[发明专利]一种超长精密榫接头齿条及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造传动领域，具体涉及一种超长精密榫接头齿条及其制造方法。 

背景技术

齿条是一种机械传动零件。其基本形状为条状本体，截面形状多为矩形、圆形、多边形。条状本体长度方向的一侧或多侧分布着符合啮合规律的齿排，齿条与齿轮正确啮合构成传动付，这种传动付可以实现旋转运动与直线运动之间或直线运动与旋转运动之间的运动转换。齿条的构造为：条形本体、齿排、固定螺钉孔、定位销孔、端部。齿条的材质为：金属材料、粉末冶金、工程塑料。传统金属材料齿条的制造过程为：首先锻造或铸造毛坯、然后进行面和孔切削加工、制齿切削加工等制成齿条，最后再装配于支承件上。 

不过，传统金属材料齿条的精加工一般采用通用机床或专用机床设备通过切削加工完成。由于机械加工设备加工工艺范围等条件的限制，使整体齿条零件能够达到的长度有限。因此，当机械中需要的整体超长齿条不能或不便制造时，通常采用分段制造再组装成超长齿条的方法完成。另外，由于传统的齿条端部是平面形状，不具备连接功能，所以相邻齿条的位置关系靠定位销钉、固定螺钉等将齿条定位、固定在支承件上来保证，这种传统方法存在的不足主要在于，连接部位的齿距偏差和承载能力不易保证，装配不方便，导致超长距离齿条传动付不能实现精密传动。 

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种超长精密榫接头齿条，其能够减少连接处的齿距偏差，保证精密长距离齿条传动质量，提高连接处的承载能力。 

本发明还要提供一种制造超长精密榫接头齿条的方法。 

本发明的思路为，对构成齿条元件的关键零件榫接头齿条段的齿面、榫槽、榫头、承载基准面等决定齿条段形状位置的重要表面采用同一定位基准一次性装夹，用数控电火花线切割设备，切割出与齿条段形状轨迹相一致的 精密缝隙，由此进行齿部、榫槽、榫头、承载基准面等重要表面的成形加工。 

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案： 

本发明一种超长精密榫接头齿条，它由两个或两个以上的榫接头齿条段1组合而成，每一个榫接头齿条段包含齿排2、固定螺钉孔3、定位销孔4、齿条端部5、榫槽6榫头7和条形本体8构造，所述榫槽6开设于齿条段的端部5上靠近中央位置，所述榫头7设在齿条段的另一端部与榫槽6对应的位置，组合状态下，所述榫头7与相邻的另一齿条段上的榫槽6组成嵌套连接的榫接头构造，两端面以及榫头和榫槽表面形成紧密连贯的接触面，由此构成两齿条段准确精密结合。 

所述榫槽6的方向与条形本体8的长度方向垂直，并与齿槽方向平行。 

所述榫头7的截面形状与所述榫槽6的截面形状相同。 

所述榫头7和榫槽6分别包括头部和颈部，所述榫头7的头部宽度尺寸D大于其颈部宽度尺寸T；所述榫槽6及榫头7截面图形的基准点O到齿形的基准点O’的距离B相等。 

所述榫接头的配合性质可以设计为过渡配合或过盈配合。 

所述榫头7的棱边为倒角形状。 

一种制造上述超长精密榫接头齿条的方法，其步骤包括： 

(1)锻造毛坯步骤，毛坯为长方形板块状，厚度按齿条宽度设定，毛坯的长度为齿条段有效长度加榫头部长度加30-50毫米装夹量、宽度尺寸按照沿齿条段高度方向排列1到n个齿条段，并考虑电火花线切割机床装夹留量和轨迹轮廓间隔进行设定，即n个齿条段高度加n-1个轨迹轮廓间隔2-10毫米，再加装夹留量30-50毫米，所述齿条段的高度方向与齿高一致；齿条段宽度方向与齿宽方向一致。 

(2)前期加工步骤，包括粗加工大平面及固定螺钉孔、销钉孔和穿线孔，穿线孔为一种设在切割轨迹起始位置，用于通过电极线的通孔，它也称工艺孔)。 

(3)热处理步骤，采用电炉等热处理装置对上述加工后的齿条待加工件进行淬火热处理，提高工件硬度，使其达到HRC32-42。 

(4)磨削平面步骤，采用平面磨床对热处理过的工件大平面进行磨削加 工，使之达到尺寸精度0.05mm、平面度0.03mm、表面粗糙度Ra3.2μm等级。 

(5)编制数控电火花线切割程序步骤，根据齿条段轮廓的形状和尺寸所决定切割轨迹及所使用的数控电火花线切割机床的编程规范编制齿条段的数控电火花线切割程序。 

(6)定位夹紧待加工件步骤，参照设备的操作规范，把待加工件装夹到数控线切割设备上，采用通用夹具保证待加工件的大平面与工作台面平行且对齿面、榫槽、榫头、承载基准面等决定齿条形状位置的重要表面采用同一定位基准一次性装夹。