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台湾YYC齿条发展与运用
发布时间:2022-06-14 22:08:31 点击浏览:


台湾YYC齿条发展与运用

摘要台湾工具机的能力这几年跃升为全球前五大,背后所代表的就是市值近兆元的产业所支撑,而在众多工具机的零组件中,传动零件属于关键零组件,传统中有众所皆知滚珠螺杆、线性滑轨等,而其中还有后起之秀,齿条的应用。谈起台湾早期的齿条应用,高阶的工具机,多数采用德国亚特兰大、瑞士古德或日本小原KHK等,因为台湾工具机的设计能力强,拥有优秀及庞大的工程师群,和自行研发的尖端能力,所以多数工具机的制造商,皆偏好自家设计的规格,以利在市场做出区隔;而国外的齿条品牌,多采用标准品,不会因为小量多样的台湾市场,另外开辟齿条生产线;而YYC可以因应市场的需求,接受客制化的齿条,从一支数量开始接单,就此奠定台湾齿条制造商老字号的品牌基础。



YYC齿条的标准规范
在全球化下,各国对于齿条都有规范,例如:最为普遍的是DIN德国标准化协会(Deutsches Institut für Normung)、AGMA美国齿轮制造协会(American Gear Manufacturing Association)、还有ISO国际标准化组织,而台湾工具机深受日本产业影响,JIS日本工业标准(Japanese Industrial Standards)相较之下,在台湾更为常见。
YYC齿条的等级就产品定义为言,齿条是属于无限延伸的齿轮,所以齿条的规范,基本上,就是依照齿轮的标准,若以德国DIN为例,通常分为DIN3~DIN10,产业上的应用,主要分布在DIN6、DIN8和DIN10,等级的分别,最主要是判断齿条的总齿距误差(Total Pitch Error),每米(1000mm)都有严格的规范,以最畅销的DIN6级为例,每米齿条的总累计误差为≦0.036mm,相对应于精密型滚珠螺杆就是大约C5等级的导程精度(容许值),所以齿条的精密度,在近年来,也备受工具机厂商的信赖与赞许。


YYC齿条等级的应用产业在齿条应用的产业中,如果以等级和市场面分类,可以粗略的划分:但因为产业复杂,仅供参考。DIN3极高精密的量测仪器DIN5 极高精密工具机 DIN6 高精密CNC加工复合机,木工机、雷射切割机、水刀机、弯管机、五轴加工机等。DIN7 中高精密级各式加工机DIN8 中低精密级各式加工机,或负载工具机DIN9/DIN10 低阶、或重负载的工具机、龙门加工机等。


YYC齿条的材料选择从原材料探讨的话,在工具机的使用中,较常采用中碳钢和合金钢,中碳钢早期以S45C为主,目前因应市场需要更高硬度的齿条,逐渐升级为S50C,硬度从传统的HRC45-50度,提升到HRC50-55度;而合金钢最多采用SCM440的铬钼合金钢,齿条的整体结构、刚性和韧性都更优良,相对加工制程中,难度也较高。另外塑胶POM或铜等金属,则会在食品机械等不同产业中出现。
YYC齿条的硬度选择一般齿条钢材,如果没有做热处理,软质的齿条,经过精铣成型后,就是DIN8级的齿条,如果需要重负荷的工作条件,就要经过热处理的齿条,才能承受高负载。齿条热处理主要采用高周波(淬火回火),可以达到HRC55度,如果要达到HRC60度,则需要采用渗碳的方式,而材料也要改用SCM415,但是因为硬度高,在使用的同时也容易产生脆裂的风险;另外有新科技用雷射做热处理,不仅可以达到高硬度的需求,没有脆裂的风险,齿条的变型量更小,同时也属于绿能环保新科技。如果齿条要耐磨耗、耐高负载,还要有高精密度,就是采用DIN6高精密型齿条,齿条会在热处理完成后,在进行研磨,所以精密度可以达到平行度0.02mm内,适合多数CNC中高阶工具机的选用。


YYC直齿和斜齿齿条工业工程师在设计机器时,都会有条件上的考量,所以齿条的齿型也在设计的范围内,普遍分为直齿与斜齿,以全世界的标准分类,斜齿最常见的是德规19度31分42秒,还有美国14.5度,日本15度和21度30秒等,而齿距的尺寸标准也有模数(Module)、周节(Circular Pitch)和径节(Diametral Pitch),在台湾斜齿齿条以德规19度31分42秒为主,在应用上,以相同的模数做比较,斜齿齿条比直齿齿条的可容许力,大约增加20%,行走时更顺畅、低噪音,所以斜齿齿条深深获得工程师的爱用。


YYC齿条和齿轮的搭配传动机构的设计上,齿条必须与齿轮搭配,才能行走,直齿齿条搭配直齿齿轮,右斜齿条搭配左斜齿轮,斜齿的角度必须相同、模数必须相同等,唯独建议因为齿轮在应用上,需要使用的行程比较多,所以在等级、硬度上,建议高于齿条一级,以耐磨耗,避免需要常常更换齿轮,以减少机台停工维修的时间。近年来,因为齿条生产技术的提升,所以齿条的应用已经不限于X轴,目前也有将齿条用在Y轴与Z轴的传动需求上;尤其在工业4.0中,机械手臂的广泛使用,在传动的轨道上面,也出现很多需求面,齿条更进一步结合导轨的功能,成为导轨齿条,原本两个零件变成一个零件,除了降低安装时间,更消弭两个零件组装时所产生的间隙,这种新型的设计,在第七轴中最为常见,DIN6级的导轨齿条,台湾只有YYC能够量产。希望藉由本文,让更多工业设计者,可以有不同的参考。

 

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