專利名稱：一種超長精密榫接頭齒條及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造傳動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種超長精密榫接頭齒條及其 制造方法。
背景技術(shù)：
齒條是一種機(jī)械傳動(dòng)零件。其基本形狀為條狀本體，截面形狀多為矩形、 圓形、多邊形。條狀本體長度方向的一側(cè)或多側(cè)分布著符合嚙合規(guī)律的齒排， 齒條與齒輪正確嚙合構(gòu)成傳動(dòng)付，這種傳動(dòng)付可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)
之間或直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。齒條的構(gòu)造為條形本體、齒 排、固定螺釘孔、定位銷孔、端部。齒條的材質(zhì)為金屬材料、粉末冶金、 工程塑料。傳統(tǒng)金屬材料齒條的制造過程為首先鍛造或鑄造毛坯、然后進(jìn) 行面和孔切削加工、制齒切削加工等制成齒條，最后再裝配于支承件上。
不過，傳統(tǒng)金屬材料齒條的精加工一般采用通用機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床設(shè)備通 過切削加工完成。由于機(jī)械加工設(shè)備加工工藝范圍等條件的限制，使整體齒 條零件能夠達(dá)到的長度有限。因此，當(dāng)機(jī)械中需要的整體超長齒條不能或不 便制造時(shí)，通常采用分段制造再組裝成超長齒條的方法完成。另外，由于傳 統(tǒng)的齒條端部是平面形狀，不具備連接功能，所以相鄰齒條的位置關(guān)系靠定 位銷釘、固定螺釘?shù)葘X條定位、固定在支承件上來保證，這種傳統(tǒng)方法存 在的不足主要在于，連接部位的齒距偏差和承載能力不易保證，裝配不方便， 導(dǎo)致超長距離齒條傳動(dòng)付不能實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超長精密榫接頭齒條，其能夠減 少連接處的齒距偏差，保證精密長距離齒條傳動(dòng)質(zhì)量，提高連接處的承載能 力。
本發(fā)明還要提供一種制造超長精密榫接頭齒條的方法。 本發(fā)明的思路為，對(duì)構(gòu)成齒條元件的關(guān)鍵零件榫接頭齒條段的齒面、榫 槽、榫頭、承載基準(zhǔn)面等決定齒條段形狀位置的重要表面采用同一定位基準(zhǔn) 一次性裝夾，用數(shù)控電火花線切割設(shè)備，切割出與齒條段形狀軌跡相一致的精密縫隙，由此進(jìn)行齒部、榫槽、榫頭、承載基準(zhǔn)面等重要表面的成形加工。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明 一種超長精密榫接頭齒條，它由兩個(gè)或兩個(gè)以上的榫接頭齒條段 l組合而成，每一個(gè)榫接頭齒條段包含齒排2、固定螺釘孔3、定位銷孔4、 齒條端部5、榫槽6榫頭7和條形本體8構(gòu)造，所述榫槽6開設(shè)于齒條段的 端部5上靠近中央位置，所述榫頭7設(shè)在齒條段的另 一端部與榫槽6對(duì)應(yīng)的 位置，組合狀態(tài)下，所述榫頭7與相鄰的另一齒條段上的榫槽6組成嵌套連 接的榫接頭構(gòu)造，兩端面以及榫頭和榫槽表面形成緊密連貫的接觸面，由此 構(gòu)成兩齒條段準(zhǔn)確精密結(jié)合。
所述榫槽6的方向與條形本體8的長度方向垂直，并與齒槽方向平行。 所述榫頭7的截面形狀與所述榫槽6的截面形狀相同。 所述榫頭7和榫槽6分別包括頭部和頸部，所述榫頭7的頭部寬度尺寸 D大于其頸部寬度尺寸T;所述榫槽6及榫頭7截面圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)O到齒形 的基準(zhǔn)點(diǎn)O，的距離B相等。
所述榫接頭的配合性質(zhì)可以設(shè)計(jì)為過渡配合或過盈配合。 所述榫頭7的棱邊為倒角形狀。
一種制造上述超長精密榫接頭齒條的方法，其步驟包括
