零件的特點及加工難點
盤形齒輪零件如圖1所示，零件材料為鈦合金TC4-R，零件外徑φ201mm，零件總厚度為9mm。零件兩端的表面上分別設(shè)計有減輕槽，一個表面均布有6處扇形減輕槽，另一表面有兩處環(huán)形減輕槽，零件中間部分厚度變?yōu)?mm。齒輪齒數(shù)為400，模數(shù)為0.5mm，齒輪精度等級為6級。此零件長徑比最大處達到1：67，屬于薄壁零件，它有以下特點：
(1)零件壁厚不足，剛性差，在夾緊力或切削力作用下，零件厚度不足以抵抗夾緊力的作用，極易產(chǎn)生變形，無法達到尺寸精度、形位精度、齒輪精度要求。
(2)零件質(zhì)量重，外徑大而薄，兩面有多種減輕槽，定位、支撐、著力點小，定位夾緊困難。
(3)在切削力特別是軸向力的作用下，很容易產(chǎn)生振動和變形，影響零件尺寸精度、形位精度、齒輪精度和表面粗糙度。
工藝措施及注意事項
對盤形齒輪零件的設(shè)計圖進行分析，將毛坯加工至成品零件，材料的去除率為60%以上，較大的材料去除率，如果不能很好地處理殘余應(yīng)力釋放問題，容易造成零件加工過程中及加工后的變形，從而不能滿足設(shè)計要求。
為減少零件變形對加工精度的影響，工藝流程劃分為粗加工→時效→精加工→加工。粗加工主要是去除各表面大余量。時效是去除精加工的殘余應(yīng)力。精加工中定位面的精加工是關(guān)鍵工序，為后續(xù)的精加工、齒輪加工做工藝準備。齒輪加工安排在精加工后進行。
工藝流程的每個工序都要考慮釋放應(yīng)力和控制零件加工變形，無論哪個階段，都把控制變形作為零件加工的重要內(nèi)容進行分析和考慮，以確保零件的加工精度。
粗加工保留了精加工余量以后，零件基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)全部加工成形。粗加工為精加工所留余量，在保證精加工要求的前提下，盡量減少余量留存，以保證精加工在去除余量后不會造成大的變形。根據(jù)經(jīng)驗和實踐，外圓留余量單邊0.3～0.4mm，端面留0.15～0.2mm.同時粗加工時對零件端面的平面度要有限制。
精加工時，定位基準的選擇和加工精度對保證零件精度至關(guān)重要。任何高精度表面加工前一定要先選好、加工好定位基準。為了保證6級齒輪精度，應(yīng)考慮將零件加工基準和齒輪的加工基準重合;定位基準穩(wěn)定可靠;所使用的定位基準設(shè)計的夾具結(jié)構(gòu)簡單，易操作的原則。根據(jù)這些原則，此零件選擇一個孔和一個端面作為定位基準。φ71mm臺階孔(基準A)及其端面(基準B)，是設(shè)計和裝配基準，但是孔長太短，端面也太小。用它們做定位基準顯然不合適。所以選用φ65mm孔定位，定位面相對較長，又是通孔，夾具好制造且裝卸零件也方便。但是φ65mm孔公差大，也沒有形位公差限制。因此在選用此孔做定位基準時，要對其尺寸精度、對設(shè)計基準φ71的同軸度提高要求，根據(jù)經(jīng)驗和試驗一般孔公差按IT7級,同軸度不大于0.005mm，以消除工藝基準與設(shè)計基準不重合造成的誤差。定位端面的選用，因兩個大端面多溝槽，不是一個完整的平面，其形狀精度不高，而齒輪精度等級為6級，齒向誤差為0.006mm，因此做定位面的端面要提高形位公差要求，根據(jù)實踐平面度應(yīng)不大于0.005mm，端面對定位孔φ65mm的垂直度要求應(yīng)不大于0.005mm，對基準面B的平行度要求應(yīng)不大于0.005mm，同時按齒輪精度等級查表選擇零件另一端面對定位孔的跳動值。選用φ65mm孔和一大端面作為定位基準面，保證精加工、齒輪加工、檢驗和安裝時的基準統(tǒng)一。雖然基準進行了轉(zhuǎn)換，但工藝采取措施滿足了設(shè)計要求。
