CN105618924A - 一种带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置，该装置包括回抽驱动组件、回抽齿轮A、回抽齿轮B、丝杠螺母、滚珠丝杠、连接件A、内外花键轴、内置空心电机、连接件B、搅拌头。其中：内置空心电机与内花键轴通过轴孔配合连接，外花键轴与内花键轴通过花键相连，外花键轴与搅拌头连接；当内置空心电机工作时，带动内花键轴，通过花键副带动外花键轴运动，实现主轴的旋转运动。回抽驱动组件通过回抽齿轮A、回抽齿轮B将运动传递到丝杠螺母上，带动滚珠丝杠上下运动。滚珠丝杠与外花键轴连接，进而带动连接在外花键轴上的搅拌头上下运动，实现在工作过程中搅拌头逐渐回抽，达到“无匙孔”搅拌摩擦焊接。

Description

一种带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接领域，具体涉及一种带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置。

背景技术

搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。搅拌摩擦焊接时要求焊接头轴肩面与焊接平面有一个夹角（即焊接工艺倾斜角），以便搅拌头轴肩能够提供足够的顶锻压力。因此，搅拌摩擦焊机床还应具备偏转机构，可以调整范围一般为±5°。

传统的具有偏角的搅拌摩擦焊接机床是通过万向联轴节将主轴电机与主轴连接起来。当进行角度偏转调整时，主轴电机固定安装不动，通过主轴电机与主轴中间的连接件-万向联轴节的角度偏转，实现偏转主轴与主轴电机的连接。这种结构的优点是结构扭矩大，易于实现，不足之处是机床结构复杂，体积较为庞大，结构紧凑性较差，对机床的安装调试要求较高。此外，该结构在焊接过程中由于焊接角度的存在，特别是当万向联轴节未调整到位时，万向联轴节在焊接过程中会产生较大的噪音，严重时会使机床发生故障，影响焊接机床的使用。

在工程应用中，一般在焊接结束时会留下一个小孔。通常,长直焊缝可以用“引焊板”来消除焊接尾端“匙孔”，但是环形焊缝“匙孔”的消除就不容易用引焊的方法来消除，目前通过采用搅拌头回抽技术来避免产生小孔。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出一种带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置。搅拌摩擦焊接机床通过本发明，取消了主轴电机与主轴之间的传动环节，提高了机床的可靠性，使机床结构紧凑，为搅拌摩擦焊接机床的小型化、轻量化提供了一个可行的方案。同时，通过改变搅拌头的搅拌针的在焊接过程中的的伸出长度，实现搅拌头的回抽技术，达到搅拌摩擦焊接的“无匙孔”加工，具有很好的可推广性。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是提供一种带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置，该装置包括回抽驱动组件[1]、回抽齿轮A[2]、回抽齿轮B[3]、丝杠螺母[4]、滚珠丝杠[5]、连接件A[6]、内外花键轴[7]、内置空心电机[8]、连接件B[9]、搅拌头[10];

所述回抽驱动组件[1]、回抽齿轮A[2]、丝杠螺母[4]与连接件A[6]通过螺钉连接；回抽齿轮B[3]通过螺钉与滚珠丝杠[5]连接，滚珠丝杠[5]通过轴承与内外花键轴[7]中的外花键轴连接；内外花键轴[7]的内花键轴与内置空心电机[8]通过轴孔配合连接，冷却回路置于内置空心电机[8]外部，搅拌头[10]与内外花键轴[7]中的内花键轴连接；通过连接件A[6]和连接件B[9]，利用螺钉将所述部件连接成一体。

进一步，所述当内置空心电机[8]工作时，带动内外花键轴[7]的内花键轴，通过花键副带动内外花键轴[7]的外花键轴和搅拌头[10]做旋转运动，实现机床主轴的主运动功能。

进一步，所述回抽驱动组件[1]通过回抽齿轮A[2]、回抽齿轮B[3]形成的齿轮副将运动传递到丝杠螺母[4]上，带动滚珠丝杠[5]上下运动。滚珠丝杠[5]通过轴承与内外花键轴[7]的外花键轴连接，进而带动连接在内外花键轴[7]的内花键轴上的搅拌头[10]上下运动，进而实现在工作过程中搅拌针逐渐回抽，达到“无匙孔”搅拌摩擦焊接。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

1.本发明通过内置空心电机与机床主轴相连，可实现主轴电机与主轴的角度同步调整，代替了传统搅拌摩擦焊接机床主轴电机与万向联轴节（或是其余可进行角度和长度调整的机构）后再与主轴相连的结构，实现搅拌摩擦焊接机床的零传动。

