CN105269142B - 一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，包括回抽电机A、回抽电机B、滚珠丝杆A、花键轴A、主轴电机定子、主轴电机转子、电主轴、滚珠丝杆B、花键轴B、搅拌套、搅拌针等主要部件组成；该装置内置电主轴电机，同时驱动搅拌套和搅拌针做高速旋转运动；回抽电机A、回抽电机B可分别驱动搅拌套和搅拌针做相对轴向运动。该装置可实现搅拌摩擦点焊焊接，同时，由于电机内置于搅拌摩擦焊主轴机头，减小主轴机头体积，提高主轴机头灵活性。解决搅拌摩擦点焊主轴机头体积庞大，灵活不足的问题，同时解决了搅拌针和搅拌套轴向相对运动、点焊的搅拌工具问题。

Description

一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置

技术领域

本发明涉及航天装备制造领域，特别涉及一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，适用于搅拌摩擦点焊机床。

背景技术

铝合金材料由于重量轻、抗腐蚀、易成形等优点受到众多工业制造的青睐，随着这种材料的性能的不断提高如新型牌号的硬铝、超硬铝等材料的出现，在航空航天、高速列车、高速舰船等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。但是传统的焊接方法焊接变形大是困扰其发展的一个重要问题。

回填式搅拌摩擦点焊(FSSW)是德国GKSS在搅拌摩擦焊接基础上发明的一种新兴的固相联接技术。自从搅拌摩擦点焊发明以来，该技术得到广泛的关注和深入的研究，特别是针对铝合金材料，世界范围的研究机构学校以及大公司都对此进行了深入细致的研究和工程应用开发，并且在诸多工业制造领域得到了成功应用。

因此，业界需要加强航空航天、高速列车、高速舰船等工业制造领域的研发，尤其是需要一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，解决搅拌摩擦点焊主轴机头体积庞大，灵活不足的问题，同时解决了搅拌针和搅拌套轴向相对运动、点焊的搅拌工具问题。

本发明是通过如下技术方案实现的，一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，包括主轴机头、搅拌工具、搅拌针轴向动力传递装置和搅拌套轴向动力传递装置；主轴机头内置于主轴机头装置中部，由主轴电机定子、主轴电机转子、电主轴组成，主轴电机定子与机座固连，主轴电机转子与电主轴固连，可实现旋转运动；电主轴与花键轴B通过花键方式连接；搅拌工具由搅拌针、压紧套、搅拌套三部分组成，压紧套与搅拌针连接，搅拌套安装在丝杆轴B上，搅拌针与花键轴B固连；搅拌针轴向动力传递装置位于主轴机头上端，主要由回抽电机A、齿轮A、齿轮B、丝杆轴A、丝杆螺母A和花键轴A组成，丝杆螺母A与主轴机座固连，花键轴A与丝杆轴A通过轴承相连，回抽电机A通过齿轮A、齿轮B带动丝杆轴A进行轴向运动，进而实现花键轴A轴向和旋转的复合运动；搅拌套轴向动力传递装置位于主轴机头末端，主要由回抽电机B、齿轮C、齿轮D、丝杆轴B、丝杆螺母B和花键轴B组成，丝杆螺母B与主轴机座固连，花键轴B与丝杆轴B通过轴承相连，回抽电机B通过齿轮C、齿轮D带动丝杆轴B进行轴向运动，进而实现花键轴B轴向和旋转的复合运动。

优选地，主轴电机通过电主轴和花键轴B分别带动搅拌针、搅拌套做旋转运动；另外，搅拌针和搅拌套在回抽电机A、回抽电机B的控制下可完成轴向相对运动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.采用电主轴电机内置于搅拌摩擦焊主轴机头，提高主轴机头的集成度，使装置结构更加紧凑；

2.采用电主轴电机内置于搅拌摩擦焊主轴机头，，减小主轴机头的体积，提高主轴机头运动的灵活性；

3.采用双回抽电机控制搅拌针和搅拌套的轴向运动，提高搅拌摩擦点焊焊接的灵活性，降低焊接缺陷率，提高生产效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明而不用于限制本发明的保护范围。本发明优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。