零件的精度要求高，精加工定位孔與定位端面的加工是加工的關(guān)鍵技術(shù)，主要是由鉗工和車工進行。鉗工配合車床保證零件定位孔、定位端面的形位公差要求。首先由車工車定位面和一個孔φ93mm，要求一次加工完成，然后鉗工研磨加工過的端面，保證平面度0.005mm，車工以研過的端面和φ93mm定位，軸向壓緊加工φ65mm、φ71mm、環(huán)形槽、端面和最大外徑φ201mm，要求一次加工完成。這樣保證了零件的形位公差要求。
值得注意的是：加工過程要降低切削力，控制走刀量，防止零件振顫;夾緊力控制適當，既要保證零件夾緊又不能使零件變形，為控制零件在裝夾過程的受力變形量可以采用端面打表的方式進行控制;端面接刀要避開裝配位置、零件定位、壓緊位置;平面度0.005mm檢測，因為不是設(shè)計要求，是工藝過程的要求，不一定要有實測數(shù)據(jù)，只要能滿足最終齒輪加工精度要求即可。通過跟蹤現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)只要將零件定位面放在檢驗平臺上推，感覺有均勻的相互吸力，零件的平面度就能滿足后續(xù)零件的加工精度，同時也可采用在平臺上用表打端面的方法配合使用，這種檢驗方法易操作也好掌握。
在保證滾齒夾具必要的硬度、精度的同時，夾具定位面以及壓緊面的設(shè)計很關(guān)鍵，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，為消除因定位面不平，零件在壓緊過程產(chǎn)生的變形，使零件獲得準確可靠的裝夾，選用零件兩端面靠近齒根部的環(huán)形實體面作為定位和壓緊位置。因此夾具的定位端面及壓緊塊上應(yīng)加工出一個大的環(huán)形槽，以便讓開零件的非定位部分，這樣可減輕夾具重量，夾具也容易制造。
夾具裝在滾齒機上之后，應(yīng)對夾具進行找正。找正夾具的定位軸與工作臺同心;找正夾具定位軸與工作臺垂直;找正夾具定位端面與工作臺平行。注意夾具的徑向跳動不大于加工零件徑向跳動量要求的三分之一。對定位部分較長的夾具，需要校正兩點，并使兩點跳動的方向一致，以免夾具安裝與工作臺不垂直。夾具的端面跳動根據(jù)夾具支撐端面半徑大小決定，一般在0.006～0.01mm。
零件的安裝關(guān)系著加工出的齒輪精度好壞，故零件應(yīng)可靠固定，同時檢查零件外徑，應(yīng)與夾具同心，并且在零件夾緊情況下不應(yīng)產(chǎn)生變形，可用打表的方式來檢查工件的裝夾情況。
由于齒輪模數(shù)較小，加工精度高，零件材料為鈦合金，這種材料強度大、硬度高、耐沖擊、加工中容易硬化、切削溫度高刀具磨損嚴重，屬難加工材料，選用AA級硬質(zhì)合金滾刀，并分多次走刀加工。
從表1中可以看出，通過利用三坐標測量機上Quindos測量軟件中齒輪測量功能，一次性完成了齒向、齒形、周節(jié)誤差、周節(jié)累積誤差及齒圈徑向跳動的測量，并可輸出測量結(jié)果，滿足用戶檢測要求。
零件材料為鈦合金，毛刺堅韌，不易去除干凈，需要用尖銳的刀具在放大鏡下鏟去較大的毛刺及齒面粘結(jié)物，然后局部修光，再用常規(guī)的齒輪去毛刺辦法去毛刺，最后用超聲波清洗機處理，這樣齒輪表面才會干凈。
上述工藝方法在現(xiàn)場多批零件中進行應(yīng)用，經(jīng)受了考驗。為現(xiàn)場生產(chǎn)加工解決了生產(chǎn)難題，零件合格率可以達到99%，加工300件(包括φ181和φ201兩種齒輪)保守估計可創(chuàng)造上百萬的經(jīng)濟效益，同時也積淀了精密零組件加工經(jīng)驗。