分不作為驗收依據(jù),，如用戶需要可在合同中說明,。長期以來，這項規(guī)定在我國不少機床鑄件生產(chǎn)廠造成認識 上的誤區(qū)：既然以力學(xué)性能為驗收標準,，而化學(xué)成分不作為驗收標準,，那么，以降低碳當(dāng)量的措施達到高強度,，則是 較易實現(xiàn)的,。長期以來由于我國 大型鑄件的高強度是 在低碳當(dāng)量下取得的，它對機床性能的負面影響很大,，低碳當(dāng)量,、高強度產(chǎn)生的問題是 ：收縮大，導(dǎo)致縮孔,、縮松傾向增加,；殘余應(yīng)力大，導(dǎo)致尺寸精度穩(wěn)定性差,，開裂傾向增大,；流動性差，-了鑄件薄壁化,；加工性能差,，導(dǎo)致切削速度的降低與刀具壽命的下降；減震性差,，導(dǎo)致加工精度與精度穩(wěn)定性的降低；質(zhì)量穩(wěn)定性差,，這是 因為低碳當(dāng)量導(dǎo)致的上述問題在生產(chǎn)中反復(fù)出現(xiàn),，質(zhì)量難以穩(wěn)定。在2014年對國內(nèi)有代表性的機床生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研表明,，用戶反饋意見中占前茅位的是 質(zhì)量不穩(wěn)定,。
1、機床精度與機床鑄件的剛性及減震性
精度是 指被加工零件能達到的加工精度,。因為目前高檔數(shù)控機床已進入航空航天,、兵器、核工業(yè),、電子技術(shù),、船舶等軍工領(lǐng)域。重型,、超重型數(shù)控機床已進入大型電站設(shè)備,、石化冶金設(shè)備、汽車制造等行業(yè),。
這些高精度,、高速切削,、強力切削的數(shù)控機床對機床鑄件的剛度與減震性提出了更高的要求：航天航空、核工業(yè),、兵器,、發(fā)電設(shè)備所需各種特殊性能的合金材料加工時又“粘”又“硬”，故要求機床與機床鑄件具有足夠的抗變形能力,，即使在高速,、強力切削下仍能保持高精度。從使用角度上看,，機床鑄件的剛性比強度更為重要,。實踐與計算表明，即使較大的切削力,，機床鑄件的強度仍有較大的安全系數(shù),，但卻會出現(xiàn)由于剛性差、抗變形能力及減震性差而失去加工精度,。因此高端數(shù)控精密機床在高速切削,、強力切削下，機床鑄件必須具有較高的剛性與優(yōu)良的減震性,。
現(xiàn)代數(shù)控機床中主要受力的機床件,，往往不是 按強度設(shè)計的，大部分是 按剛性設(shè)計的,。提高機床鑄件剛性的措施來自兩個方面：一個是 提高鑄件的結(jié)構(gòu)剛性,，這就是 機床件向雙層壁、多層壁結(jié)構(gòu)發(fā)展,，形成機床件薄壁化,，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的重要原因。另一項措施是 提高機床鑄件的材質(zhì)剛性,，即彈性模量,，而彈性模量的高低主要取決于抗拉強度。
保持加工時高精度的另一因素是 機床鑄件必須具備優(yōu)良的減震性,。值得提出的是 ,，在減震性能中，灰鑄鐵的減震性優(yōu)于球墨鑄鐵,，而灰鑄鐵中,，碳當(dāng)量高的減震性又優(yōu)于碳當(dāng)量低的。實踐表明,，高碳當(dāng)量,、低強度灰鑄鐵吸震率高，其次是 低碳當(dāng)量,、高強度灰鑄鐵,，球墨鑄鐵次于灰鑄鐵,，碳鋼較低，這也是 機床件大部分是 灰鑄鐵的原因,。長期以來,，機床件的高剛度、高強度與優(yōu)良的減震性難以統(tǒng)一,。前者要求低碳當(dāng)量,，后者要求高碳當(dāng)量，因此高端精密機床的精度要求其鑄件既要有強有力的抗變形能力的材質(zhì)剛性,，又要有優(yōu)良的減震性,，這就要求碳當(dāng)量與高強度、高剛度在一個新的高度上達到平衡,。即在高碳當(dāng)量下達到高強度,、高剛度。
