CN112238291A - 焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接设备技术领域，公开了一种搅拌摩擦焊焊接设备，包括：搅拌头、与所述搅拌头相连用于驱动所述搅拌头旋转的主轴动力单元，所述焊接设备还包括安装于所述主轴动力单元的一侧部的第一去飞边单元，所述第一去飞边单元包括用于去除飞边的第一刀头，所述第一刀头与所述搅拌头间隔设置。与相关技术相比，本发明一种搅拌摩擦焊焊接设备，利于有效保证焊缝质量的同时去除飞边。

Description

焊接设备

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种搅拌摩擦焊焊接设备。

背景技术

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑性化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。在搅拌摩擦焊的焊接过程中会产生飞边，影响焊接质量。为了有效去除飞边，相关技术中，中国专利申请号201810436085.6公开了一种无飞边搅拌摩擦焊用搅拌工具及其焊接方法，所述搅拌工具在轴肩沿圆周方向设置至少两个刀刃。所述焊接方法包括：加工无飞边搅拌摩擦焊用搅拌工具；将无飞边搅拌摩擦焊用搅拌工具的夹持部位装配至焊机主轴上；将搅拌针旋转扎入待焊工件，调整轴肩焊接压入量进行焊接；焊接完成后，将工件和无飞边搅拌摩擦焊用搅拌工具拆下。即，相关技术中采用的方案为：在搅拌头轴肩上沿圆周方向设置刀刃，随搅拌过程进行切削。相关技术的不足在于：根据研究与试验，相关技术公开的结构，其刀体距离搅拌针过近，所切削的飞边温度较高，仍处于热塑性温度状态，此时切削会使飞边粘在焊缝表面，严重影响焊缝质量。

因此，实有必要提供一种新的焊接设备解决上述技术问题。

发明内容

本发明需解决的技术问题是提供一种不影响焊缝质量且能有效去除飞边的焊接设备。

本发明提供一种焊接设备，包括：搅拌头、与所述搅拌头相连用于驱动所述搅拌头旋转的主轴动力单元，其中，所述焊接设备还包括安装于所述主轴动力单元的一侧部的第一去飞边单元，所述第一去飞边单元包括用于去除飞边的第一刀头，所述第一刀头与所述搅拌头间隔设置。

优选的，所述焊接设备还包括安装于所述主轴动力单元的与所述第一去飞边单元相对的一侧部的第二去飞边单元，所述第二去飞边单元包括用于去除飞边的第二刀头，所述第二刀头与所述搅拌头间隔设置。

优选的，所述第一去飞边单元还包括：第一外安装座、第一导向件、第一内安装座、第一刀头旋转动力件、第一顶升件；所述第一外安装座固定于所述主轴动力单元的一侧部；所述第一导向件设于所述第一外安装座和所述第一内安装座之间用于二者之间形成移动副；所述第一刀头旋转动力件固定于所述第一内安装座上，且所述第一刀头旋转动力件设于所述第一刀头下方用于驱动所述第一刀头旋转去除飞边；所述第一顶升件设于所述第一外安装座的远离所述第一刀头的一端，用于驱动所述第一内安装座沿所述第一导向件的导向方向往返移动；所述第二去飞边单元还包括：第二外安装座、第二导向件、第二内安装座、第二刀头旋转动力件、第二顶升件；所述第二外安装座固定于所述主轴动力单元的一侧部；所述第二导向件设于所述第二外安装座和所述第二内安装座之间用于二者之间形成移动副；所述第二刀头旋转动力件固定于所述第二内安装座上，且所述第二刀头旋转动力件设于所述第二刀头下方用于驱动所述第二刀头旋转去除飞边；所述第二顶升件设于所述第二外安装座的远离所述第二刀头的一端，用于驱动所述第二内安装座沿所述第二导向件的导向方向往返移动。

优选的，所述第一去飞边单元还包括：第一仿形件，所述第一仿形件包括：由所述第一内安装座的远离所述第一顶升件的一端延伸的第一轮架、安装于所述第一轮架上且与所述第一轮架转动相连的第一仿形轮；所述第二去飞边单元还包括：第二仿形件，所述第二仿形件包括：由所述第二内安装座的远离所述第二顶升件的一端延伸的第二轮架、安装于所述第二轮架上且与所述第二轮架转动相连的第二仿形轮。

优选的，所述第一仿形轮整体为圆柱体，所述第一仿形轮的顶部高于所述第一铣刀头顶部0.15-0.25mm；所述第二仿形轮整体为圆柱体，所述第二仿形轮的顶部高于所述第二铣刀头顶部0.15-0.25mm。

