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美玉渐成: 细数“S试件”国际标准的艰辛历程!  

2016-07-07 11:32:34|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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近日,一条“中国机床行业第一项原创检测国际标准制订取得新突破”让业内人士倍觉振奋人心。据悉,在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项的支持下以及北京机床研究所、国家机床质量监督检验中心和全国金属切削机床标准化技术委员会(以下简称“标委会”)的有力组织、推动下,中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司(以下简称“成飞”)自主研发基础上提出的“S试件”检测标准完成了国际标准制定程序最关键一步,成为国际标准指日可待。对于机床行业而言,能取得此项具有非凡意义的成绩非常不易,这里不仅有科研人员兢兢业业的付出,还有推动标准制定的组织单位所倾注的精力和汗水。


璞玉初现,艳惊四座


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加工关键装备接近100%依赖进口。五轴联动加工机床是航空航天、军工、船舶、汽车、高精密仪器等关键加工设备,尤其在航空制造领域具有举足轻重的作用,其精度水平直接影响着航空先进技术的发展,并制约着现代飞机广泛采用的复杂型面大型整体结构件的推广应用。


为打破被动局势,不再受制于人,由成飞根据多年五轴联动加工机床的应用经验,结合航空结构件的特点,提出了综合检测五轴联动加工机床精度的“S试件”及其检测方法,(其试件由呈“S”形状的等厚缘条和矩形基座组合而成,分别在两个不同平面内生成的两条“S”形曲线在基座平面的投影互相交叉,并具有在交汇处转换变化弯曲形成的开、闭角形态)。“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。


此方法的出现,极大地提高了此类机床的改进周期,缩短了安装调试时间,增加了产品的可靠性。其加工方法被工信部纳入检验数控机床专项五轴加工中心的标准,并在机床行业内推广。同时在实施的“高档数控机床及基础制造装备”重大专项中,对于五轴联动加工机床的项目申请过程和验收过程,均提出了要进行“S试件”检验要求。


潜心雕琢,道阻且长


2000年,“S试件”日趋成熟,在大批量高性能数控机床采购中,正式向国外机床厂家推出,并成为机床验收标准条款。此标准有效提升了我国高档数控机床研制能力。标志着国产高端产品能够满足钛合金航空结构件的加工需求,零件加工精度与国外同型机床相当。但“S试件”仅仅是一项国家标准,如果不能把这项标准推出国门,那就无法真正打破国外同行对航空制造企业的垄断,更无法掌握此项技术及市场的主动权。


2012年转机出现,ISO/TC39/SC2第73次会议于2012年5月在杭州召开。本次会议由国家标准化管理委员会主办,北京机床研究所协办。鉴于“S试件”的优越性,标委会决定在本次会议上以中国的名义将“S试件”作为国际标准提案提出。这是我国机床制造业首次独立提出的国际标准草案,标志着我国机床制造业首次掌握制定验收标准的主动权。同时,“S试件”申请国际标准的漫漫征程也开始了。


标委会李祥文秘书长作为团长带领中国代表团,于2012年9月参加了瑞典召开的第74次会议。“S试件”提案几乎成了会议的主要议题,会上对“S试件”是否立项作了讨论,经过激烈讨论,最终以英国、意大利、瑞典、荷兰、中国等5国赞成,德国、瑞士反对,日本弃权的投票表决,通过了“S试件”的立项工作。这样的结果让中国代表团既欣慰又感到压力,本次会议中主要反对意见来自于德国、瑞士、日本这三大制造强国,他们对提案提出的质疑会一直持续整个申请过程,无疑是一道强劲的阻力。


在美国召开的第75次会议上,中国代表团之前的担忧得到印证。尽管在会前组织行业和相关专项课题组做了大量的研究与实验工作,准备了详细的预案,但部分成员国代表仍然认为“对一些问题等没有做出更有说服力的答复”。“S试件”提案在本次会议上说遇到了较多问题,预期在本次会议通过的工作组草案未能通过。好在大家并不气馁,会后着手组织了充分的准备工作,国内包括成飞、清华、电子科大和一些主要企业就“S试件”提案的修订工作又做了一些试验与验证工作,而且还多次召开了技术研讨会,对“S试件”用工程语言进行了定义。


转眼,距离“S试件”立项已经一年,第76次会议于2013年10月在英国召开。鉴于会前所做的准备,本次会议对“S试件”开展了两次讨论。第一次,主要针对日本方面提出的问题进行了讨论,中国代表团就这些问题进行了解释,获得了在场专家的认可。第二次讨论,德国方面新到的专家由于未参加第一次讨论,对“S试件”不甚了解,作了反对“S试件”现有技术方案的报告。其建议采用直线、圆弧进行定义的“S试件”方案,并给出了设计简图。面对这个突如其来的变化,各国专家随后又展开了激烈的讨论。最后由于德国提出了不同的“S试件”方案,并且与中国方面无法达成一致,会议初步决定由中方和德方就两种方案的优缺点进行对比分析,在第77次会议上进行讨论。