(1) 鍛造毛坯步驟，毛坯為長方形板塊狀，厚度按齒條寬度設(shè)定，毛坯的 長度為齒條段有效長度加榫頭部長度加30-50毫米裝夾量、寬度尺寸按照沿 齒條段高度方向排列1到n個(gè)齒條段，并考慮電火花線切割機(jī)床裝夾留量和 軌跡輪廓間隔進(jìn)行i殳定，即n個(gè)齒條段高度加n-1個(gè)軌跡輪廓間隔2-10毫米， 再加裝夾留量30-50毫米，所述齒條段的高度方向與齒高一致；齒條段寬度 方向與齒寬方向一致。
(2) 前期加工步驟，包括粗加工大平面及固定螺釘孔、銷釘孔和穿線孔， 穿線孔為一種設(shè)在切割軌跡起始位置，用于通過電極線的通孔，它也稱工藝 孔)。
(3) 熱處理步驟，采用電爐等熱處理裝置對(duì)上述加工后的齒條待加工件進(jìn) 行淬火熱處理，提高工件硬度，使其達(dá)到HRC32-42。
(4) 磨削平面步驟，采用平面磨床對(duì)熱處理過的工件大平面進(jìn)行磨削加工，使之達(dá)到尺寸精度0.05mm、平面度0.03mm、表面粗糙度Ra3.2pm等 級(jí)。
(5) 編制數(shù)控電火花線切割程序步驟，根據(jù)齒條段輪廓的形狀和尺寸所決 定切割軌跡及所使用的數(shù)控電火花線切割機(jī)床的編程規(guī)范編制齒條段的數(shù) 控電火花線切割程序。
(6) 定位夾緊待加工件步驟，參照設(shè)備的操作規(guī)范，把待加工件裝夾到數(shù) 控線切割設(shè)備上，采用通用夾具保證待加工件的大平面與工作臺(tái)面平行且對(duì) 齒面、榫槽、榫頭、承載基準(zhǔn)面等決定齒條形狀位置的重要表面采用同一定 位基準(zhǔn)一次性裝夾。
(7) 數(shù)控電火花線切割步驟，首先確定切割軌跡的起始位置，然后穿電極 線，啟動(dòng)程序，其后，通過電極線放電產(chǎn)生切割縫隙，用計(jì)算機(jī)控制工作臺(tái) 的運(yùn)動(dòng)軌跡切割出與齒條形狀軌跡相一致的精密縫隙，由此進(jìn)行齒部、榫槽、 榫頭等重要表面的自動(dòng)切割，從而完成齒條的形狀加工。
(8) 榫頭棱邊倒角步驟，利用電動(dòng)或氣動(dòng)磨頭對(duì)榫頭棱進(jìn)行倒角處理。 (9)裝配步驟，對(duì)于以互相垂直的齒條側(cè)面和齒條底面為結(jié)合面和承載面
的安裝方式，在全長上僅對(duì)一個(gè)齒條段的一個(gè)定位銷孔進(jìn)行定位，然后，用 固定螺釘固定在機(jī)器支承件結(jié)合面上，同時(shí)保證齒條底面與支承件對(duì)應(yīng)表面 貼和，再把其余榫接頭齒條段逐段通過輕壓合首尾相接，螺釘固定，完成裝 配，對(duì)于僅以齒條側(cè)面作為結(jié)合面的安裝方式，需要在全部齒條段的兩個(gè)定 位銷孔安裝定位銷。
本發(fā)明中，所述齒條元件總長度尺寸等于所有齒條段長度尺寸之和，所 述齒條段長度尺寸等于齒節(jié)距的整倍數(shù)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)
由于所述榫接頭齒條段的加工采用同一個(gè)定位基準(zhǔn)一次性裝夾加工，由
此能夠獲得重要表面之間的最佳相互位置精度。所以不存在傳統(tǒng)制造方法基 準(zhǔn)轉(zhuǎn)換和多次裝卡引起的定位誤差。
由于該加工方法是無切削力加工，因此不存在傳統(tǒng)加工方法中由于切削 力產(chǎn)生的誤差。
由于運(yùn)用數(shù)控線切割技術(shù)，利用其割縫補(bǔ)償功能能夠控制榫槽和榫頭的尺寸偏差，因此可以使接觸部位形成合理的配合間隙，如過渡配合、過盈配 合等。
由于本發(fā)明超長精密榫接頭齒條具有榫接頭構(gòu)造，并采用數(shù)控電火花線 切割技術(shù)加工，因此能夠獲得較高的工件制造精度，且連接裝配的工藝性較 好，有效地減少連接處的齒距偏差，提高連接處的承載能力，保證精密長距 離齒條傳動(dòng)質(zhì)量。此外，本發(fā)明制造方法不受工件材料硬度的限制，可以制 造整體高硬度齒條元件，使齒條元件的精度和承載能力得到長期保持。


圖l是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明榫接頭齒條段實(shí)施方式構(gòu)造示意圖。
