日前，由中航工業(yè)成飛經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)積累提出的《加工中心用S試件》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提案在在ISO/TC39/SC2第74次國(guó)際會(huì)議上獲得通過(guò)，這項(xiàng)提案將作為ISO10791-7《加工中心精度檢驗(yàn)第7部分：精加工試件》的附錄在國(guó)際機(jī)床行業(yè)實(shí)施。《加工中心用S試件》是首項(xiàng)由我國(guó)制定的機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提案。
在ISO/TC39/SC2第74次國(guó)際會(huì)議上，由我國(guó)提出的《加工中心用S試件》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提案引發(fā)了成員國(guó)激烈討論。該提案最終在投票環(huán)節(jié)以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)通過(guò)，并將作為ISO10791-7《加工中心精度檢驗(yàn)第7部分：精加工試件》的附錄在國(guó)際機(jī)床行業(yè)實(shí)施。《加工中心用S試件》是首項(xiàng)由我國(guó)獨(dú)立提出并獲得通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)提案，打破了機(jī)床行業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)被西方壟斷的局面，標(biāo)志著我國(guó)金屬切削機(jī)床行業(yè)實(shí)質(zhì)性進(jìn)入國(guó)際機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域。
目前全世界各國(guó)對(duì)檢測(cè)指標(biāo)的規(guī)定、定義、測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理等有所不同，常用的標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(NAS)。NAS979是美國(guó)國(guó)家航空航天局在20世紀(jì)70年代制定的通用切削測(cè)試NAS系列，金屬切削裝備規(guī)范。NAS件是通過(guò)圓錐臺(tái)試件的加工產(chǎn)生的面粗糙度、圓度、角度、尺寸精度等指標(biāo)，來(lái)檢驗(yàn)機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度，是目前國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)精度驗(yàn)收的常用方法。對(duì)于三軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床上選用NAS979標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行動(dòng)態(tài)精度驗(yàn)收，可以很好地判斷插補(bǔ)軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。但在五軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床上選用NAS979標(biāo)準(zhǔn)中的圓錐臺(tái)試件來(lái)對(duì)機(jī)床五軸聯(lián)動(dòng)精度進(jìn)行檢測(cè)，往往并不能正確反映多軸聯(lián)動(dòng)加工各運(yùn)動(dòng)部件的綜合精度通過(guò)圓錐臺(tái)NAS件試件檢查合格的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，在五軸聯(lián)動(dòng)加工中時(shí)常出現(xiàn)加工型面不光順、表面質(zhì)量差等問(wèn)題，甚至在某些特殊部位出現(xiàn)過(guò)切、銑傷零件而造成報(bào)廢。此外，NAS979圓錐臺(tái)試件在加工中始終處于開(kāi)角加工區(qū)，反映不出機(jī)床在開(kāi)、閉角轉(zhuǎn)換時(shí)的特性，對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)精度檢查不完整，尤其是對(duì)新的數(shù)控功能，比如，體現(xiàn)五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的重要功能RTCP(RemoteToolCenterPoint)，即遠(yuǎn)程刀具中心點(diǎn)的加工精度就不能進(jìn)行檢測(cè);對(duì)后置處理程序的正確性也無(wú)法檢驗(yàn)。而且檢測(cè)必須要用專用儀器配合才能進(jìn)行，給機(jī)床調(diào)試與維修等帶來(lái)許多不便。
中航工業(yè)成飛經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)積累，總結(jié)出綜合檢測(cè)數(shù)控銑床精度的S形檢測(cè)試件及其檢測(cè)方法，S形試件由一個(gè)呈S形狀的直紋面等厚緣條和一個(gè)矩形基座組合而成，分別在兩個(gè)不同平面內(nèi)生成的兩條S形曲線在基座平面的投影互相交叉，并具有在交匯處轉(zhuǎn)換變化彎曲形成的開(kāi)、閉角形態(tài)。采用S試件檢測(cè)機(jī)床精度，可以直接用常用的壁厚卡尺檢測(cè)S件緣條厚度，并能根據(jù)緣條厚度情況，分析判斷出機(jī)床的五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)精度;還能根據(jù)緣條型面、基座平面與緣條結(jié)合部位的刀具軌跡的光順情況，且不需要借助任何工具，就能對(duì)設(shè)備精度、后置處理程序和RTCP精度進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，彌補(bǔ)了NAS件用專用的圓度儀和角度儀進(jìn)行檢測(cè)后才能對(duì)動(dòng)態(tài)精度進(jìn)行評(píng)價(jià)的不足。
此外，S試件比NAS件更能全面地檢測(cè)機(jī)床五軸聯(lián)動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)精度。S件具有開(kāi)角加工區(qū)、閉角加工區(qū)和開(kāi)閉角轉(zhuǎn)換加工區(qū)以及變化的緣條型面與基座平面夾角等加工特征，相比于只有開(kāi)角加工區(qū)、型面與底平面成定角度的NAS件，其精度檢測(cè)更為全面。另外開(kāi)閉角轉(zhuǎn)換加工區(qū)、緣條型面與基座平面的變化夾角等加工特征對(duì)機(jī)床五軸聯(lián)動(dòng)精度要求很高，因此S件比NAS件檢測(cè)更為嚴(yán)格;S件緣條型面，以及基座平面與緣條結(jié)合部位的刀具軌跡的光順情況能夠反映后置處理程序的正確性和RTCP精度，而NAS件無(wú)法檢測(cè)到這些項(xiàng)目。很多五坐標(biāo)數(shù)控銑床在安裝或者維修時(shí)，通過(guò)NAS件檢查之后，加工某些零件會(huì)出現(xiàn)型面不光順、表面質(zhì)量不好、零件幾何精度達(dá)不到要求等問(wèn)題。而被檢機(jī)床如果通過(guò)了S件測(cè)試，再加工這些零件，則不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。
S試件檢測(cè)方法可以檢驗(yàn)整機(jī)的幾何精度、定位精度、綜合加工效率、綜合表面加工質(zhì)量、整機(jī)振動(dòng)及顫振等一系列問(wèn)題，可有效提升我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床能力，解決鈦合金高效加工難題，進(jìn)而提升航空制造企業(yè)應(yīng)用國(guó)產(chǎn)設(shè)備的信心。