在金屬切削機(jī)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(jī)床鑄件生產(chǎn)廠造成認(rèn)識 上的誤區(qū)：既然以力學(xué)性能為驗收標(biāo)準(zhǔn)，而化學(xué)成分不作為驗收標(biāo)準(zhǔn),，那么,，以降低碳當(dāng)量的措施達(dá)到高強(qiáng)度，則是 較易實(shí)現(xiàn)的,。長期以來由于我國 大型鑄件的高強(qiáng)度是 在低碳當(dāng)量下取得的,，它對機(jī)床性能的負(fù)面影響很大，低碳當(dāng)量,、高強(qiáng)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(jī)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(jī)床精度與機(jī)床鑄件的剛性及減震性
精度是 指被加工零件能達(dá)到的加工精度,。因為目前高檔數(shù)控機(jī)床已進(jìn)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(jī)床已進(jìn)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(qiáng)力切削的數(shù)控機(jī)床對機(jī)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(jī)床與機(jī)床鑄件具有足夠的抗變形能力,，即使在高速、強(qiáng)力切削下仍能保持高精度,。從使用角度上看,，機(jī)床鑄件的剛性比強(qiáng)度更為重要。實(shí)踐與計算表明,，即使較大的切削力,，機(jī)床鑄件的強(qiáng)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(jī)床在高速切削、強(qiáng)力切削下,，機(jī)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(jī)床中主要受力的機(jī)床件，往往不是 按強(qiáng)度設(shè)計的,，大部分是 按剛性設(shè)計的,。提高機(jī)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(jī)床件向雙層壁、多層壁結(jié)構(gòu)發(fā)展,，形成機(jī)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(jī)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(qiáng)度。
保持加工時高精度的另一因素是 機(jī)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(shí)踐表明,，高碳當(dāng)量、低強(qiáng)度灰鑄鐵吸震率高,，其次是 低碳當(dāng)量,、高強(qiáng)度灰鑄鐵，球墨鑄鐵次于灰鑄鐵,，碳鋼較低,，這也是 機(jī)床件大部分是 灰鑄鐵的原因。長期以來,，機(jī)床件的高剛度,、高強(qiáng)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(jī)床的精度要求其鑄件既要有強(qiáng)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(qiáng)度,、高剛度在一個新的高度上達(dá)到平衡。即在高碳當(dāng)量下達(dá)到高強(qiáng)度,、高剛度,。
2、機(jī)床精度保持性與機(jī)床鑄件的殘余應(yīng)力
機(jī)床床身鑄件精度保持性是 高端數(shù)控機(jī)床較重要的質(zhì)量指標(biāo),，目前我國與國外還有相當(dāng)大的差距,。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的精度保持性約為一年，而國外可達(dá)五年,。這是 我國數(shù)控機(jī)床進(jìn)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(jī)床在加工中，引起塑性的,，不可逆的變形有三個因素：工作負(fù)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(fù)荷，且它是 持續(xù)的,，不間斷的,。為經(jīng)過熱時效后的機(jī)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(qiáng)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(qiáng)度的增大而增大。
因此,，在相當(dāng)長的一段時間,，我國機(jī)床件的低碳當(dāng)量、高強(qiáng)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(jī)床鑄件后往往堆放半年或一年后再用,，進(jìn)行自然時效，降低與釋放殘余應(yīng)力,。因此,，實(shí)現(xiàn)高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度的主要途徑是 高剛度,，低應(yīng)力的精度保持性,。
3、機(jī)床鑄件的高強(qiáng)度與加工性能
高精度的機(jī)床鑄件,，大部分都是 用數(shù)控加工中心機(jī)床進(jìn)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(dá)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(dá)1s。因此要求機(jī)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(qiáng)度的同時,，也導(dǎo)致了高硬度及加工性能的惡化。
機(jī)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(xì)膩的灰口鑄鐵HT200-HT250,，精確的配比,，更高的抗拉抗彎強(qiáng)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(jī)床鑄件質(zhì)量的因素如下：
①大型機(jī)床鑄件的設(shè)計工藝性,。進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn),，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(yán)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(shí)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求。