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高端数控机床精度检测有了“中国标准”
时间:2019-03-18 10:45:10    来源:科工力量  

2018年第四季度,ISO/TC39/SC2即国际标准化组织/机床技术委员会/金属切削机床检验条件分技术委员会第83次会议在奥地利的萨尔茨堡召开。经过大会的审议和表决,由航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司(以下简称“成飞集团”)自主研发,用于高端五轴联动数控机床动态加工精度检测的S形试件进入了国际标准最终草案(FDIS)阶段,这标志着该S形试件即将进入国际标准序列。这也是我国在金属切削机床检测领域首次制定出了国际认可的通用标准。

成飞集团在上世纪90年代初即开始大量引入五轴联动数控机床,当时对机床进行动态加工精度验收主要依据美国NASA在1969年制定的“通用切削测试——NAS系列金属切削装备规范”来进行。该规范包含了两个试件,试件A主要用来检测机床平动轴几何精度和位置精度,试件B又被称为NAS979圆锥台试件,主要用于多轴联动数控机床的转动轴精度检测。时至今日,NAS979圆锥台试件仍然是应用最广泛的多轴联动数控机床精度检测试件。

NAS979试件A(左),NAS979试件B(圆锥台试件)(右)

然而事不遂人愿,成飞集团在某三代机零部件加工生产实践中发现了一些诡异的现象,那就是大量已经通过了NAS979圆锥台试件检验合格的多轴联动数控机床在加工大型航空薄壁件等复杂曲面零部件的时候,经常出现过切、欠切、振纹和表面质量超差的情况,出现问题的机床品牌遍布全球各大著名航空机床厂商,甚至连业界翘楚——瑞士斯达拉格(Starrag)的设备也未能幸免。现实让成飞集团意识到,这一现象的背后可能存在共性问题。经过长时间的深入调查研究,成飞集团的技术人员发现,NAS979圆锥台试件确实存在根本性的问题。

针对NAS979圆锥台试件的问题,成飞集团自主研发了全新的S形试件。S形试件能充分的检验机床的几何精度、定位精度、多轴联动精度、五轴插补精度、机床刚度和振动特性等指标;此外,在加工S形试件的时候,机床的A轴和B轴会分别出现2次和4次反向摆动,对于反向间隙误差的测量也远比NAS979圆锥台试件充分得多。

S形试件推出之后,马上便成为了成飞集团对于所采购的多轴联动数控机床的标准测试件。由于这一时期国际航空制造的同行也纷纷发现了类似问题,成飞集团S形试件也迅速成为了国际航空制造巨头们的标准测试件。因为爱惜羽毛的斯达拉格首先承认了这一标准,航空机床厂商们也很快把成飞集团S形试件纳入了出厂检验的标准测试件范畴。

2009年,S形试件在中国注册专利;2011年在美国注册专利。2012年,成飞集团数控技术团队向国际标准提出申请,经过六年的不懈努力,S形试件顺利的通过了项目提案(NP),工作组草案(WD),委员会草案(CD)和国家标准草案(DIS),最终顺利进入了国际标准最终草案(FDIS)阶段,这就意味着S形试件距离最终成为国际标准只是个时间问题。

意大利帕尔帕斯(Parpas)加工中心正在加工S形试件

标准是工业的灵魂。我国的产业升级需要更多的“中国标准”,航空强国建设也呼唤更多的“中国标准”,我们坚信,在制造业高质量发展总目标的引领之下,更多的“中国标准”将会源源不断的涌现出来,甚至成为国际标准,为新时代的制造业注入更多的中国力量。


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