CN105728935A - 一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴，搅拌针与搅拌轴肩分离，主轴可回抽，消除匙孔，主轴焊接过程振动小，功能模块化，维修方便，可靠性高，包括搅拌针、搅拌轴肩、动静压轴承机构、壳体、直线轴承、后盖、搅拌针套、联轴器、轴芯机构、动静压轴承机构，壳体的左端设置安装动静压轴承机构，在壳体的左端外表面设置有径向进油孔和轴向回油孔，在壳体与后盖之间设置固定有直线轴承，该直线轴承套装在壳体的右端内表面，在直线轴承的内表面套装有轴芯机构，该轴芯机构设置为中空结构套装有搅拌针套，该搅拌针套的左端设置有螺纹结构与搅拌针连接，轴芯机构左端与联轴器固定连接，本发明维修方便，可靠性高。

Description

一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊设备领域，特别涉及一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，于1991年由英国焊接研究所（TWI）发明的，它是利用间接摩擦热实现板材的连接。目前大都采用固定式搅拌头，即搅拌针长度和轴肩直径不能改变，只能适用于板厚不变的工件，焊接结束时，搅拌针在焊缝末端留下一个匙孔，影响工件成型性能，主轴一般采用滚动轴承，焊接过程主轴振动大，为实现主轴的回抽功能，部分主轴的整体结构设计复杂，传动链多，模块化功能难以实现，可靠性不高。

发明内容

本发明针对现有搅拌摩擦焊主轴技术存在的不足和缺陷，提供一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴，搅拌针与搅拌轴肩分离，主轴可回抽，消除匙孔，主轴焊接过程振动小，功能模块化，维修方便，可靠性高。

本发明所采用的技术方案：一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌针、搅拌轴肩、动静压轴承机构、壳体、直线轴承、后盖、搅拌针套、联轴器、轴芯机构、动静压轴承机构，所述壳体的左端设置安装动静压轴承机构，该壳体中部外表面设置有法兰结构，该法兰在圆周设置有均布的沉孔结构，在壳体的左端外表面设置有径向进油孔和轴向回油孔，在壳体的右端设置安装有后盖，在壳体与后盖之间设置固定有直线轴承，该直线轴承套装在壳体的右端内表面，在直线轴承的内表面套装有轴芯机构，该轴芯机构设置为中空结构套装有搅拌针套，该搅拌针套的左端设置有螺纹结构与搅拌针连接，所述轴芯机构左端与联轴器固定连接，该联轴器的左端与动静压轴承机构的右端滑配连接。

所述动静压轴承机构包括前法兰、隔垫、动静压轴承座和转轴，所述动静压轴承座套装在壳体左端内表面，在动静压轴承座内表面设置套装有转轴，该转轴为中空结构，在转轴左端内表面设置有螺纹结构与搅拌轴肩匹配连接固定，该搅拌轴肩内部设置中空结构，在动静压轴承座内部设置有油路，该油路右端与壳体左端径向进油孔对接，并通到转轴的径向表面，油路左端与隔垫的轴向通油孔对接，在动静压轴承座的左端设置安装有前法兰，该前法兰内部设置有油路，在动静压轴承座与前法兰之间设置有调节间隙的隔垫，该隔垫设置有轴向通油孔，该轴向通油孔右端与动静压轴承座中油路左端对接，该轴向油道孔左端与前法兰的油孔对接。

所述轴芯机构包括前小盖、隔套、推力垫、左推力球轴承、左隔圈、左滚针轴承、转子部件、定子部件、轴套、后轴承座、右推力球轴承、压盖、垫套、右隔圈、右滚针轴承，转子轴，所述转子部件套装在转子轴的中部，在转子部件的左端设置安装有左滚针轴承，该左滚针轴承的左端设置安装有左推力球轴承，在左滚针轴承和左推力球轴承之间设置安装有固定作用的左隔圈，在左推力球轴承的左端设置安装有推力垫，该推力垫的左端设置安装有前小盖，在推力垫和前小盖之间设置安装有调节间隙作用的隔套，在转子部件的外围设置有定子部件，该定子部件套装于轴套中部的内表面，该轴套的右端设置套装有后轴承座，该后轴承座内表面的左端设置安装有右滚针轴承，该右滚针轴承的右端设置安装有右推力球轴承，在右滚针轴承和右推力球轴承之间设置安装有固定作用的右隔圈，在右推力球轴承的右端设置安装有调节间隙作用的垫套，在后轴承座的右端设置安装有固定作用的压盖。

本发明的有益效果是：1.搅拌针与搅拌轴肩分离，搅拌针损坏后，能及时更换；2.采用动静压轴承，主轴回转精度高，振动小，焊接质量高；3.采用直线轴承，轴芯机构和搅拌针回抽，消除焊接匙孔；4.动静压轴承机构和轴芯机构的模块化功能，维修方便，可靠性高。