现详细说明根据本发明一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置。

请同时参阅图1，本发明实施例的双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，将主轴电机内置于主轴机头中部，主要由主轴电机定子6、主轴电机转子7、电主轴8、滚珠轴承等部分组成。主轴电机定子6与机座固连，主轴电机转子7与电主轴8固连，可实现旋转运动；电主轴8与花键轴B9通过花键方式连接，可实现轴向相对运动，因此花键轴B9可完成旋转和轴向复合运动。

为解决搅拌针14和搅拌套16向相对运动，本发明专利提供了搅拌针14和搅拌套16轴向运动的动力传递装置。搅拌针14轴向运动的动力传递装置位于主轴机头上端，主要由回抽电机A1、齿轮A17、齿轮B18、丝杆轴A4、丝杆螺母A3、花键轴A5和轴承等部件组成。丝杆螺母A3与主轴机座固连，花键轴A5与丝杆轴A4通过轴承相连，回抽电机A1通过齿轮A17、齿轮B18带动丝杆轴A4进行轴向运动，进而实现花键轴A5轴向和旋转的复合运动。同理，搅拌套16轴向运动的动力传递装置位于主轴机头上端，主要由回抽电机B2、齿轮C10、齿轮D11、丝杆轴B12、丝杆螺母B13、花键轴B9和轴承等部件组成。丝杆螺母B13与主轴机座固连，花键轴B9与丝杆轴B12通过轴承相连，回抽电机B2通过齿轮C10、齿轮D11带动丝杆轴B12进行轴向运动，进而实现花键轴B9轴向和旋转的复合运动。

本搅拌摩擦点焊的主轴机头实现搅拌摩擦点焊焊接原理：实现搅拌摩擦点焊焊接的搅拌工具由搅拌针14、压紧套15、搅拌套16三部分组成。焊接时，搅拌套16安装在丝杆轴B12上，搅拌针14安装与花键轴B9固连。由主轴电机转子7通过电主轴8和花键轴B9分别带动搅拌针14、搅拌套16做旋转运动，另外，搅拌针14和搅拌套16在回抽电机A1、回抽电机B2的控制下可完成轴向相对运动，通过一定逻辑控制关系实现搅拌摩擦点焊原理。

另外，根据不同的工况，由控制器按一定的逻辑控制关系通过回抽电机A1、回抽电机B2分别对搅拌针14和搅拌套16的转速进行控制，控制材料表面与材料内部温度，从而解决厚板铝合金等材料进行搅拌摩擦焊接时焊缝表面和内部受热不均匀的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (3)

1.一种双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，其特征在于，包括主轴机头、搅拌工具、搅拌针轴向动力传递装置和搅拌套轴向动力传递装置；

所述主轴机头内置于主轴机头装置中部，由主轴电机定子、主轴电机转子、电主轴和滚珠轴承组成，主轴电机定子与机座固连，主轴电机转子与电主轴固连，可实现旋转运动；电主轴与花键轴B通过花键方式连接；

所述搅拌工具由搅拌针、压紧套、搅拌套三部分组成，压紧套与搅拌针连接，搅拌套安装在丝杆轴B上，搅拌针与花键轴B固连；

所述搅拌针轴向动力传递装置位于主轴机头上端，主要由回抽电机A、齿轮A、齿轮B、丝杆轴A、丝杆螺母A和花键轴A和轴承组成，丝杆螺母A与主轴机座固连，花键轴A与丝杆轴A通过轴承相连，回抽电机A通过齿轮A、齿轮B带动丝杆轴A进行轴向运动，进而实现花键轴A轴向和旋转的复合运动；

所述搅拌套轴向动力传递装置位于主轴机头末端，主要由回抽电机B、齿轮C、齿轮D、丝杆轴B、丝杆螺母B和花键轴B和轴承组成，丝杆螺母B与主轴机座固连，花键轴B与丝杆轴B通过轴承相连，回抽电机B通过齿轮C、齿轮D带动丝杆轴B进行轴向运动，进而实现花键轴B轴向和旋转的复合运动；

所述主轴电机转子通过电主轴和花键轴B分别带动搅拌针、搅拌套做旋转运动。

2.根据权利要求1所述的双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，其特征在于，所述搅拌针和搅拌套在回抽电机A、回抽电机B的控制下可完成轴向相对运动。

3.根据权利要求1所述的双电主轴式搅拌摩擦焊的主轴机头装置，其特征在于，控制器通过回抽电机A、回抽电机B分别对搅拌针和搅拌套的转速进行控制，控制材料表面与材料内部温度。