圖3是本發(fā)明榫接頭齒條段實(shí)施方式的榫槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明榫接頭齒條段實(shí)施方式的榫頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部構(gòu)造立體圖。
圖6是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部圓弧形截面
曲線及連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部矩形截面曲
線及連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部燕尾形截面
曲線及連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作載荷示意圖。
圖10是用現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)的短齒條組成長齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及工作載荷示意圖。
圖11是采用數(shù)控電火花線切割機(jī)床加工本發(fā)明榫接頭齒條段的加工方 法示意圖。
附圖中的符號(hào)為
l榫接頭齒條段；2齒排；3固定螺釘孔；4定位銷孔，5齒條端部； 6榫槽；7榫頭；8條形本體；9超長精密榫接頭齒條；10螺釘；ll銷釘； 12拉應(yīng)力符號(hào)；13轉(zhuǎn)炬符號(hào)；14齒輪；15壓應(yīng)力符號(hào)；16現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù) 短齒條；17待加工件；18電極線；19切割軌跡；D各型榫頭的頭部尺寸；T各型榫頭的頸部尺寸；O截面圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)；O， 齒形的基準(zhǔn)點(diǎn)；B截 面圖形基準(zhǔn)點(diǎn)到齒形基準(zhǔn)點(diǎn)的距離；P齒距；Lt超長精密榫接頭齒條元件 的總長度；Lk榫接頭齒條段的有效長度(k=l,2,...，n) ; n為段數(shù)；△齒條 間裝配縫隙。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明 榫接頭齒條段實(shí)施方式構(gòu)造示意圖，圖3是本發(fā)明##頭齒條段實(shí)施方式的 榫槽結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明榫接頭齒條段實(shí)施方式的榫頭結(jié)構(gòu)示意圖， 圖5是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部構(gòu)造立體圖，圖6 是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部圓弧形截面曲線及連 接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖1、圖2，本發(fā)明的超長精密榫接頭齒條由兩個(gè)或兩個(gè)以上的榫 接頭齒條段l、構(gòu)成。其中每一個(gè)榫接頭齒條段具有齒排2、固定螺釘孔3、 定位銷孔4、齒條端部5、榫槽6、榫頭7、條形本體8構(gòu)成。所述榫接頭齒 條段1靠近端部位置設(shè)有定位銷孔4,通過該定位銷孔4和定位銷實(shí)現(xiàn)對(duì)所 述齒條的定位。另外，在所述定位銷孔4的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有固定齒條用的固定 螺釘孔3,通過將固定螺釘插入該固定螺釘孔3把所述榫接頭齒條段1固定 在齒條的支承件上。另外，在上述榫接頭齒條段l的端部5上靠近中央位置 設(shè)有榫槽6，所述榫頭7設(shè)在齒條段的另一端部與榫槽6對(duì)應(yīng)的位置。由相 鄰兩個(gè)齒條段的榫槽6和榫頭7構(gòu)成嵌合結(jié)構(gòu)的榫接頭。
