阅读说明：本技术 数控机床用耐磨球墨铸铁线轨的制造方法 (The manufacturing method of numerically-controlled machine tool wearable ductile iron line rail ) 是由 李克锐 卫东海 吴现龙 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种数控机床用耐磨球墨铸铁线轨的制造方法,首先铸造加工QT700-2球墨铸铁线轨,然后对线轨表面进行感应淬火处理、低温回火后使其表面硬度达到HRC50以上,最后将表面硬度满足要求的线轨固定在床身导轨底座上进行磨削,其精度满足导轨面变形不大于4μm/1000mm即可。本发明采用球墨铸铁QT700-2制造床身线轨,具有成本低、制造工序简单、利于床身制造的轻量化、绿色化等,同时具有应力低、变形小和较好的耐磨性、吸震性等优点,磨削加工后可以保证线轨的直线度和加工精度。(The invention discloses a kind of numerically-controlled machine tool manufacturing methods of wearable ductile iron line rail, casting processing QT700-2 spheroidal graphite cast-iron line rail first, then its surface hardness is made to reach HRC50 or more after carrying out impewdance matching processing, lonneal to line track surface, finally the line rail that surface hardness is met the requirements is fixed on bed ways pedestal and is ground, precision meets guide pass deformation no more than 4 μm/1000mm.The present invention manufactures lathe bed line rail using spheroidal graphite cast-iron QT700-2, lightweight, the greenization etc. simply, conducive to lathe bed manufactured at low cost, manufacturing process, have many advantages, such as that stress is low, deforms small and preferable wearability, shock absorption simultaneously, can guarantee the straightness and machining accuracy of line rail after grinding.)

数控机床用耐磨球墨铸铁线轨的制造方法

技术领域

本发明涉及机床制造领域，尤其是涉及一种数控机床用耐磨球墨铸铁线轨的制造方法。

背景技术

在现代机床制造业中，普通机床导轨（也称硬轨）常用的有两种结构，一种是采用HT200、HT250、HT300三种牌号的灰铸铁将导轨和床身铸造成一体式结构（即在床身上铸造出导轨的形状），再通过淬火、磨削，使之成型，该种结构的导轨磨损后需要整体更换床身；另一种是分体式结构（如镶钢导轨），采用T8、T10 、CrWMn 、GCr15等钢材淬火加工成导轨后再钉接在床身上，一旦磨损，导轨可以拆卸下来进行更换。

数控机床用的一般称为直线导轨（简称线轨），分两部分：滑轨和滑块，滑块有内循环的滚珠或滚柱，滑轨的长度可以定制，安装在机床上，磨损后可以拆卸下来更换。

导轨的优势在于刚性，其使用寿命较长，在重载的情况下应用较多（用于重切削），进口高档机床和国产的正规品牌的数控机床使用导轨都比较多，耐磨性高、润滑好的导轨磨损也比较小。

线轨的优势在于速度（主要用于轻切削），故数控机床多用线轨，因为它运动速度快，滚动阻力小，没有爬行现象，润滑也方便，长时间用后，精度损失较小。

球墨铸铁QT450-10、QT500-7、QT600-3凭借其较高的强度、刚性以及自润滑性，目前在重型机床床身、横梁、滑枕等零部件的生产制造中应用较多，但由于无法满足导轨所要求的具有更高强度、硬度和耐磨性等性能，在导轨上应用的较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种数控机床用耐磨球墨铸铁线轨的制造方法，制造完成的成型线轨在保证所要求的强度和刚性的同时，提高了其耐磨性，并减轻了线轨重量。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的数控机床用耐磨球墨铸铁线轨的制造方法，其具体步骤包括：

第一次，铸造球墨铸铁线轨，所述线轨的成分组成为C：3.7~3.9%；Si：2.0~2.2%；CE：4.50~4.65%；Mn：0.5~0.6%；P≤0.03%；S≤0.02%；Mg：0.03~0.06%；RE：0.01~0.02%；Cu：0.5~0.7%；Sn：0.05~0.06%；

第二步，对第一步铸造好的线轨进行表面感应淬火处理，然后低温回火，使线轨表面硬度达到HRC50以上；

第三步，将表面硬度符合要求的线轨固定在数控机床床身导轨座上进行磨削，其精度满足导轨面变形≤4μm/1000mm。

当床身长度L≤1.5m时，所述线轨为一段整体式结构；当床身长度1.5＜L≤3m时，所述线轨为两段组合式结构；当床身长度3＜L≤4.5m时，所述线轨为三段组合式结构；以此类推。

