制定世界金屬切削領(lǐng)域的“中國標準”

范吳瑕　易貝羽　陳暉

“僅第七十八次會議，各國專家就對‘S形試件國際標準提案提出了76條意見。”二十多年，十二次國際標準化組織金屬切削機床測試條件技術(shù)委員會會議，六百多條提問，都被牟文平團隊一一化解，“用海量來形容一點都不為過”。

80后的航空工業(yè)成飛數(shù)控加工廠副廠長牟文平想起第一次在技術(shù)委員會會議上作提案報告時的場景，依然感慨萬千，“‘S形試件在經(jīng)歷了無數(shù)次質(zhì)疑和反駁后，終于進入了ISO國際標準制定程序的最后階段。”這不僅標志著中國首次掌握世界金屬切削領(lǐng)域的話語權(quán)，更推動了我國高檔數(shù)控機床事業(yè)的起步，見證了中國航空制造技術(shù)的大發(fā)展。

創(chuàng)新研發(fā)攻破技術(shù)難關(guān)

在現(xiàn)代化的航空工業(yè)成飛數(shù)控加工廠，一臺臺高精尖的數(shù)控設(shè)備呈現(xiàn)在眼前，工作臺上放著剛剛被切割出來的“S形試件”。“用它來檢測機床的精度。”牟文平說，“S形試件”已經(jīng)成了航空工業(yè)成飛在購置高檔數(shù)控機床時的驗收試件。

但在20世紀90年代，航空工業(yè)成飛驗收機床用的是進口的NAS979“圓錐臺試件”。一批驗收合格的高精度進口五軸聯(lián)動數(shù)控機床生產(chǎn)出的零件頻頻被銑傷，問題究竟出在哪？望著報廢的零件，大家一籌莫展。

“時任廠長湯立民立即成立急速攻關(guān)小組，跟蹤零件加工狀態(tài)，終于通過試切件測試發(fā)現(xiàn)，故障出在空間曲面上具有開閉角轉(zhuǎn)換特征的位置。”牟文平描述，零件銑傷是機床加工時擺角快速旋轉(zhuǎn)造成的，這意味著機床本身的精度存在問題。

事后牟文平才得知，由于數(shù)控機床行業(yè)的快速發(fā)展，對零件制造精度的要求不斷提高，原有的NAS979標準已經(jīng)不能滿足全部機床檢測的需要。擺在航空工業(yè)成飛面前的事實就是，五軸聯(lián)動數(shù)控機床的精度檢測這一世界性難題該怎么破？

變被動為主動，以問題為導向，研發(fā)機床精度檢測試件，經(jīng)過反復大量的試驗、測量，“S形試件”被提出來。牟文平邊說邊用手比劃：“‘S形試件的加工過程與飛機結(jié)構(gòu)件加工過程是一致的，這能更加客觀真實地反映機床是否能夠滿足大型結(jié)構(gòu)件的加工精度需求。”

1999年，“S形試件”作為新的進口機床驗收試件被首次提出，2000年被航空工業(yè)成飛列入進口機床采購的技術(shù)協(xié)議中。

向世界推廣“中國標準”

“能不能把‘S形試件申請成為國際標準呢？”牟文平說，“S形試件”精準的檢測結(jié)果，被沈陽機床等國內(nèi)多家企業(yè)作為進口高檔數(shù)控設(shè)備的精度檢驗。

機會出現(xiàn)在2012年。“請準備好相關(guān)材料，在國際標準化組織金屬切削機床測試條件技術(shù)委員會第七十三次會議上作30分鐘提案報告。”全國金屬切削機床標準化技術(shù)委員會秘書長李祥文的一通電話讓時任數(shù)控加工廠副廠長郭志平很激動，“好不容易才爭取來的機會，‘S形試件要想成為世界標準，就必須在此次會議上獲得大家的認同”。