另夕卜，所述榫槽6的方向與條形本體8的長度方向垂直，榫頭7的橫截 面曲線形狀與榫槽6的橫截面曲線形狀相同，可以為連續(xù)圓弧形，如圖3、 圖4所示，也可為其它形狀，如矩形、燕尾形等，如圖7、圖8。 D為搏接 頭橫截面的頭部寬度尺寸；T為榫接頭橫截面的頸部寬度尺寸；O為榫接頭 橫截面圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)；O，為齒形的基準(zhǔn)點(diǎn)；B為榫接頭橫截面圖形基準(zhǔn)點(diǎn)O 到齒形基準(zhǔn)點(diǎn)O，的距離；P是齒距。
上述榫頭7的尺寸和榫槽6的尺寸關(guān)系為，所述榫頭7的頭部寬度尺寸 D大于所述榫頭的頸部寬度尺寸T，并且，所述榫槽6及所述榫頭7的截面 圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)O與齒形的基準(zhǔn)點(diǎn)O，的距離尺寸B相等。本發(fā)明超長精密榫接頭齒條的實(shí)施方式由n段榫接頭齒條段構(gòu)成，每一 段的有效長度為Lk(k=l，2,...，n)，其總長度Lt等于各齒條段有效長度之和， 如圖l所示。4隼接頭齒條段的有效長度Lk等于齒條的齒距P與齒條齒數(shù)的 乘積，齒數(shù)必須是整數(shù)。
另外，所述榫頭7的棱緣處制成倒角形狀，以利于裝配。
圖5是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條的實(shí)施方式的連接狀態(tài)的榫接頭局 部立體圖。在組合裝配時(shí)，通過將榫頭7插入相鄰齒條的榫槽6內(nèi)后，相鄰 兩齒條段的榫頭7和榫槽6形成嵌合結(jié)構(gòu)的榫接頭。該榫接頭可以實(shí)現(xiàn)連接 表面的充分接觸，接觸應(yīng)力分布合理。
另外，所述榫槽6的方向與條形本體8的長度方向垂直，榫頭7與榫槽 6的形狀凸凹嵌合。
圖7是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部矩形截面曲 線及連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，所述榫接頭橫截面曲線為矩形組合 曲線。圖8是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的榫接頭局部燕尾形截面 曲線及連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，所述榫接頭橫截面曲線為燕尾形 曲線。
在圖6、圖7、圖8中，D為榫接頭橫截面的頭部尺寸；T為橫截面的 頸部尺寸；O為橫截面圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)；O'為齒形的基準(zhǔn)點(diǎn)；B為橫截面圖形 基準(zhǔn)點(diǎn)O到齒形基準(zhǔn)點(diǎn)O，的距離；P為齒距。
由于該齒條的制造精度要求較高。由此，將榫頭7和榫槽6組合成為嵌 合結(jié)構(gòu)后，可以使得整個(gè)組合齒條的齒距精度較高，當(dāng)采用圓弧形截面時(shí)， 齒距誤差可達(dá)到0.010—0.028毫米，從而保^U亥齒輪齒條傳動(dòng)付具有^^高的 精度。
圖9是本發(fā)明超長精密榫接頭齒條實(shí)施方式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作載荷示 意圖。
圖10是用現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)的短齒條組成長齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及工作載荷示意圖。
如圖9所示，9是超長精密榫接頭齒條，在任何兩相鄰的榫接頭齒條段 裝配后，其棒接部位形成緊密連貫的面接觸，構(gòu)成兩相鄰榫接頭齒條段準(zhǔn)確緊密的嵌套結(jié)合。齒輪14和該齒條9構(gòu)成的傳動(dòng)付工作時(shí)，其中一齒條段 與齒輪14嚙合，并承受來自齒輪的載荷，如箭頭所指方向的轉(zhuǎn)炬符號(hào)13。 由于榫接頭可以傳遞拉壓雙向載荷，因此載荷通過一系列榫接頭傳遞到其它 各段齒條，并通過所有固定螺釘10的緊固摩擦作用和定位銷釘11的抗剪作 用傳遞到支承件上，使載荷合理分布。
