【飞机试验模型型面加工精度的提高方法】手工飞机制作大全图解

　　摘要： 本文通过对飞机试验模型加工案例的分析，结合目前现有的数控加工能力，探讨了在飞机试验模型加工中如何提高加工精度，并对其产生误差的原因进行深入分析，为加工出高质量的飞机试验模型奠定了基础。
　　Abstract: Through analyzing the plane test model processing case, combining with existing CNC processing ability, this article discusses how to improve plane test model processing accuracy, and analyzes the causes of error, playing foundation for high-quality plane test model processing.
　　关键词： 飞机试验模型；数控加工；误差
　　Key words: plane test model；CNC；error
　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）24-0202-03
　　0 引言
　　随着数控技术的高速发展，上世纪90年代之前一直沿用的飞机试验模型加工方法——钳工样板修型，现在已经基本上摒弃了，模型制造已经趋向数字化。目前，数控加工承担了模型机加95%的工作量，已经成为模型加工不可替代的主力军，加工进度和加工精度较以前也有了大大的提高。然而，再精确的设备，也必然存在加工误差。一套模型的质量主要取决于机翼等大部件质量的好坏。在实际生产加工过程中，对机翼来说计量工序需要2～3天完成，由于加工误差的存在总会出现超差，如果是重要零件，对模型的整体质量而言就大打折扣，严重的甚至报废。在实际生产加工中，能很好地认识到存在哪些误差，并采取怎样的措施来减少误差，是提高模型加工精度的重要依据。
　　1 模型加工误差的分析
　　1.1 加工误差的来源 由数控机床、计量机和软件等带来的误差。数控机床通常由控制介质、数控装置、伺服驱动装置、伺服电机、工作台（或刀架）及位置反馈测量装置等组成。在零件加工时，当工件与刀具相对移动量与指令移动量相符时，工件与刀具之间停止相对移动，从而加工出符合程序设计要求的零件。但在实际加工中却时常出现工件与刀具之间并未完全按照指令值进行相对移动，造成加工零件尺寸出现误差。这与电压、指令缓冲、液压系统、丝杠传动装置等存在着密切的关系。这种误差称为微观误差，微观误差的单位一般为μm，是设备出厂时就存在的，与设备的精度有关。由于误差小可以忽略不计。
　　在零件的加工过程中造成的直接或间接误差。如基准误差、加工误差、刀具误差、人为误差等统称为宏观误差，宏观误差就是加工过程中所产生的误差。模型机翼部件是模型加工周期最长且计量要求最为严格部件，所以着重以模型机翼为例分析加工误差产生的原因。
　　1.2 加工误差分析
　　1.2.1 基准误差 零件加工中的基准误差是影响零件加工精度的第一个原因。基准面的直线度、平行度、垂直度、平面度等，在实际加工过程中，从零件的找正开始一直到加工完成，这些因素一直伴随在其中，尤其是基准在反复找正中的一致性误差，直接影响零件在整个数控加工的精度。如图1所示。
　　垂直度：若零件本身基准存在误差时，A、B两点拉直和选取C或D点两者的误差直接反映出坐标系Y轴偏移精度；
　　直线度：若M面的直线度存在误差时，当A、B两点拉直时，在M面上取E点或F点两者的误差直接反映出坐标系X轴偏移精度；
　　平面度（平行度）：如图P面的G或H点的选取误差就直接反映出坐标系Z轴精度；
　　找正误差：在操作者选择M、N、P、Q等面上点的时候，由于他们的不唯一性，就意味着误差的存在。尤其几道工序中的修磨基准，使各面上的点存在着不确定性。即坐标原点在零件的相对位置随着基准点的选择移动误差多少，坐标原点的误差就是多少。
　　零件变形：变形是零件在加工时破坏了原来应力组织结构，引起的应力释放而造成的材料扭曲或缩放。变形的程度与零件材料的材质、时效时间、加工去量、走刀速度、加工方法和刀具的选用等存在一定关系。变形的任意性使得加工中修磨基准非常重要。修磨基准的设备精度直接影响基准面的精度，这也是模型加工的难点和主要问题所在。
　　基准统一：包括每道工序的基准统一和计量时的基准统一。理论上每道工序零件的坐标原点相对零件的位置是不变动的，这样才能保证零件的精度，尤其在计量时的坐标原点一定要和精加工一致。因为直线度、平行度、垂直度和平面度误差的存在，所以在每道工序加工时的零件坐标原点与零件的相对位置存在着误差。所有的误差累计，结果可能导致计量结果与真实的模型数据相差很大。如果计量的公差为±0.05mm，那么所有的基准误差都应该远远小于计量公差，而实际的基准误差一般都是等于或接近计量公差。尤其大面的平行度和平面度对计量精度影响很大。尤其是尺寸较大的部件，如果数控精加工产生一定的变形，基准面也随之变化，这些误差积累在一起，就难以保证精加工的坐标原点和计量的坐标原点一致，计量公差就会在很大程度上难以保证。
　　1.2.2 加工误差 产生加工误差的主要原因有两点：一是加工方法和参数设定是否正确；二是装夹方法是否合理，特别是零件加工中要尽量减少零件的颤动引起缺肉超差。由于加工方法和参数的设定主要影响零件的变形，就不再陈述，在此主要分析前缘加工误差。
　　模型加工中最重要的部件是机翼，机翼部件最重要的是前缘，前缘质量的好坏直接影响着模型风洞吹风的试验数据，因此机翼前缘加工显得尤其重要。前缘加工是半敞开的加工方式，刀具在切削过程中，由于型面比较陡，势必会造成刀具让刀摇摆或颤动。如图2所示，P、Q两个方向的摇摆和颤动就造成的了前缘缺肉。在加工时，预留量的多少至关重要，预留量多，前缘光顺时的去量太大，刀具的摇摆和颤动加工的型面无法达到去量值；预留量少将直接导致缺肉。