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机床精度检测的新标准

发布日期:2022-01-14

「本文来源:解放军报」

最近,成都飞机工业(集团)有限责任公司(以下简称成飞)航空主题教育基地火了。每逢周末,游客络绎不绝。这里不仅展示了歼-20、歼-10、“枭龙”等我国多款战机,还有一个最近获得国家科技进步二等奖的S形试件模型。这款试件是我国高端制造业制定世界检测标准的重要标志。

众所周知,数控机床是制造业的“母机”。制造业所需要的零件和设备,都需要用数控机床加工完成。而五轴联动数控机床,则是行业内的“明珠”,涉及几何学、运动学和动力学等多个专业学科。因此,五轴联动的动态精度测评,是关键技术难题之一。

20世纪90年代,为满足我国航空工业发展需要,成飞开始使用五轴联动数控机床加工零件。一开始,机床频频发生零件铣伤事故。时任成飞数控加工厂厂长汤立民立即成立攻关团队,对设备运行状态进行全程跟踪,他们发现摆角快速旋转造成零件铣伤——这是机床精度出现了问题。

“机床是按照行业内公认的验收标准验收合格的,怎么会发生铣伤事故呢?”

团队成员调研发现,那些年数控机床行业快速发展,机床加工技术不断进步,但验收标准还是20多年前制定的,已经不能满足高端机床的检测需要。很多国家尝试制定新的机床验收标准,但囿于五轴联动数控机床的精度检测难度大,均以失败而告终。

制定全新的五轴联动数控机床精度验收标准,成为当时一项世界性难题。

“从零开始,再难的技术难题,我们也要攻克!”团队成员决定啃下这块“硬骨头”。

大家研究发现,传统的圆锥台试件有设计缺陷,无法检验机床在开闭角转换区间的加工精度,这使得很多飞机零件加工难以完成。

正当大家一筹莫展之际,有人提出,可以在上下两个平行的基准平面分别取50个基准点各建立一条S形三阶样条曲线,并保证上下两条曲线在基准平面上的投影不重合。这样一来,机床在加工过程中可以实现多次开闭角转换。

说干就干,他们很快研制出S形试件样品。经过测试,这款试件对提高机床加工精度果然有效。

之后,团队成员对该试件进行反复测试和修正。1999年,一种实现多方面技术创新的S形试件作为五轴联动数控机床验收标准被正式提出。

S形试件推出后,马上成为成飞对所采购的五轴联动数控机床的标准测试件。有一年,成飞决定购买一款五轴联动数控机床。在项目初始验收时,厂家自信满满,然而在实际操作中,却怎么也切不出合格的S形试件。

这使得厂家对S形试件验收标准提出质疑。令他们没想到的是,成飞组织技术人员赶赴验收现场,不仅把它切了出来,更利用S形试件进一步提升了机床的加工精度。

S形试件以精准可靠的实用性,一次次经受住考验,逐渐被业界认可。2009年,S形试件荣获国家发明专利;2019年,国际标准化组织机床技术委员会全票通过S形试件最终版国际标准草案,正式同意将S形试件列为国际标准。

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