在圖9、圖10中，雙向外箭頭12為拉應(yīng)力符號(hào)，表示拉應(yīng)力分布，雙 向內(nèi)箭頭15為壓應(yīng)力符號(hào)，表示壓應(yīng)力分布。顯然，如圖9所示，以齒輪 的載荷作用點(diǎn)為界，在齒條全長的一半分布著拉應(yīng)力，而另一半分布著壓應(yīng) 力。
如圖IO所示，16為現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)短齒條，A為其相鄰齒條的端部之間 裝配后存在的間隙。由于其各齒條段的端部之間存在的間隙A,因此工作時(shí) 只能有一段齒條承受載荷，不能形成有效的載荷傳遞，所受載荷只能通過這 一段齒條的固定螺釘緊固的摩擦作用和銷釘?shù)目辜糇饔脗鬟f到支承件上，這 種應(yīng)力分布方式會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和應(yīng)力突變。
比較圖9與圖IO表明，本發(fā)明超長精密榫接頭齒條承載效果與整體齒 條更接近。而且，當(dāng)榫接頭部為預(yù)應(yīng)力裝配性質(zhì)時(shí)其效果更好。
另夕卜，在裝配本發(fā)明的超長精密榫接頭齒條時(shí)，由于榫頭插入榫槽即可 保證各齒條段之間的正確關(guān)系，所以僅使用一個(gè)定位銷進(jìn)行定位即可。而不 需對(duì)每個(gè)齒條段進(jìn)行定位，因此裝配簡單方便且對(duì)操作者的技能要求較低。 由于本發(fā)明的榫接頭齒條段1構(gòu)造較復(fù)雜，形狀和位置精度要求較高， 且材質(zhì)硬度高，因此傳統(tǒng)的通用切削設(shè)備不適合用于制造本發(fā)明的榫接頭齒 條段。為此，本發(fā)明提供一種采用數(shù)控電火花線切割方法進(jìn)行加工的制造方 法，參見圖11。
圖11是采用數(shù)控電火花線切割機(jī)床加工本發(fā)明榫接頭齒條段的加工方 法示意圖。圖11中，17為待加工件、18為電極線、19為切割軌跡，箭頭 指向?yàn)殡姌O線18的進(jìn)給方向。
上述榫接頭齒條段的制造方法包括
(1) 鍛造毛坯步驟。毛坯為方塊狀，厚度按齒條寬度設(shè)定，毛坯的長度、 寬度按照可排列多個(gè)齒條段，并考慮電火花線切割設(shè)備裝夾留量進(jìn)行設(shè)定。
(2) 前期加工步驟。包括大平面粗加工及固定螺z纟丁孔、定位銷4丁孔和穿線孑匕力口工。
(3) 熱處理步驟。采用電爐等熱處理裝置對(duì)上述加工后的待加工件進(jìn)行淬 火熱處理，提高工件硬度，使其達(dá)到HRC32—42。
(4) 磨削平面步驟。采用平面磨床對(duì)熱處理過的工件大平面進(jìn)行磨削加 工，使之達(dá)到圖紙要求的尺寸精度、平面度、表面粗糙度等級(jí)，例如0.05mm、 0.03mm、 Ra3.2拜。
(5) 編制數(shù)控電火花線切割程序步驟。根據(jù)圖示切割軌跡19的形狀及參 數(shù)編制齒條的榫槽表面、榫頭表面、齒工作面、承載底面的數(shù)控電火花線切 割程序。編程時(shí)，電火花電極線18的中心軌跡與工件切割軌跡19之間要根 據(jù)電火花電極線18的直徑進(jìn)行切縫補(bǔ)償。而且程序要符合所使用設(shè)備的編 程規(guī)范。
(6) 定位夾緊待加工件步驟。在將待加工件17裝夾在數(shù)控電火花線切割 機(jī)床的工作臺(tái)上時(shí)，采用通用夾具保證待加工件17的大平面與工作臺(tái)面平 行。夾具壓板固定待加工件17的邊緣，并且不得干涉切割范圍。另外，壓 緊力要適宜，不得導(dǎo)致工件變形。
(7) 數(shù)控電火花線切割步驟。首先確定切割軌跡19的起始位置，然后穿 電火花電極線18,其后，使待加工件17相對(duì)電火花電極線18按照?qǐng)D11所 示的切割軌跡19進(jìn)行進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)電火花電極線18對(duì)待加工件17的自動(dòng)切 割，從而完成齒條的榫槽表面、榫頭表面、齒工作面、承載底面的數(shù)控電火 花線切割加工。其中，切割工藝參數(shù)應(yīng)滿足所用設(shè)備規(guī)范和零件粗糙度等加 工精度要求。
