在金屬切削機床灰鑄鐵件技術(shù)條件中規定，以力學(xué)性能作為驗收的依據，化學(xué)成分不作為驗收依據，如用戶(hù)需要可在合同中說(shuō)明。長(cháng)期以來(lái)，這項規定在我國不少機床鑄件生產(chǎn)廠(chǎng)造成認識上的誤區：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，以降低碳當量的措施達到高強度，則是較易實(shí)現的。長(cháng)期以來(lái)由于我國機床鑄件的高強度是在低碳當量下取得的，它對機床性能的負面影響很大，低碳當量、高強度產(chǎn)生的問(wèn)題是：收縮大，導致縮孔、縮松傾向增加；殘余應力大，導致尺寸精度穩定性差，開(kāi)裂傾向增大；流動(dòng)性差，限制了鑄件薄壁化；加工性能差，導致切削速度的降低與刀具壽命的下降；減震性差，導致加工精度與精度穩定性的降低；質(zhì)量穩定性差，這是因為低碳當量導致的上述問(wèn)題在生產(chǎn)中反復出現，質(zhì)量難以穩定。在2014年對國內有代表性的機床生產(chǎn)企業(yè)調研表明，用戶(hù)反饋意見(jiàn)中占前茅位的是質(zhì)量不穩定。
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 數控機床已進(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、超重型數控機床已進(jìn)入大型電站設備、石化冶金設備、汽車(chē)制造等行業(yè)。
這些高精度、高速切削、強力切削的數控機床對機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 為重要。實(shí)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 系數，但卻會(huì )出現由于剛性差、抗變形能力及減震性差而失去加工精度。因此 數控精密機床在高速切削、強力切削下，機床鑄件 具有較高的剛性與優(yōu)良的減震性。
現代數控機床中主要受力的機床件，往往不是按強度設計的，大部分是按剛性設計的。提高機床鑄件剛性的措施來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一個(gè)是提高鑄件的結構剛性，這就是機床件向雙層壁、多層壁結構發(fā)展，形成機床件薄壁化，結構日益復雜的重要原因。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(shí)高精度的另一因素是
機床鑄件 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?xún)?yōu)于球墨鑄鐵，而灰鑄鐵中，碳當量高的減震性又優(yōu)于碳當量低的。實(shí)踐表明，高碳當量、低強度灰鑄鐵吸震率高，其次是低碳當量、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(cháng)期以來(lái)，機床件的高剛度、高強度與優(yōu)良的減震性難以統一。前者要求低碳當量，后者要求高碳當量，因此 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，這就要求碳當量與高強度、高剛度在一個(gè)新的高度上達到平衡。即在高碳當量下達到高強度、高剛度。
2、機床精度保持性與機床鑄件的殘余應力
機床精度保持性是 數控機床較重要的質(zhì)量指標，目前我國與國外還有相當大的差距。國內數控機床的精度保持性約為一年，而國外可達五年。這是我國數控機床進(jìn)口量為世界前茅的原因之一。鑄件中的殘余應力對鑄件尺寸精度穩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(gè)因素：工作負荷、材料剛度、殘余應力，這三者中殘余應力較為危險，因為其應力往往大于工作負荷，且它是持續的，不間斷的。為經(jīng)過(guò)熱時(shí)效后的機床鑄件，殘余應力較小，鑄件變形較小。在灰鑄件中，殘余應力與強度及碳當量有著(zhù)密切的關(guān)系，它隨碳當量的降低而增大，隨抗拉強度的增大而增大。
因此，在相當長(cháng)的一段時(shí)間，我國機床件的低碳當量、高強度所帶來(lái)較高的殘余應力一直未能得到很好的解決。一些國外用戶(hù)購買(mǎi)我國機床鑄件后往往堆放半年或一年后再用，進(jìn)行自然時(shí)效，降低與釋放殘余應力。因此，實(shí)現高碳當量、高強度的主要途徑是高剛度，低應力的精度保持性。
3、機床鑄件的高強度與加工性能
高精度的機床鑄件，大部分都是用數控加工中心機床進(jìn)行加工的。目前主軸轉速從每分鐘幾千轉到幾萬(wàn)轉，甚至達十幾萬(wàn)轉。切削速度大幅度提高，每臺數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。而現在的問(wèn)題是低碳當量，在提高鑄鐵的強度的同時(shí)，也導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(mén)頂、連接梁、底座。材質(zhì)均為 細膩的灰口鑄鐵HT200-HT250， 的配比， 高的抗拉抗彎強度， 流行的熱處理工藝，使鑄件應力變形減少到較小度。長(cháng)久使用 趨于穩定。影響機床鑄件質(zhì)量的因素如下：
①大型機床鑄件的設計工藝性。進(jìn)行設計時(shí)，除了要根據工作條件和金屬材料性能來(lái)確定機床鑄件幾何形狀、尺寸大小外，還 從鑄造工藝特性的角度來(lái)考慮設計的合理性，即明顯的尺寸效應和凝固、收縮、應力等問(wèn)題，以避免或減少鑄件的成分偏析、變形、開(kāi)裂等缺陷的產(chǎn)生。
②合理的鑄造工藝。即根據鑄件結構、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，合理設置鑄造筋、冷鐵、冒口和澆注系統等。以保證獲得 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、型砂粘結劑、涂料等材料的質(zhì)量不合標準，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(guān)質(zhì)量和內部質(zhì)量，嚴重時(shí)會(huì )使鑄件報廢。
④工藝操作，要制定合理的工藝操作規程，提高工人的技術(shù)水平，使工藝規程得到正確實(shí)施。