2,、機床精度保持性與機床鑄件的殘余應(yīng)力
機床床身鑄件精度保持性是 高端數(shù)控機床較重要的質(zhì)量指標,，目前我國與國外還有相當(dāng)大的差距。國內(nèi)數(shù)控機床的精度保持性約為一年,，而國外可達五年,。這是 我國數(shù)控機床進口量為世界前茅的原因之一。鑄件中的殘余應(yīng)力對鑄件尺寸精度穩(wěn)定性的影響是 很大的,。高精度的機床在加工中,，引起塑性的，不可逆的變形有三個因素：工作負荷,、材料剛度,、殘余應(yīng)力，這三者中殘余應(yīng)力較為危險,，因為其應(yīng)力往往大于工作負荷，且它是 持續(xù)的,，不間斷的,。為經(jīng)過熱時效后的機床鑄件，殘余應(yīng)力較小,，鑄件變形較小,。在灰鑄件中，殘余應(yīng)力與強度及碳當(dāng)量有著密切的關(guān)系,，它隨碳當(dāng)量的降低而增大,，隨抗拉強度的增大而增大。
因此,，在相當(dāng)長的一段時間,，我國機床件的低碳當(dāng)量,、高強度所帶來較高的殘余應(yīng)力一直未能得到很好的解決。一些國外用戶購買我國機床鑄件后往往堆放半年或一年后再用,，進行自然時效,，降低與釋放殘余應(yīng)力。因此,，實現(xiàn)高碳當(dāng)量,、高強度的主要途徑是 高剛度，低應(yīng)力的精度保持性,。
3,、機床鑄件的高強度與加工性能
高精度的機床鑄件，大部分都是 用數(shù)控加工中心機床進行加工的,。目前主軸轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn),，甚至達十幾萬轉(zhuǎn)。切削速度大幅度提高,，每臺數(shù)控中心皆有幾百把刀具,，換刀速度從十幾秒到10s，3s,，甚至達1s,。因此要求機床鑄件具有優(yōu)良的切削性能。而現(xiàn)在的問題是 低碳當(dāng)量,，在提高鑄鐵的強度的同時,，也導(dǎo)致了高硬度及加工性能的惡化。
機床鑄件包括床身,、工作臺,、立柱、龍門頂,、連接梁,、底座。材質(zhì)均為優(yōu)質(zhì)細膩的灰口鑄鐵HT200-HT250,，精確的配比,，更高的抗拉抗彎強度， 國際流行的熱處理工藝,，使鑄件應(yīng)力變形減少到較小度,。長久使用更趨于穩(wěn)定。影響機床鑄件質(zhì)量的因素如下：
①大型機床鑄件的設(shè)計工藝性,。進行設(shè)計時,，除了要根據(jù)工作條件和金屬材料性能來確定機床鑄件幾何形狀、尺寸大小外，還必須從鑄造工藝特性的角度來考慮 設(shè)計的合理性,，即明顯的尺寸效應(yīng)和凝固,、收縮、應(yīng)力等問題,，以避免或減少鑄件的成分偏析,、變形、開裂等缺陷的產(chǎn)生,。
②合理的鑄造工藝,。即根據(jù) 大型機床床身鑄件結(jié)構(gòu)、重量和尺寸大小,，鑄造特性和生產(chǎn)條件,，選擇合適的分型面和造型、造芯方法,，合理設(shè)置鑄造筋,、冷鐵、冒口和澆注系統(tǒng)等,。以保證獲得優(yōu)質(zhì)機床鑄件,。
③鑄造用原材料的質(zhì)量。金屬爐料,、耐火材料,、燃料、熔劑,、變質(zhì)劑以及鑄造砂,、型砂粘結(jié)劑、涂料等材料的質(zhì)量不合標準,，會使鑄件產(chǎn)生氣孔,、小孔、夾渣,、粘砂等缺陷,，影響鑄件外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，嚴重時會使鑄件報廢,。
④工藝操作,，要制定合理的工藝操作規(guī)程，提高工人的技術(shù)水平,，使工藝規(guī)程得到正確實施。
泊頭市東建鑄造有限責(zé)任公司(http://www.dongjianzhuzao.com)是 以 閥門球鐵鑄件,、 機床床身鑄件,、 合金鑄件、消失模鑄造為主的大型鑄造、加工生產(chǎn)企業(yè),，對產(chǎn)品質(zhì)量高標準嚴要求,。