(8) 榫頭棱邊倒角步驟。利用電動(dòng)或氣動(dòng)磨頭等對(duì)榫頭棱邊進(jìn)行倒角處 理，成為0.8x45°的倒角。
(9) 裝配步驟。把多段榫接頭齒條段首尾相接通過輕壓進(jìn)行組合，在全長 上僅裝配一個(gè)定位銷即可。然后，用固定螺釘固定在機(jī)械支承件結(jié)合面上， 同時(shí)保證齒條底面與支承件相關(guān)表面均勻接觸。
根據(jù)上述可知，本發(fā)明超長精密榫接頭齒條及其制造方法的優(yōu)點(diǎn)在于 a.兩相鄰齒條段連接處可以獲得很高的齒距精度。連接處的齒距偏差取 決于榫接頭的制造精度，運(yùn)用先進(jìn)的精密數(shù)控線切割制造方法加工榫槽及榫 頭，經(jīng)組裝后，齒距誤差可達(dá)到0.010—0.028毫米范圍。而且該方法是無切削力條件下主要表面 一次裝卡完成加工，不會(huì)因切削力和加工基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換產(chǎn) 生誤差。由此，較易獲得齒條元件總體的齒距精度，而不依賴于齒條與支承 件的裝配方法和條件。
另外所述榫接頭的配合性質(zhì)可以預(yù)先設(shè)計(jì)，根據(jù)需要制造為過渡配合或 過盈配合，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力裝配，使該接頭處在承受復(fù)雜載荷情況下仍具有 保持齒距精度的功能。因此能夠避免傳統(tǒng)齒條因其連接處齒距誤差不易保證 的問題。
b.齒條整體承載能力強(qiáng)。兩榫接頭齒條段組合后，其榫接部位形成緊密 連貫的接觸面，構(gòu)成兩相鄰齒條準(zhǔn)確緊密的嵌套結(jié)合。由于榫接頭可以傳遞 拉壓雙向載荷，因此載荷通過一系列榫接頭傳遞到其它各段齒條，并通過所 有固定螺釘?shù)木o固摩擦作用和銷釘?shù)目辜糇饔脗鬟f到支承件上，保證載荷的 合理分布。因此該齒條可以承受較大載荷。
C.裝配工藝性好。榫頭裝入榫槽即保證了兩段齒條之間的正確關(guān)系。不 需要專門的方法和工具。對(duì)裝配作業(yè)條件和操作者的技能要求較低。裝配方 便性明顯。
d. 齒條硬度高。本發(fā)明的超長精密榫接頭齒條由于采用數(shù)控電火花線切 割可以設(shè)計(jì)為高硬度齒條。因而精度保持性好，耐磨損，壽命長。
e. 制造過程簡單。本發(fā)明榫接頭齒條制造方法與傳統(tǒng)齒條加工方法相比， 其使用加工設(shè)備少比較容易制造。
另外，在加工效率方面，由于線切割的金屬切除率遠(yuǎn)低于銑削、磨削的 金屬切除率，但本方法切割縫隙的金屬切除量非常小，且大幅度簡化齒條制 造全過程，因此，在單件小批量的超長精密齒條制造中效果明顯。
權(quán)利要求
1、一種超長精密榫接頭齒條，其特征是，它由兩個(gè)或兩個(gè)以上的榫接頭齒條段(1)組合而成，每一個(gè)榫接頭齒條段包括齒排(2)、固定螺釘孔(3)、定位銷孔(4)、齒條端部(5)、榫槽(6)、榫頭(7)和條形本體(8)，所述榫槽(6)開設(shè)于齒條段的端部(5)上靠近中央位置，所述榫頭(7)設(shè)在齒條段的另一端部與榫槽(6)對(duì)應(yīng)的位置，組合狀態(tài)下，所述榫頭(7)與相鄰的另一齒條段上的榫槽(6)組成嵌套連接的榫接頭構(gòu)造，相鄰兩端面以及榫頭和榫槽表面形成緊密連貫的接觸面。
2、 如權(quán)利要求1所述的超長精密榫接頭齒條，其特征是，所述榫槽(6) 的方向與條形本體(8)的長度方向垂直，并與齒槽方向平行。
3、 如權(quán)利要求1所述的超長精密榫接頭齒條，其特征是，所述榫頭(7) 的截面形狀與所述榫槽(6)的截面形狀相同。
4、 如權(quán)利要求1所述的超長精密榫接頭齒條，其特征是，所述榫頭(7) 和榫槽(6)分別包括頭部和頸部，所述榫頭(7)的頭部寬度尺寸D大于 其頸部寬度尺寸T;所述榫槽(6)及榫頭(7)截面圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)O到齒形 的基準(zhǔn)點(diǎn)O，的距離B相等。