李祥文秘书长和代表团团员们顶着巨大的压力备战第77次会议,“如何证明我国的方案更好”成为他们的研究重点。2014年5月,在意大利第77次会议如期而至,唇枪舌战了数回合亦未能达成一致。与会代表认可中方所做的大量工作,部分代表认为“S试件”代表了机床用户的需求,技术研究已经清楚,可以进入下一阶段工作;而另一部分代表认为对“S试件”仍然需要进一步的研究,有很多技术问题还需要开展进一步工作。最终会议决定将针对“S试件”作一个问卷调查请成员国作答,并将调查结果在2015年的春季会议上进行讨论,“S试件”标准制定的周期被迫延长。


ISO国际标准制定程序由NP(工作项目提案)、WD(工作组草案)、CD(委员会草案)、DIS(国际标准草案)、FDIS(国际标准最终草案)5个阶段组成。自“S试件”在2012年9月的瑞典会议上提案通过以来,一直处于WD(工作组草案)阶段,接下来的第78次会议将对是否将“S试件”进升到CD阶段进行表决。因此,第78次会议是“S试件”标准能否往下继续进展的关键会议。


2015年5月第78次国际标准化工作会议在成都召开。本次会议由国家标准化管理委员会主办,北京机床研究所协办。会上,首先宣布了在网上发起的对“S试件”是否进入下一阶段(CD)的投票结果:共计15个具备投票资格的成员国进行了投票,选项如下:1,赞成,进入CD阶段;2,赞成,直接进入DIS阶段;3,反对。共计15个具备投票资格的成员国进行了投票,其中英国、意大利等9个国家投赞成票,选项1;德国、瑞士等5个国家投反对票;荷兰投了赞成票,选项2。根据国际标准CD阶段投票准则,通过必须具备两个条件:①赞成票必须达到2/3或以上;②反对票不能超过1/4。


投票结果表明,赞成票刚好为2/3,满足了条件①;但反对票达到了1/3,不满足条件②。因此,投票结果不能支持“S试件”国际标准的下一步工作,必须通过本次会议讨论来达成妥协以决定“S试件”是否继续往下进行,必须通过会议讨论使得投反对票的国家重新考虑立场。


为使得外国专家对“S试件”测试方法有更深入的理解,成飞组织了现场参观,邀请各国代表参观了成飞数控加工厂,并实地观看“S试件”在三种不同类型的机床加工进行加工的情况以及加工完成的中国版“S试件”与德国版“S试件”的实物对比。通过参观,各国代表对“S试件”有了更为深入的理解。随后,各国代表继续对“S试件”的意见进行讨论。最终中方代表在奇异点、波纹度测量方面做出了妥协,各国代表对“S试件”的测试方法基本达成了共识,同意进入CD阶段。

突破钳制,渐成美玉


成都会议之后,ISO/TC39/SC2秘书处根据其工作程序,在其成员国范围内进行了一次“是否同意由CD(委员会草案)晋升为DIS(国际标准草案)”的投票。单从这次投票结果看,“S试件”由CD晋升为DIS已无悬念,但附有意见和投反对票的国家也占有不小的比例,而且这些国家均为工业强国,权重很大。不处理好这些成员国提出的意见和问题,但仍有被翻盘的可能,这种现象屡见不鲜。因此,认真、高度重视这些成员国提出的每一条意见对中国代表团来说显得尤为重要。


决定性的第79次会议,于2016年5在德国召开,北京机床研究所和标委会对此次会议非常重视,王晓林副所长率队出征。为备战此次会议,“S试件”国内工作组专门召开会议,研究、讨论各成员国提出的意见,并在试验和验证的基础上对72条意见逐一作出答复。最终,中国代表团的技术答辩基本被与会者接受。期待已久的一刻来临——会议决定“S试件”提案由CD(委员会草案)阶段晋升为DIS(国际标准草案)阶段。



从提出至今,“S试件”经历了4年6次国际会议的艰辛历程,实属不易。尽管还有艰难的路要走(晋升到FDIS阶段),但我们看到了曙光,更坚定了我们的信心。将“S试件”制定为国际标准,无论是从提升未来加工中心制造水平,还是从中国对国际标准化工作的贡献以及提升我国在国际标准化工作中的地位方面而言,其意义和影响都可谓巨大而深远。


在数控机床专项推动下,随着“S试件”国际标准化工作进程的不断推进,国内将在前期试点应用的基础上进一步推动和扩大“S试件”应用范围。标委会也将其列入智能制造国家标准计划,制定为独立的“S试件”国家标准,从标准角度加大加快“S试件”在行业的推广与产业化应用。以上措施对满足国内航空航天领域需求、助推我国航空结构件数控加工装备的国产化进程、替代进口等将具有重要意义。更多好文

来源机床杂志社


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