剛剛從國外學術(shù)訪問歸來的牟文平懷著緊張而激動的心情向大會介紹了“S形試件”標準，“沒想到反響挺好”。同年9月在瑞典召開的第七十四次會議上，“S形試件”國際標準正式立項，進入工作組草案階段。

然而挑戰(zhàn)無處不在，正當“S形試件”一步一步邁向世界標準之時，第七十七次會議給了牟文平團隊一記重擊。

“把航空制造領(lǐng)域的要求推廣普及應(yīng)用到數(shù)控機床領(lǐng)域，無疑增加了難度和成本。”“機床精度檢測運動中不能通過奇異值區(qū)域。”……會議現(xiàn)場白熱化的討論以及尖銳的問題讓牟文平當時就有些懵了。“這些問題如果在第二天的會議中得不到合理的解釋，對于‘S形試件標準申報來說，將是毀滅性的。”

那一晚，牟文平一夜未眠。查資料、作分析，再讓國內(nèi)技術(shù)團隊同步做實驗，得出數(shù)據(jù)報告。一晚上兩地艱苦鏖戰(zhàn)，終于在會議前半小時完成了數(shù)據(jù)處理。“奇異值測試與原有標準無沖突。”詳實、精確的報告與實驗數(shù)據(jù)讓與會專家驚訝不已，申報團隊有驚無險地保住了國際標準的申請資格。

不久后，申請團隊邀請專家參觀航空工業(yè)成飛數(shù)控加工廠，徹底扭轉(zhuǎn)了外國專家對“S形試件”的認知態(tài)度，此后“S形試件”國際標準申請之路越來越順暢。

中國“智造”的力量

一路過關(guān)斬將、披荊斬棘，凝聚了無數(shù)航空人心血的“S形試件”作為新的試件加入到ISO10791-7標準中，并將于近期正式發(fā)布成為國際標準，牟文平感到很自豪。

國際標準化組織作為權(quán)威的綜合性國際標準機構(gòu)，其制定的標準在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。中國工程院院士、西安交通大學教授盧秉恒評價：“這標志著我們國家在高檔數(shù)控機床領(lǐng)域有了話語權(quán)，有了標準制定的參與權(quán)，對于我們建設(shè)制造強國、科技強國具有非常重要的意義。”

這與2009年國家啟動“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項研究密不可分。“在這之前，航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工裝備長期依靠國外進口，連一臺國產(chǎn)高檔數(shù)控機床都沒有。”受制于人的發(fā)展曾讓牟文平有些無奈，“但現(xiàn)在不同了，‘S形試件切削工藝的研發(fā)有效提升了我國高檔數(shù)控機床的研制能力，大大助推了我國航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工裝備的國產(chǎn)化進程”。

發(fā)展遠不止于此。第二代巨型正負電子對撞機漂移室本體——BESⅢ漂移室的成功制造，代表了航空工業(yè)成飛數(shù)控加工技術(shù)的高水平。

“這是中國‘智造的力量。”一代代航空人在裝備制造領(lǐng)域砥礪前行，實現(xiàn)了從跟蹤仿制到自主研制再到自主創(chuàng)新的歷史性跨越，同時也推動了四川制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。目前，四川已擁有一批研發(fā)機構(gòu)和龍頭企業(yè)，在航空發(fā)動機、航空電子、飛機研發(fā)設(shè)計制造等方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢，涌現(xiàn)了殲20、高端無人機等一批重大成果。

“祖國終將選擇那些忠誠于祖國的人，祖國終將記住那些奉獻于祖國的人。”印刻在航空工業(yè)成飛門口的這句話成為航空人忠誠奉獻、逐夢藍天的生動注腳。（責編/裴佩）

親歷者：牟文平

航空工業(yè)成飛數(shù)控加工廠副廠長，研究員級高級工程師，國際標準化組織金屬切削機床測試技術(shù)委員會委員，國際生產(chǎn)工程研究院企業(yè)會員。獲省部級以上成果獎勵10項。