附图说明

图1为本发明一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴的剖面结构示意图。

图中标号1为搅拌针，2为搅拌轴肩，3为前法兰，4为隔垫，5为动静压轴承座，6为壳体，7为前小盖，8为隔套，9为推力垫，10为左推力球轴承，11为左隔圈，12为左滚针轴承，13为转子部件，14为定子部件，15为轴套，16为后轴承座，17为右推力球轴承，18为压盖，19为垫套，20为右隔圈，21为右滚针轴承，22为搅拌针套，23为后盖，24为转子轴，25为直线轴承，26为联轴器，27为转轴。

具体实施方式

下面结合图1并通过具体的实施方式对本发明的回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴更加详细说明。

图1所示，本发明的一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌针1、搅拌轴肩2、壳体6、直线轴承25、后盖23、搅拌针套22、联轴器26，所述壳体6的左端设置安装动静压轴承机构，该壳体6中部外表面设置有法兰结构，该法兰在圆周设置有均布的沉孔结构，在壳体6的左端外表面设置有径向进油孔和轴向回油孔，在壳体6的右端设置安装有后盖23，在壳体6与后盖23之间设置固定有直线轴承25，该直线轴承25套装在壳体6的右端内表面，在直线轴承25的内表面套装有轴芯机构，该轴芯机构设置为中空结构套装有搅拌针套22，该搅拌针套22的左端设置有螺纹结构与搅拌针1连接，所述轴芯机构左端与联轴器26固定连接，该联轴器26的左端与动静压轴承机构的右端滑配连接。

所述动静压轴承机构包括前法兰3、隔垫4、动静压轴承座5和转轴27，所述动静压轴承座5套装在壳体6左端内表面，在动静压轴承座5内表面设置套装有转轴27，该转轴27为中空结构，在转轴27左端内表面设置有螺纹结构与搅拌轴肩2匹配连接固定，该搅拌轴肩2内部设置中空结构，在动静压轴承座5内部设置有油路，该油路右端与壳体6左端径向进油孔对接，并通到转轴27的径向表面，油路左端与隔垫4的轴向通油孔对接，在动静压轴承座5的左端设置安装有前法兰3，该前法兰3内部设置有油路，在动静压轴承座5与前法兰3之间设置有调节间隙的隔垫4，该隔垫4设置有轴向通油孔，该轴向通油孔右端与动静压轴承座5中油路左端对接，该轴向油道孔左端与前法兰3的油孔对接。

所述轴芯机构包括前小盖7、隔套8、推力垫9、左推力球轴承10、左隔圈11、左滚针轴承12、转子部件13、定子部件14、轴套15、后轴承座16、右推力球轴承17、压盖18、垫套19、右隔圈20、右滚针轴承21，转子轴24，所述转子部件13套装在转子轴24的中部，在转子部件13的左端设置安装有左滚针轴承12，该左滚针轴承12的左端设置安装有左推力球轴承10，在左滚针轴承12和左推力球轴承10之间设置安装有固定作用的左隔圈11，在左推力球轴承10的左端设置安装有推力垫9，该推力垫9的左端设置安装有前小盖7，在推力垫9和前小盖7之间设置安装有调节间隙作用的隔套8，在转子部件13的外围设置有定子部件14，该定子部件14套装于轴套15中部的内表面，该轴套15的右端设置套装有后轴承座16，该后轴承座16内表面的左端设置安装有右滚针轴承21，该右滚针轴承21的右端设置安装有右推力球轴承17，在右滚针轴承21和右推力球轴承17之间设置安装有固定作用的右隔圈20，在右推力球轴承17的右端设置安装有调节间隙作用的垫套19，在后轴承座16的右端设置安装有固定作用的压盖18。

本发明的使用过程或工作状态：首先，将回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴通过壳体6中部外表面设置法兰结构的沉孔结构，用螺栓与焊接设备固定，然后，由外部液压站提供的压力油经壳体6的进油孔，由该壳体的油道通过动静压轴承座5油道到达转轴27的径向表面，使转轴27悬浮，在转轴27和动静压轴承座5之间形成环状油膜，同时，压力油由动静压轴承座5的油道，经过隔垫4油道和前法兰3油道到达转轴27前端径向表面和两个台阶端面，通过隔垫4调整前法兰3与转轴27台阶端面的间隙。外接变频器，通过定子部14件和转子部件13驱动本发明的转子轴24转动，同时带动转子轴24内部套装的搅拌针套22转动，并通过螺纹结构带动左端的搅拌针1转动，在进行搅拌摩擦焊接时，外部机构推动轴芯机构在直线轴承25的作用下向左滑移，该轴芯机构左端固定连接的联轴器26也向左滑移，该联轴器26左端逐渐与动静压轴承机构的转轴27右端滑配对接，带动动静压轴承机构的转轴27转动，该转轴27同时带动左端的搅拌轴肩2转动，搅拌针1逐渐从搅拌轴肩2的中空结构向左移动，在外部机构的向左压力作用下，搅拌轴肩2旋转压紧两块被焊接铝合金工件，搅拌针1旋转从搅拌轴肩2左端面逐渐伸出，插入两块被焊接铝合金工件对接处，进行搅拌摩擦焊接。

