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摘要

中國臺灣工具機(jī)的能力這幾年躍升為五大，背后所代表的就是市值近兆元的產(chǎn)業(yè)所支撐，而在眾多工具機(jī)的零組件中，傳動(dòng)零件屬于關(guān)鍵零組件，傳統(tǒng)中有眾所皆知滾珠螺桿、線性滑軌等，而其中還有，齒條的應(yīng)用。談起中國臺灣早期的齒條應(yīng)用，高階的工具機(jī)，多數(shù)采用德國亞特蘭大、瑞士古德或日本小原KHK等，因?yàn)橹袊_灣工具機(jī)的設(shè)計(jì)能力強(qiáng)，擁有優(yōu)秀及龐大的工程師群，和自行研發(fā)的能力，所以多數(shù)工具機(jī)的制造商，皆偏好自家設(shè)計(jì)的規(guī)格，以利在市場做出區(qū)隔；而國外的齒條品牌，多采用標(biāo)準(zhǔn)品，不會因?yàn)樾×慷鄻拥闹袊_灣市場，另外開辟齒條生產(chǎn)線；而我司可以因應(yīng)市場的需求，接受客制化的齒條，從一支數(shù)量開始接單，就此奠定中國臺灣齒條制造商的品牌基礎(chǔ)。

 

齒條的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

在化下，各國對于齒條都有規(guī)范，例如：普遍的是DIN德國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（Deutsches Institut für Normung）、AGMA美國齒輪制造協(xié)會（American Gear Manufacturing Association）、還有ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，而中國臺灣工具機(jī)深受日本產(chǎn)業(yè)影響，JIS日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（Japanese Industrial Standards）相較之下，在中國臺灣更為常見。

 

齒條的等級

就產(chǎn)品定義為言，齒條是屬于無限延伸的齒輪，所以齒條的規(guī)范，基本上，就是依照齒輪的標(biāo)準(zhǔn)，若以德國DIN為例，通常分為DIN3~DIN10，產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用，主要分布在DIN6、DIN8和DIN10，等級的分別，最主要是判斷齒條的總齒距誤差（Total Pitch Error），每米（1000mm）都有嚴(yán)格的規(guī)范，以的DIN6級為例，每米齒條的總累計(jì)誤差為≦0.036mm，相對應(yīng)于精密型滾珠螺桿就是大約C5等級的導(dǎo)程精度（容許值），所以齒條的精密度，在近年來，也備受工具機(jī)廠商的信賴與贊許。

 

 

齒條等級的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)

在齒條應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)中，如果以等級和市場面分類，可以粗略的劃分：但因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)復(fù)雜，僅供參考。

DIN3精密的測量儀器

DIN5精密工具機(jī)

DIN6高精密CNC加工復(fù)合機(jī)，木工機(jī)、激光切割機(jī)、水刀機(jī)、彎管機(jī)、五軸加工機(jī)等。

DIN7中高精密級各式加工機(jī)

DIN8中低精密級各式加工機(jī)，或負(fù)載工具機(jī)

DIN9/DIN10低階、或重負(fù)載的工具機(jī)、龍門加工機(jī)等。

 

齒條的材料選擇

從原材料探討的話，在工具機(jī)的使用中，較常采用中碳鋼和合金鋼，中碳鋼早期以S45C為主，目前因應(yīng)市場需要更高硬度的齒條，逐漸升級為S50C，硬度從傳統(tǒng)的HRC45-50度，提升到HRC50-55度；而合金鋼最多采用SCM440的鉻鉬合金鋼，齒條的整體結(jié)構(gòu)、剛性和韌性都更優(yōu)良，相對加工制程中，難度也較高。另外塑料POM或銅等金屬，則會在食品機(jī)械等不同產(chǎn)業(yè)中出現(xiàn)。

 

齒條的硬度選擇

一般齒條鋼材，如果沒有做熱處理，軟質(zhì)的齒條，經(jīng)過精銑成型后，就是DIN8級的齒條，如果需要重負(fù)荷的工作條件，就要經(jīng)過熱處理的齒條，才能承受高負(fù)載。齒條熱處理主要采用高周波（淬火回火），可以達(dá)到HRC55度，如果要達(dá)到HRC60度，則需要采用滲碳的方式，而材料也要改用SCM415，但是因?yàn)橛捕雀撸谑褂玫耐瑫r(shí)也容易產(chǎn)生脆裂的風(fēng)險(xiǎn)；另外有新科技用激光做熱處理，不僅可以達(dá)到高硬度的需求，沒有脆裂的風(fēng)險(xiǎn)，齒條的變型量更小，同時(shí)也屬于綠能環(huán)保新科技。如果齒條要耐磨耗、耐高負(fù)載，還要有高精密度，就是采用DIN6高精密型齒條，齒條會在熱處理完成后，在進(jìn)行研磨，所以精密度可以達(dá)到平行度0.02mm內(nèi)，適合多數(shù)CNC中高階工具機(jī)的選用。 直齒和斜齒齒條 工業(yè)工程師在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，都會有條件上的考察，所以齒條的齒型也在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，普遍分為直齒與斜齒，以的標(biāo)準(zhǔn)分類，斜齒見的是德規(guī)19度31分42秒，還有美國14.5度，日本15度和21度30秒等，而齒距的尺寸標(biāo)準(zhǔn)也有模數(shù)（Module）、周節(jié)（Circular Pitch）和徑節(jié)（Diametral Pitch），在中國臺灣斜齒齒條以德規(guī)19度31分42秒為主，在應(yīng)用上，以相同的模數(shù)做比較，斜齒齒條比直齒齒條的可容許力，大約增加20%，行走時(shí)更順暢、低噪音，所以斜齒齒條深深獲得工程師的愛用。

齒條和齒輪的搭配

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，齒條必須與齒輪搭配，才能行走，直齒齒條搭配直齒齒輪，右斜齒條搭配左斜齒輪，斜齒的角度必須相同、模數(shù)必須相同等，建議因?yàn)辇X輪在應(yīng)用上，需要使用的行程比較多，所以在等級、硬度上，建議高于齒條一級，以耐磨耗，避免需要常常更換齒輪，以減少機(jī)臺停工維修的時(shí)間。

近年來，因?yàn)辇X條生產(chǎn)技術(shù)的提升，所以齒條的應(yīng)用已經(jīng)不限于X軸，目前也有將齒條用在Y軸與Z軸的傳動(dòng)需求上；尤其在工業(yè)4.0中，機(jī)械手臂的廣泛使用，在傳動(dòng)的軌道上面，也出現(xiàn)很多需求面，齒條更進(jìn)一步結(jié)合導(dǎo)軌的功能，成為導(dǎo)軌齒條，原本兩個(gè)零件變成一個(gè)零件，除了降低安裝時(shí)間，更消弭兩個(gè)零件組裝時(shí)所產(chǎn)生的間隙，這種新型的設(shè)計(jì)，在第七軸中常見，DIN6級的導(dǎo)軌齒條，我司也能夠量產(chǎn)。

 

希望藉由本文，讓更多工業(yè)設(shè)計(jì)者，可以有不同的參考。如果有對此產(chǎn)品感興趣的，歡迎： 呂先生，我們公司將盡可能協(xié)助您提供全套的解決方案，多謝！

 

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