一、技术要求及工艺难点
如图1所示的齿轮组件， 完成齿轮与齿轮轴压轴套的装配后，箭头所示端面出现图2中的掉块缺陷。磨削齿面后，沿齿向方向出现划道痕缺陷(见图3)。
该零件为某型航天产品水处理泵的关键零件， 工作介质为水，采用复合材料配副，典型的优势是高耐磨、长寿命且对水介质的污染低，以上特点均要求齿轮齿面及端面具有很高的精度。该齿轮材料为高强高耐磨聚醚醚酮复合材料，是以短切碳纤维增强改性的聚醚醚酮为原料压制而成，属于硬塑料，没有可借鉴的成熟工艺方法及参数。
二、解决方案及工艺方法
端面掉块缺陷的解决方案：1) 工艺分析：掉块缺陷端面涉及压轴套和磨端面工序，齿轮与齿轮轴为紧度配合，传统的常温压轴套过程中复合材料齿轮因齿轮轴的挤压， 在齿轮内孔和齿轮轴端面相交处易产生掉块。压轴套后齿轮轴与齿轮端面若不平齐，磨端面时，不平齐部位的齿轮无齿轮轴内部支撑，内孔弹性变形回缩，在磨削端面时受砂轮磨削过程的剪切力，产生剥落、掉块缺陷。
2) 解决措施：选择合适参数，利用材料热胀冷缩原理实现无损伤压轴套。复合材料齿轮1的热膨胀系数为5x10-5 ，当温度升高至170~180℃，内孔会胀大0.034~0.036mm，齿轮轴的热膨胀系数 为14×10-6，当温度降低至-40~-50℃，齿轮轴外圆会缩小0.004~0.005mm，理论计算可以满足间隙配合。实际试验时将齿轮放置在恒温烘箱中，随箱体温度加热至170~180℃，保持10min;将齿轮轴放置在低温冷冻箱，随箱体冷却至-40~-50℃保持10min，无需外力作用即可完成压轴套，消除了复合材料齿轮与金属齿轮轴之间的机械挤压力。
设计专用压轴套工装，确保压合到位。如图4所示进行压套，以压套工装的端面为辅助基准定位面，齿轮轴、齿轮、压套工装三者端面平齐，消除了磨削端面的剪切力。
齿面划道缺陷的解决方案：1) 工艺分析：齿面划道痕缺陷涉及的工序为磨齿工序，采用数控成形磨齿机磨削齿面，零件长径比约11，刚性较差，磨齿余量3.5mm，采用5SG100-FG12VS3P刚玉砂轮，磨削过程中该材料易掉渣，砂轮极易堵塞;零件长径比大，导致在加工过程中零件弯曲变形，砂轮与齿面无法精确贴合，同时砂轮偏软，磨粒在还锋利时就脱落， 在齿面形成划道痕缺陷。2) 解决措施：针对聚醚醚酮复合材料的特性进行砂轮选型。聚醚醚酮复合材料为硬塑料，齿轮磨削为型面磨削，在磨齿时粗磨与精磨不更换砂轮，应选择碳化硅磨料砂轮;复合材料软且韧性大，采用成形磨齿的方法，应选择硬度适度偏软的砂轮;聚醚醚酮的碳纤维填料直径约7μm，长度约140μm，磨削过程中碳纤维脱落后易堵塞砂轮气孔，应选择气孔率大的陶瓷结合剂;齿轮模数1.5mm，齿面表面粗糙度值Ra=0.8μm，公法线变动量0.015mm，齿轮模数小，齿面精度及粗糙度要求高，选择粒度100#的砂轮。综上，最终确定采用GC100JVKS碳化硅砂轮。
改进磨削参数。磨齿分为粗磨、精磨两个阶段，粗磨齿阶段采用大进刀、大进给快速去除余量，精磨齿采用小进刀、小进给满足零件尺寸的稳定性及表面粗糙度要求，分9次走刀进给，砂轮线速度30m/s，每次进刀磨削结束后修整砂轮，具体磨削参数见表1。
三、工艺创新点及效果
1) 利用热胀冷缩原理，确定了压轴套参数，消除了压轴套机械挤压力;采用专用压轴套工装，保证压轴套后端面平齐，消除了磨削的剪切力;解决了齿轮端面掉块缺陷。
2) 通过砂轮选型及磨削试验，确定了该复合材料磨削适用的工艺参数，解决了齿面划伤缺陷。
3)改进后零件合格率达到95%，装机寿命件已超过10000h，已随空间站服役2个月。
4) 掌握了高强高耐磨聚醚醚酮复合材料的机械加工特性，为复合材料机械加工提供了可借鉴的工程应用经验。