打破国外同行的垄断，中国“S试件”五轴机床检测方法成为国际标准

3月10日，中国科学技术部官网发布消息称，由中国主持修订的ISO10791-7:2020《加工中心检验条件第7部分：精加工试件精度检验》国际标准，获国际标准化组织（ISO）批准正式发布，标志着中国“S试件”五轴机床检测方法正式成为国际标准。

中国“S试件”五轴机床检测方法成为国际标准，提升了中国机床行业在该技术领域的国际标准话语权和国际影响力，在中国机床行业国际标准化征程中具有重要意义。

五轴联动高档数控机床的精度检测和性能评价是公认的世界性难题。在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项支持下，中航工业成飞工业（集团）有限责任公司自主研发成功用于五轴联动加工机床工作精度检验的“S形试件”。

据介绍，2012年，中国航空工业数控技术团队向国际标准提出申请，历经8年艰辛历程，“S试件”五轴机床检测方法经过项目提案（NP）、工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）、国际标准最终草案（FDIS）等五个阶段的评审，最终正式成为国际标准。

“S试件”五轴机床检测方法是在工业和信息化部专项大力支持下，在国家标准化管理委员会、中国机械工业联合会和中国机床工具工业协会关心和指导下，由中航工业成都飞机工业（集团）有限责任公司基于航空制造经验，根据多年深入研究成果提出，并结合清华大学、电子科技大学、南京航天航空大学、天津大学等高校理论研究成果，以及通用技术集团沈阳机床、济南二机床集团有限公司、四川普什宁江机床有限公司、秦川机床工具集团股份有限公司、通用技术集团北京机床所所属北京工研精机股份有限公司、武汉华中数控股份有限公司等骨干机床工具企业的实际应用进一步完善形成的。

这个“S”是什么？

“S试件“看似简单，只是一个S形的曲线，但实际上这个曲线却非常巧妙地将航空零件的若干加工特征集成了起来，所有的加工特征集成在了这个S形的工件上面。目前该样件基本已经被国内的机床生产厂商所采用，用于检验五轴联动机床的加工性能，特别是国外知名机床厂商也曾多次被该样件难倒。

值得一提的是：只要五轴机床能够加工合格的“S试件“，那么该五轴机床就完全可以安全用于加工航空零件，特别是加工一些复杂型面的薄壁零件。“S试件”主要用于检测五轴联动机床动态加工精度，它可以检验整机的几何精度、定位精度、综合加工效率、综合表面加工质量、整机振动及颤振等一系列问题，也可以发现和寻找影响机床加工精度的故障原因，并可以解决机床精度丧失或降低后修复问题等。

“S试件”是样条曲线通过控制点生成的，能够反映数控系统对复杂曲面曲线的差值精度。在加工过程中进给方向有多次变换。

因此，“S试件”加工需要克服很多难点，如： “S试件”壁薄； 刀轴向较深； 开角闭角连续变化； 频繁换向； 光洁度要求高； 检测点多； 轮廓尺寸要求严格； 棒铣刀侧刃加工等。 同时，还要防止影响“S试件”加工的一些因素，如： 机床进给系统伺服动态性的影响； A/B轴双摆角铣头重力前倾的影响； 整机与关键部件结构动态性的影响； 主轴热误差的影响； 机床切削刚度的影响； 机床后置处理平台的影响等。

“S”有啥意义

“S试件”切削技术作为此类产品的测试与验证方法，对其快速推广和产业化、满足国内航空航天领域需求、替代进口等将具有重要意义。

当前，在我国数控机床市场中，高档数控机床，特别是五坐标联动、大型数控机床的市场份额为国外品牌所占领。机床工业的现状致使我国航空结构件数控加工装备长期以来以进口国外设备为主，尤其是五轴加工中心等高技术加工关键装备接近100%依赖进口。

“S试件”切削工艺技术的研究，有效提升了我国高档数控机床研制能力，打破了国外同行对高端机床制造企业的垄断，同时对我国高端五轴机床的发展具有深远意义。

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