5、 如權(quán)利要求1所述的超長精密榫接頭齒條，其特征是，所述榫接頭 的配合性質(zhì)為過渡配合或過盈配合。
6、 如權(quán)利要求1所述的超長精密榫接頭齒條，其特征是，所述榫頭(7) 的棱邊為倒角形狀。
7、 一種制造權(quán)利要求1所述的超長精密榫接頭齒條的方法，其步驟包括(1) 鍛造毛坯步驟，毛坯為長方形板塊狀，厚度按齒條寬度設(shè)定，毛坯的 長度為齒條段有效長度加榫頭部長度加30-50毫米裝夾量、寬度尺寸按照沿 齒條段高度方向排列1到n個(gè)齒條段，并考慮電火花線切割機(jī)床裝夾留量和 軌跡輪廓間隔進(jìn)行設(shè)定，即n個(gè)齒條段高度加n-l個(gè)軌跡輪廓間隔2-10毫米， 再加裝夾留量30-50毫米，所述齒條段的高度方向與齒高一致；齒條段寬度 方向與齒寬方向一致；(2) 前期加工步驟，包括粗加工大平面及固定螺釘孔、銷釘孔和穿線孔；(3) 熱處理步驟，采用電爐等熱處理裝置對(duì)上述加工后的齒條待加工件進(jìn) 行淬火熱處理，提高工件硬度，使其達(dá)到HRC32 - 42;(4) 磨削平面步驟，采用平面磨床對(duì)熱處理過的工件大平面進(jìn)行磨削加 工，使之達(dá)到尺寸精度0.05mm、平面度0.03mm、表面粗糙度Ra3.2pm等 級(jí)；(5) 編制數(shù)控電火花線切割程序步驟，根據(jù)齒條段輪廓的形狀和尺寸所決 定切割軌跡及所使用的數(shù)控電火花線切割機(jī)床的編程規(guī)范編制齒條段的數(shù) 控電火花線切割程序；(6) 定位夾緊待加工件步驟，參照設(shè)備的操作規(guī)范，把待加工件裝夾到數(shù) 控線切割設(shè)備上，采用通用夾具保證待加工件的大平面與工作臺(tái)面平行且對(duì) 齒面、榫槽、榫頭、承載基準(zhǔn)面等決定齒條形狀位置的重要表面采用同一定 位基準(zhǔn)一次性裝夾；(7) 數(shù)控電火花線切割步驟，首先確定切割軌跡的起始位置，然后穿電極 線，啟動(dòng)程序，其后，通過電極線放電產(chǎn)生切割縫隙，用計(jì)算機(jī)控制工作臺(tái) 的運(yùn)動(dòng)軌跡切割出與齒條形狀軌跡相一致的精密縫隙，由此進(jìn)行齒部、榫槽、 榫頭等重要表面的自動(dòng)切割，從而完成齒條的形狀加工；(8) 榫頭棱邊倒角步驟，利用電動(dòng)或氣動(dòng)磨頭對(duì)榫頭棱進(jìn)行倒角處理；(9) 裝配步驟，對(duì)于以互相垂直的齒條側(cè)面和齒條底面為結(jié)合面和承載面 的安裝方式，在全長上僅對(duì)一個(gè)齒條段的一個(gè)定位銷孔進(jìn)行定位，然后，用 固定螺^T固定在機(jī)器支承件結(jié)合面上，同時(shí)保證齒條底面與支承件對(duì)應(yīng)表面 貼和，再把其余榫接頭齒條段逐段通過輕壓合首尾相接，螺釘固定，完成裝 酉己，對(duì)于僅以齒條側(cè)面作為結(jié)合面的安裝方式，需要在全部齒條段的兩個(gè)定 位銷孔安裝定位銷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的超長精密榫接頭齒條及其制造方法，本發(fā)明的齒條由多段構(gòu)造相同的榫接頭齒條段組成，每一段的構(gòu)造包括條形本體、齒排、固定螺釘孔、定位銷孔、齒條端部、榫槽和榫頭，其中，由分別位于條形本體兩端的榫槽和榫頭，在連接兩相鄰齒條段時(shí)，組成嵌套連接的榫接頭構(gòu)造，這種構(gòu)造能夠保證相鄰齒條段連接處的齒距精度更高，并具有較好的承受載荷能力，以及可以使齒條與支承件的裝配工作簡化，為了制造該超長精密榫接頭齒條，提供一種制造方法，其采用一次裝卡定位加工該榫接頭齒條的重要表面的數(shù)控電火花線切割加工工藝。
文檔編號(hào)F16H55/26GK101545527SQ20091007428
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者朱江嶺, 王永明 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)