2.本发明内外花键轴共同构成机床主轴，其中，内花键轴主要完成机床主轴的旋转主运动，外花键轴与搅拌头相连实现回抽功能。

3.本发明结构简单，在搅拌摩擦焊接的实际工程应用中，取消了中间传动部件，提高了机床的可靠性和机床焊接过程中的平稳性，为搅拌摩擦焊接机床小型化轻量化提供一个可行的方案。

4.本发明集成了搅拌摩擦焊接机床的回抽技术，避免产生匙孔。

5.本发明可根据实际通过更换电传动和机械传动零部件来实现不同厚度工件在搅拌摩擦焊接过程中的主轴运动和回抽功能的实现。

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为带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置示意图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。

如图1所示，本发明优选实施例提供的带回抽功能的搅拌摩擦焊接电主轴装置包括：回抽驱动组件1、回抽齿轮A2、回抽齿轮B3、丝杠螺母4、滚珠丝杠5、连接件A6、内外花键轴7、内置空心电机8、连接件B9、搅拌头10。

回抽驱动组件1、回抽齿轮A2、丝杠螺母4与连接件A6通过螺钉连接；回抽齿轮B3通过螺钉与滚珠丝杠5连接，滚珠丝杠5通过轴承与内外花键轴7中的外花键轴连接；内外花键轴7的内花键轴和外花键轴通过花键副连接，共同构成机床主轴，内外花键轴7的内花键轴与内置空心电机8通过轴孔配合连接，冷却回路置于内置空心电机8外部，搅拌头10与内外花键轴7中的内花键轴连接。通过连接件A6和连接件B9，利用螺钉将所述部件连接成一体。当内置空心电机8工作时，带动内外花键轴7的内花键轴，通过花键副带动内外花键轴7的外花键轴和搅拌头10做旋转运动，实现机床主轴的主运动功能。内置空心电机8与外壳形成一个内部冷却回路，通过在回路中进行冷却液体的循环，将内置空心电机8在运行过程中产生的热量及时带走，保证内置空心电机8和主轴的性能。

同时，回抽驱动组件1通过回抽齿轮A2、回抽齿轮B3形成的齿轮副将运动传递到丝杠螺母4上，带动滚珠丝杠5上下运动。滚珠丝杠5通过轴承与内外花键轴7的外花键轴连接，进而带动连接在内外花键轴7的内花键轴上的搅拌头10上下运动，进而实现在工作过程中搅拌针逐渐回抽，达到“无匙孔”搅拌摩擦焊接。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置，其特征在于，包括：回抽驱动组件[1]、回抽齿轮A[2]、回抽齿轮B[3]、丝杠螺母[4]、滚珠丝杠[5]、连接件A[6]、内外花键轴[7]、内置空心电机[8]、连接件B[9]、搅拌头[10];

所述回抽驱动组件[1]、回抽齿轮A[2]、丝杠螺母[4]与连接件A[6]通过螺钉连接；回抽齿轮B[3]通过螺钉与滚珠丝杠[5]连接，滚珠丝杠[5]通过轴承与内外花键轴[7]中的外花键轴连接；内外花键轴[7]的内花键轴与内置空心电机[8]通过轴孔配合连接，冷却回路置于内置空心电机[8]外部，搅拌头[10]与内外花键轴[7]中的内花键轴连接；通过连接件A[6]和连接件B[9]，利用螺钉将所述部件连接成一体。

2.根据权利要求1所述的带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置，其特征在于，所述当内置空心电机[8]工作时，带动内外花键轴[7]的内花键轴，通过花键副带动内外花键轴[7]的外花键轴和搅拌头[10]做旋转运动，实现机床主轴的主运动功能。

3.根据权利要求1所述的带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置，其特征在于，所述内置空心电机[8]与外壳形成一个内部冷却回路，通过在回路中进行冷却液体的循环，将内置空心电机[8]在运行过程中产生的热量及时带走，保证内置空心电机[8]和主轴的性能。

4.根据权利要求1所述的带回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴装置，其特征在于，所述回抽驱动组件[1]通过回抽齿轮A[2]、回抽齿轮B[3]形成的齿轮副将运动传递到丝杠螺母[4]上，带动滚珠丝杠[5]上下运动，滚珠丝杠[5]通过轴承与内外花键轴[7]的外花键轴连接，进而带动连接在内外花键轴[7]的内花键轴上的搅拌头[10]上下运动，进而实现在工作过程中搅拌针逐渐回抽。