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公司經(jīng)略

成飛：掌握五軸機(jī)床加工精度技術(shù)檢測標(biāo)準(zhǔn)

2015-12-09來源：中華機(jī)械網(wǎng)

　　飛機(jī)零件的制造需求催生了數(shù)控加工技術(shù)，并且一直引領(lǐng)著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，高精度的五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床則是航空制造領(lǐng)域不可或缺的高技術(shù)制造裝備。五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床精度的檢測難度極大，僅靜態(tài)的幾何誤差部分就多達(dá)33項(xiàng)。美國航空航天局于1969年發(fā)布了NAS979標(biāo)準(zhǔn)，這也是此前惟一被行業(yè)公認(rèn)的試件標(biāo)準(zhǔn)。然而大量的實(shí)踐表明，該試件主要對機(jī)床的幾何精度敏感，而對動態(tài)精度不敏感。近20年來，國外許多研究者也試圖建立新的標(biāo)準(zhǔn)，但最終都沒能得到行業(yè)認(rèn)可。因此，五軸機(jī)床的精度檢測和評價是公認(rèn)的世界性難題。

　　成飛公司從上世紀(jì)90年代開始大量引進(jìn)五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，精度驗(yàn)收的依據(jù)也是NAS979標(biāo)準(zhǔn)。然而，通過了NAS979標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收的設(shè)備在零件加工中出現(xiàn)了大量的質(zhì)量問題，這給后續(xù)引進(jìn)機(jī)床的精度驗(yàn)收提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。要解決這個問題，就必須建立新的檢測標(biāo)準(zhǔn)，S形試件應(yīng)運(yùn)而生。S形試件是在總結(jié)飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件曲面外形的主要特征的基礎(chǔ)上加以抽象、簡化得來的。機(jī)床在加工S形試件過程中，三個線性軸沿S形曲線運(yùn)動的同時，兩個旋轉(zhuǎn)軸需要做同步運(yùn)動來不斷調(diào)整刀軸姿態(tài)以保證曲面精度，對機(jī)床的動態(tài)性能要求很高，可以真實(shí)地反映機(jī)床的加工精度。自2000年以來，S形試件被列入進(jìn)口機(jī)床采購的技術(shù)協(xié)議中，在精度驗(yàn)收中發(fā)揮了巨大作用，成功地發(fā)現(xiàn)了許多引進(jìn)設(shè)備的精度問題，有效避免了大量經(jīng)濟(jì)損失。

　　為了保護(hù)S形試件的發(fā)明權(quán)，成飛公司提交了國家發(fā)明專利以及美國發(fā)明專利的申請，并于2009年、2011年分別獲得國家發(fā)明專利授權(quán)和美國專利授權(quán)。同時，為了規(guī)范S形試件的應(yīng)用，公司于2008年制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《五軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工精度測試規(guī)范》（Q/3A11F1-2008），廣泛應(yīng)用于新機(jī)床的精度驗(yàn)收與故障機(jī)床維修后的精度調(diào)試、優(yōu)化。S形試件及其檢測標(biāo)準(zhǔn)還被“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”重大專項(xiàng)辦公室列為專項(xiàng)研發(fā)的五軸聯(lián)動機(jī)床的精度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

　　企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立和廣泛的應(yīng)用為S形試件的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作奠定了基礎(chǔ)。國際標(biāo)準(zhǔn)的制定需要經(jīng)過五個階段，即NP階段（提案）、WD階段（工作組草案）、CD階段（委員會草案）、DIS階段（國際標(biāo)準(zhǔn)草案）、FDIS（定稿）。2012年9月，在瑞典山特維肯召開的ISO/TC39/SC2第74次會議上，成飛公司代表中國正式做S形試件國際標(biāo)準(zhǔn)提案報告，經(jīng)過激烈的辯論，最終通過投票的方式以多數(shù)通過的結(jié)果通過了提案，進(jìn)入WD階段，這標(biāo)志著一項(xiàng)新的國際標(biāo)準(zhǔn)得以正式立項(xiàng)，這也是我國機(jī)床行業(yè)有史以來惟一獲得正式立項(xiàng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

　　然而S形試件的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作并非一帆風(fēng)順，在隨后舉行的75、76、77次國際標(biāo)準(zhǔn)化會議上，與會代表圍繞試件定義、工藝引入誤差、測量方法及不確定度等方面展開激烈爭論，S形試件標(biāo)準(zhǔn)工作組草案也經(jīng)過了屢次優(yōu)化改進(jìn)，但始終未能達(dá)成共識。

　　2015年5月，ISO/TC39/SC2第78次國際標(biāo)準(zhǔn)化會議在中國成都召開，這是S形試件國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要節(jié)點(diǎn)，如果工作組草案還通不過，就意味著這項(xiàng)新的國際標(biāo)準(zhǔn)胎死腹中，成為遺憾。公司一方面利用主場優(yōu)勢，安排參會專家到場參觀，并實(shí)地考察S形試件應(yīng)用情況；另一方面，在會場上針對各國專家提出的問題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了逐一解答。這些舉措取得了良好的效果，在最后的討論中，各國專家對中方所做的工作表示高度認(rèn)可，一致同意S形試件標(biāo)準(zhǔn)通過WD階段，進(jìn)入到CD階段，意味著S形試件距成為正式的國際標(biāo)準(zhǔn)又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

　　S形試件的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作還要經(jīng)過兩個重要的階段，也必然還會遇到很多困難，正如成飛公司總工程師帥朝林所說：“不管S形試件國際標(biāo)準(zhǔn)化工作最終結(jié)果如何，以德國為代表的機(jī)床強(qiáng)國的許多企業(yè)已經(jīng)把S形試件作為標(biāo)榜其五軸機(jī)床技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，這意味著S形試件已經(jīng)成為事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)”。

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