森玛德数控：五轴联动数控机床加工精度技术检测的世界标准

森玛德数控：五轴联动数控机床加工精度技术检测的世界标准

飞机零件的制造需求催生了数控加工技术，并且一直引领着数控加工技术的发展，高精度的五轴联动数控机床则是航空制造领域不可或缺的高技术制造装备。五轴联动数控机床精度的检测难度极大，仅静态的几何误差部分就多达33项。美国航空航天局于1969年发布了NAS 979标准，这也是此前唯一被行业公认的试件标准。然而大量的实践表明，该试件主要对机床的几何精度敏感，而对动态精度不敏感。近二十年来，国外许多研究者也试图建立新的标准，但最终都没能得到行业认可。因此，五轴机床的精度检测和评价是公认的世界性难题。

成飞公司从上世纪90年代开始大量引进五轴联动数控机床，精度验收的依据也是NAS 979标准。然而，通过了NAS 979标准验收的设备在零件加工中出现了大量的质量问题，这给后续引进机床的精度验收提出了严峻挑战。要解决这个问题，就必须建立新的检测标准，S形试件应运而生。S形试件是在总结飞机结构零件曲面外形的主要特征的基础上加以抽象、简化得来的。机床在加工S形试件过程中，三个线性轴沿S 形曲线运动的同时，两个旋转轴需要做同步运动来不断调整刀轴姿态以保证曲面精度，对机床的动态性能要求很高，可以真实地反映机床的加工精度。自2000年以来，S形试件被列入进口机床采购的技术协议中，在精度验收中发挥了巨大作用，成功地发现了许多引进设备的精度问题，有效避免了大量经济损失。

为了保护S形试件的发明权，成飞公司提交了国家发明专利以及美国发明专利的申请，并于2009年、2011年分别获得国家发明专利授权和美国专利授权。同时，为了规范S形试件的应用，公司于2008年制定了企业标准《五轴联动数控铣床加工精度测试规范》(Q/3A 11F1-2008)，广泛应用于新机床的精度验收与故障机床维修后的精度调试、优化。S形试件及其检测标准还被“高档数控机床与基础制造装备”重大专项办公室列为专项研发的五轴联动机床的精度验收标准。

企业标准的建立和广泛的应用为S形试件的国际标准化工作奠定了基础。国际标准的制定需要经过五个阶段，即NP阶段(提案)、WD阶段(工作组草案)、CD阶段(委员会草案)、DIS阶段(国际标准草案)、FDIS(定稿)。2012年9月，在瑞典山特维肯召开的ISO/TC39/SC2第74次会议上，成飞公司代表中国正式做S形试件国际标准提案报告，经过激烈的辩论，最终通过投票的方式以多数通过的结果通过了提案，进入WD阶段，这标志着一项新的国际标准得以正式立项，这也是我国机床行业有史以来唯一获得正式立项的国际标准。

然而S形试件的国际标准化工作并非一帆风顺，在随后举行的75、76、77次国际标准化会议上，与会代表围绕试件定义、工艺引入误差、测量方法及不确定度等方面展开激烈争论，S形试件标准工作组草案也经过了屡次优化改进，但始终未能达成共识。

2015年5月，ISO/TC39/SC2第78次国际标准化会议在中国成都召开，这是S形试件国际标准化工作的重要节点，如果工作组草案还通不过，就意味着这项新的国际标准胎死腹中，成为遗憾。公司一方面利用主场优势，安排参会专家到场参观，并实地考察S形试件应用情况;另一方面，在会场上针对各国专家提出的问题，结合实验数据进行了逐一解答。这些举措取得了良好的效果，在最后的讨论中，各国专家对中方所做的工作表示高度认可，一致同意S形试件标准通过WD阶段，进入到CD阶段，意味着S形试件距成为正式的国际标准又迈出了坚实的一步。

S形试件的国际标准化工作还要经过两个重要的阶段，也必然还会遇到很多困难，正如公司总工程师帅朝林所说：“不管S形试件国际标准化工作最终结果如何，以德国为代表的机床强国的许多企业已经把S 形试件作为标榜其五轴机床技术水平的重要标准，这意味着S形试件已经成为事实上的国际标准”。