所述线轨为两段或三段组合式结构，线轨段经过磨削后进行拼装，拼装后对导轨面再次进行磨削，使其精度满足导轨面变形≤4μm/1000mm（导轨面变形是指该导轨在其垂直方向和水平方向上的直线度经过一段时间如3~6个月后测量值相对初始值的变化量）。

第一步铸造的球墨铸铁线轨的抗拉强度≥700MPa，弹性模量≥170GPa，伸长率≥3%，珠光体含量≥95%。

所述第二步中对铸造好的线轨进行表面感应淬火处理时，其淬火温度为900~ 950℃、淬火介质为水；淬火后进行低温回火的回火温度≤200℃。

本发明采用特殊成分组成的球墨铸铁（牌号QT700-2）替代钢材制造床身线轨，其优点体现在以下几方面：由于球墨铸铁QT700-2的密度为7.2 g/cm³左右，而钢材的密度为7.8 g/cm³左右，所以相同产品结构下球墨铸铁QT700-2的重量要轻7.7%，既利于床身的轻量化设计，又降低了生产成本；与镶钢导轨用钢材相比，球墨铸铁导轨的铸造熔炼工艺简单，易于批量制造，在成本更低的同时，其线膨胀系数和弹性模量则均与钢材接近（球墨铸铁QT700-2的弹性模量可到190GPa以上），保证线轨强度的同时还使其具有较高的刚性；与钢材相比，球墨铸铁QT700-2金相组织中的石墨球具有自润滑作用，可增加导轨的耐磨性，同时球状石墨的存在使其具有更好的降噪效果和吸震性；球墨铸铁QT700-2是珠光体基体球铁，可实现铸态生产并直接通过表面感应淬火处理达到要求的强度和硬度，其铸态强度在700MPa以上，硬度可达HB300，不需要进行调质处理及校正等，可降低热处理成本，制造工序少、周期短；在表面感应淬火后进行低温回火，可降低淬火应力，保持高硬度和耐磨性；当床身长度L＞1.5m时，采用分段拼接的方式控制每段导轨的长度，能有效减小其变形，在磨削加工后变形可控制在4μm/1000mm以内。

综上，本发明采用球墨铸铁QT700-2制造床身线轨，具有成本低、制造工序简单、利于床身制造的轻量化、绿色化等，同时具有应力低、变形小和较好的耐磨性、吸震性等优点，磨削加工后可以保证线轨的直线度和加工精度。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明。

制造一种床身长度为3米的数控机床用耐磨球墨铸铁线轨，其具体方法为：

第一次，根据床身长度，采用球墨铸铁QT700-2铸造两段长度1.5米的线轨，该线轨的成分组成为C：3.7~3.9%；Si：2.0~2.2%；CE：4.50~4.65%；Mn：0.5~0.6%；P≤0.03%；S≤0.02%；Mg：0.03~0.06%；RE：0.01~0.02%；Cu：0.5~0.7%；Sn：0.05~0.06%；

第二步，将铸造好的两段线轨进行表面感应淬火处理（淬火温度920℃、淬火介质为水），然后180℃低温回火，使线轨表面硬度达到HRC55；

第三步，将淬火后的两段线轨分别采用销钉、螺栓等固定在数控机床床身导轨座上进行磨削加工；然后进行拼接，使线轨总长度达到3米；再次对线轨的导轨面进行磨削，使导轨面变形在3μm/1000mm（该导轨在其垂直方向和水平方向上的直线度经过3个月后测量值相对初始值的变化量，一般情况下，导轨面变形最大不能超过4μm/1000mm）。

经测量，成品线轨的力学性能和金相组织达到：抗拉强度721MPa，弹性模量175GPa，伸长率3%，珠光体含量96%。

将本申请制造的3米球墨铸铁线轨和同样长度（3米）的镶钢线轨进行对比可以看出：

本发明制造的球墨铸铁QT700-2线轨在保证较高的强度和刚性的同时，重量减轻了7.7%，不需要调质处理和校正等，综合成本可降低20%；线轨在使用三个月后的变形量为3μm/1000mm，具有与镶钢导轨同样的精度，同时球墨铸铁QT700-2线轨中的石墨球具有自润滑作用，可增加线轨的耐磨性，同时球状石墨的存在使其具有更好的降噪效果和吸震性，提高了线轨的使用寿命，减少了更换的次数。