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(yàn)收的依據(jù)，化學(xué)成分不作為驗(yàn)收依據(jù)，如用戶需要可在合同中說(shuō)明。長(zhǎng)期以來(lái)，這項(xiàng)規(guī)定在我國(guó)不少機(jī)床鑄件生產(chǎn)廠造成認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)：既然以力學(xué)性能為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而化學(xué)成分不作為驗(yàn)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(zhǎng)期以來(lái)由于我國(guó)機(jī)床鑄件的高強(qiáng)度是在低碳當(dāng)量下取得的，它對(duì)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(wèn)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(dòng)性差，限制了鑄件薄壁化；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?yàn)榈吞籍?dāng)量導(dǎo)致的上述問(wèn)題在生產(chǎn)中反復(fù)出現(xiàn)，質(zhì)量難以穩(wěn)定。在2014年對(duì)國(guó)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?yàn)槟壳?nbsp; 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(duì)機(jī)床鑄件的剛度與減震性提出了 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(shí)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 為重要。實(shí)踐與計(jì)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 系數(shù)，但卻會(huì)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 數(shù)控精密機(jī)床在高速切削、強(qiáng)力切削下，機(jī)床鑄件 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(jì)的，大部分是按剛性設(shè)計(jì)的。提高機(jī)床鑄件剛性的措施來(lái)自兩個(gè)方面：一個(gè)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(xiàng)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(shí)高精度的另一因素是
機(jī)床鑄件 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(zhǎng)期以來(lái)，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 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(gè)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)床精度保持性是 數(shù)控機(jī)床較重要的質(zhì)量指標(biāo)，目前我國(guó)與國(guó)外還有相當(dāng)大的差距。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的精度保持性約為一年，而國(guó)外可達(dá)五年。這是我國(guó)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(duì)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(gè)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(xiǎn)，因?yàn)槠鋺?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(guò)熱時(shí)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(zhǎng)的一段時(shí)間，我國(guó)機(jī)床件的低碳當(dāng)量、高強(qiáng)度所帶來(lái)較高的殘余應(yīng)力一直未能得到很好的解決。一些國(guó)外用戶購(gòu)買我國(guó)機(jī)床鑄件后往往堆放半年或一年后再用，進(jìn)行自然時(shí)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?gòu)拿糠昼妿浊мD(zhuǎn)到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，甚至達(dá)十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)。切削速度大幅度提高，每臺(tái)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(wèn)題是低碳當(dāng)量，在提高鑄鐵的強(qiáng)度的同時(shí)，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(tái)、立柱、龍門頂、連接梁、底座。材質(zhì)均為 細(xì)膩的灰口鑄鐵HT200-HT250， 的配比， 高的抗拉抗彎強(qiáng)度， 流行的熱處理工藝，使鑄件應(yīng)力變形減少到較小度。長(zhǎng)久使用 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(jì)工藝性。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要根據(jù)工作條件和金屬材料性能來(lái)確定機(jī)床鑄件幾何形狀、尺寸大小外，還 從鑄造工藝特性的角度來(lái)考慮設(shè)計(jì)的合理性，即明顯的尺寸效應(yīng)和凝固、收縮、應(yīng)力等問(wèn)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)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 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(huì)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(shí)會(huì)使鑄件報(bào)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。