焊接结束时，搅拌轴肩2旋转压紧两块被焊接铝合金工件，通过外部机构带动轴芯机构在直线轴承25的作用下向右逐渐滑移，同时，通过转子轴24内部套装的搅拌针套22带动搅拌针1向右移动回抽，逐渐缩进搅拌轴肩2左端面内，消除搅拌摩擦焊遗留下来的匙孔，进一步向右滑移，轴芯机构带动联轴器26逐渐与动静压轴承机构的转轴27脱离，该转轴27停止转动，同时外部机构带动回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴向右移动，搅拌轴肩2脱离铝合金工件焊接接触面，焊接过程结束。

搅拌针1损坏，可以将轴芯机构从右端抽出，通过搅拌针1的螺纹及时拆卸更换，搅拌轴肩2损坏，通过搅拌轴肩2的螺纹及时拆卸，搅拌针1与搅拌轴肩2分离，主轴可回抽，消除匙孔，维修方便，可靠性高。

本发明的有益效果是：1.搅拌针与搅拌轴肩分离，搅拌针损坏后，能及时更换；2.采用动静压轴承，主轴回转精度高，振动小，焊接质量高；3.采用直线轴承，轴芯机构和搅拌针回抽，消除焊接匙孔；4.动静压轴承机构和轴芯机构的模块化功能，维修方便，可靠性高。

Claims (3)

1.一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌针、搅拌轴肩、壳体、直线轴承、后盖、搅拌针套、联轴器，其特征在于，所述壳体的左端设置安装动静压轴承机构，所述壳体中部外表面设置有法兰结构，该法兰在圆周设置有均布的沉孔结构，在壳体的左端外表面设置有径向进油孔和轴向回油孔，在壳体的右端设置安装有后盖，在壳体与后盖之间设置固定有直线轴承，该直线轴承套装在壳体的右端内表面，在直线轴承的内表面套装有轴芯结构，该轴芯机构设置为中空结构套装有搅拌针套，该搅拌针套的左端设置有螺纹结构与搅拌针连接，所述轴芯机构左端与联轴器固定连接，该联轴器的左端与动静压轴承机构的右端滑配连接。

2.根据权利要求1的回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征在于：所述动静压轴承机构包括前法兰、隔垫、动静压轴承座和转轴，所述动静压轴承座套装在壳体左端内表面，在动静压轴承座内表面设置套装有转轴，该转轴为中空结构，在转轴左端内表面设置有螺纹结构与搅拌轴肩匹配连接固定，该搅拌轴肩内部设置中空结构，在动静压轴承座内部设置有油路，该油路右端与壳体左端径向进油孔对接，并通到转轴的径向表面，油路左端与隔垫的轴向通油孔对接，在动静压轴承座的左端设置安装有前法兰，该前法兰内部设置有油路，在动静压轴承座与前法兰之间设置有调节间隙的隔垫，该隔垫设置有轴向通油孔，该轴向通油孔右端与动静压轴承座中油路左端对接，该轴向油道孔左端与前法兰的油孔对接。

3.根据权利要求1的回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征在于：所述轴芯机构包括前小盖、隔套、推力垫、左推力球轴承、左隔圈、左滚针轴承、转子部件、定子部件、轴套、后轴承座、右推力球轴承、压盖、垫套、右隔圈、右滚针轴承，转子轴，所述转子部件套装在转子轴的中部，在转子部件的左端设置安装有左滚针轴承，该左滚针轴承的左端设置安装有左推力球轴承，在左滚针轴承和左推力球轴承之间设置安装有固定作用的左隔圈，在左推力球轴承的左端设置安装有推力垫，该推力垫的左端设置安装有前小盖，在推力垫和前小盖之间设置安装有调节间隙作用的隔套，在转子部件的外围设置有定子部件，该定子部件套装于轴套中部的内表面，该轴套的右端设置套装有后轴承座，该后轴承座内表面的左端设置安装有右滚针轴承，该右滚针轴承的右端设置安装有右推力球轴承，在右滚针轴承和右推力球轴承之间设置安装有固定作用的右隔圈，在右推力球轴承的右端设置安装有调节间隙作用的垫套，在后轴承座的右端设置安装有固定作用的压盖。