铸铁机床铸件

来源：无锡市铸造厂浏览：- 发布日期：2025-08-30 16:34:31【大中小】

铸铁机床铸件（如床身、工作台、立柱等）是机床的 “基础骨架”，其精度、刚度、耐磨性和稳定性直接决定机床加工精度与使用寿命。由于机床铸件通常具有体积大、壁厚不均、结构复杂（含导轨面、内腔、筋板）、精度要求高（尤其导轨面需长期保持尺寸稳定性）等特点，其铸造加工工艺需围绕 “减少缺陷、控制变形、保证性能” 展开，核心流程可分为铸造工艺和后续加工工艺两大环节，具体如下：

一、铸造工艺：决定铸件本体质量的核心环节

铸造工艺需重点解决 “防止缩孔 / 缩松、控制应力变形、保证材质均匀性” 三大问题，常用工艺以砂型铸造为主（适合复杂结构、大尺寸铸件），部分高精度件可辅助消失模铸造，具体流程及关键步骤如下：

1. 铸造前准备：材质与模具设计

材质选择：匹配机床性能需求
机床铸件核心要求 “高刚度、高耐磨性、低应力、良好减震性”，主流材质为灰铸铁（占比 90% 以上），部分高精度或重载机床用球墨铸铁，具体选型如下：

材质类型	牌号示例	核心优势	适用部件
灰铸铁	HT250、HT300、HT350	减震性好、耐磨性优、成本低、易切削	床身、工作台、立柱、横梁
球墨铸铁	QT500-7、QT600-3	强度 / 韧性更高、抗变形能力强	重载机床床身、主轴箱壳体

模具与砂型制备：保证铸件形状精度
机床铸件结构复杂（如床身的导轨面、T 型槽、内腔筋板），需通过高精度模具控制砂型尺寸，关键要点：
1. 模具类型：采用金属模（铸铁模）或树脂砂模，金属模重复精度高（适合批量生产），树脂砂模透气性好、表面光洁（适合复杂结构件）；
2. 砂型材料：选用高石英砂 + 树脂粘结剂（或水玻璃），砂型需经高温烘干（含水率≤1.5%），防止浇注时产生气孔；
3. 分型面设计：避开导轨面、法兰面等关键精度面，减少合模错位导致的尺寸偏差；
4. 工艺补缩设计：针对床身壁厚不均处（如导轨面厚、内腔筋板薄），设置冒口（顶冒口 / 侧冒口）和冷铁，防止缩孔 / 缩松（冒口体积需为铸件热节体积的 1.2-1.5 倍）。

2. 熔炼与浇注：控制材质成分与流动性

熔炼工艺：保证铁水质量
采用中频感应电炉熔炼（温度控制精准、成分均匀），核心控制要点：
1. 原料配比：废钢（20%-30%，提高强度）+ 回炉铁（50%-60%，降低成本）+ 生铁（10%-20%，调整碳硅含量），严格控制 S、P 有害元素（S≤0.12%，P≤0.15%，防止铸件脆化）；
2. 成分调整：灰铸铁需控制 C（3.1%-3.5%）、Si（1.8%-2.2%），保证石墨形态为 A 型片状（减震性最优），可加入微量 Mn（0.6%-0.9%）细化珠光体，提高耐磨性；
3. 铁水温度：浇注温度需根据铸件壁厚调整，一般为 1380-1450℃（壁厚＞100mm 时取上限，防止铁水流动性不足导致浇不足）。
浇注工艺：避免卷渣与气孔
1. 浇注系统：采用底注式 + 阶梯式浇注（大型床身），使铁水平稳充型，避免冲击砂型导致夹砂；内浇道需避开关键精度面，防止金属液直接冲刷产生缺陷；
2. 浇注速度：控制在 5-8kg/s（大型铸件），速度过慢易导致冷隔，过快易卷渣；
3. 排气设计：在砂型最高处和封闭内腔设置排气孔（直径 8-12mm），确保型腔内气体及时排出。

3. 落砂与清理：去除表面缺陷

落砂：铸件浇注后需自然冷却至 200℃以下再落砂（避免温差过大产生热应力），大型铸件冷却时间≥48 小时；
清理：采用抛丸机去除表面粘砂（抛丸强度≥0.3MPa，保证表面粗糙度 Ra≤12.5μm），人工清理浇冒口（需用气割切除，避免锤击导致铸件裂纹），并修补表面小缺陷（如气孔、砂眼，用铸铁焊条冷焊修补）。

4. 热处理：消除内应力、稳定尺寸

机床铸件（尤其床身、工作台）因壁厚不均，冷却后易产生内应力，导致后续加工后变形，必须进行去应力退火，关键工艺：

加热温度：550-600℃（低于灰铸铁相变温度，避免材质性能变化）；
保温时间：根据铸件重量调整，一般为 2-4h/100mm（如 5 吨床身保温 10-12 小时）；
冷却速度：随炉缓冷（≤50℃/h）至 200℃以下出炉，确保内应力消除率≥80%；
时效处理：高精度机床铸件需额外进行自然时效（露天放置 6-12 个月）或人工时效（200-250℃保温 10-15 小时），进一步稳定尺寸（防止加工后精度漂移）。

二、后续加工工艺：实现机床精度要求

铸造后的粗坯需通过机械加工达到图纸要求，核心是 “保证导轨面、安装面的精度与表面质量”，流程如下：

1. 粗加工：去除余量、初步成型

加工内容：铣削或刨削铸件基准面（如床身底面）、粗铣导轨面（留 2-3mm 精加工余量）、钻扩内腔孔系；
设备选择：大型龙门铣床、落地镗铣床（承重≥铸件重量 1.5 倍）；
关键要求：粗加工后需进行二次去应力退火（针对加工产生的机械应力，温度 450-500℃，保温 2-3 小时），避免精加工后变形。

2. 半精加工：优化形状精度

加工内容：精铣基准面（平面度≤0.05mm/m）、半精铣导轨面（留 0.5-1mm 余量）、加工定位孔（孔距公差 ±0.02mm）；
精度控制：采用 “基准统一原则”，以粗加工确定的基准面为定位基准，避免基准转换误差。

3. 精加工：保证核心精度面

机床铸件的核心精度面是导轨面（如矩形导轨、V 型导轨），需达到 “高平面度、低粗糙度、良好耐磨性”，加工工艺如下：

导轨面加工：
1. 精铣：用高速端面铣刀（硬质合金材质）精铣，保证平面度≤0.03mm/m，表面粗糙度 Ra≤3.2μm；
2. 磨削：高精度机床导轨需进一步导轨磨床磨削（如 M1432 型），采用 “多次走刀、小进给量”（进给量 5-10mm/min），最终平面度≤0.01mm/m，表面粗糙度 Ra≤0.8μm；
3. 刮研：超精密机床（如坐标镗床）导轨需人工刮研，通过 “着色法” 检查接触点（每 25mm×25mm 面积内接触点≥16 个），确保导轨贴合精度。
其他关键面加工：安装面（如电机座、轴承座）需精镗或精磨，保证平行度 / 垂直度≤0.02mm/m（相对导轨面）。