优选的，所述第一仿形轮设于所述搅拌头和所述第一刀头之间；所述第二仿形轮设于所述搅拌头和所述第二刀头之间。

优选的，所述第二去飞边单元和所述第一去飞边单元对称设于所述主轴动力单元的两侧部，且所述第一去飞边单元和所述第二去飞边单元为对称结构。

优选的，所述第一导向件包括第一导轨和第一导槽，所述第一导轨固定于所述第一内安装座上，所述第一导槽为由所述第一外安装座的靠近所述第一内安装座的一侧凹陷而成，所述第一导轨收容于所述第一导槽内且二者构成移动副；所述第二导向件包括第二导轨和第二导槽，所述第二导轨固定于所述第二内安装座上，所述第二导槽为由所述第二外安装座的靠近所述第二内安装座的一侧凹陷而成，所述第二导轨收容于所述第二导槽内且二者构成移动副。

优选的，所述第一刀头和所述第二刀头均为铣刀头。

优选的，所述第一顶升件和第二顶升件均为油缸或气缸。

与相关技术相比，本发明一种搅拌摩擦焊焊接设备，利于有效保证焊缝质量的同时去除飞边。

附图说明

图1为具有本发明一种搅拌摩擦焊焊接设备的立体图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的左视图；

图4为本发明的焊接状态图一；

图5为本发明的焊接状态图二；

图6为本发明的焊接状态图三；

图7为本发明的焊接状态图四。

图8为图1中A处的局部放大图。

图中：

焊接设备100；

搅拌头1，主轴动力单元2，第一去飞边单元3，第二去飞边单元4；

第一刀头31，第一外安装座32，第一导向件33，第一内安装座34，第一刀头旋转动力件35，第一顶升件36，第一仿形件37；

第一导轨331，第一导槽332；

第一轮架371，第一仿形轮372；

第二刀头41，第二外安装座42，第二导向件43，第二内安装座44，第二刀头旋转动力件45，第二顶升件46，第二仿形件47；

第二导轨431，第二导槽432；

第二轮架471，第二仿形轮472。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请参附图1-8，一种焊接设备100，包括：搅拌头1、与搅拌头1相连用于驱动搅拌头1旋转的主轴动力单元2，焊接设备100还包括安装于主轴动力单元2的一侧部的第一去飞边单元3，第一去飞边单元3包括用于去除飞边的第一刀头31，第一刀头31与搅拌头1间隔设置。

本实施方式中，搅拌头1的旋转轴心与主轴动力单元2的旋转轴心相同，两者之间通过联轴器相连，该设计利于动力传输，使搅拌头1与主轴动力单元2高速同轴心旋转，同时降低结构设计难度。

第一去飞边单元3的第一刀头31与搅拌头1设计成一定中心距离的间隔，其间隔约150mm左右，利于保证焊接飞边的足够冷却，铣削后形成较好的焊缝质量。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，焊接设备100还包括安装于主轴动力单元2的与第一去飞边单元3相对的一侧部的第二去飞边单元4，第二去飞边单元4包括用于去除飞边的第二刀头41，第二刀头41与搅拌头1间隔设置。

本实施方式中，第二去飞边单元4与第一去飞边单元3相对于主轴动力单元2结构对称。一方面利于设备结构设计的紧凑性，另一方面利于焊接设备100往复焊接工作(能实现从左往右焊接，也能实现从右往左焊接)，减少主轴动力单元2空跑时间，提高焊接设备100工作效率及设备利用率。

第二去飞边单元4的第二刀头41与搅拌头1间隔设置，其中间隔约150mm左右，利于保证焊接飞边的足够冷却，铣削后形成较好的焊缝质量。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第一去飞边单元3还包括：第一外安装座32、第一导向件33、第一内安装座34、第一刀头旋转动力件35、第一顶升件36；第一外安装座32固定于主轴动力单元2的一侧部；第一导向件33设于第一外安装座32和第一内安装座34之间用于二者之间形成移动副；第一刀头旋转动力件35固定于第一内安装座34上，且第一刀头旋转动力件35设于第一刀头31下方用于驱动第一刀头31旋转去除飞边；第一顶升件36设于第一外安装座32的远离第一刀头31的一端，用于驱动第一内安装座34沿第一导向件33的导向方向往返移动；第二去飞边单元4还包括：第二外安装座42、第二导向件43、第二内安装座44、第二刀头旋转动力件45、第二顶升件46；第二外安装座42固定于主轴动力单元2的一侧部；第二导向件43设于第二外安装座42和第二内安装座44之间用于二者之间形成移动副；第二刀头旋转动力件45固定于第二内安装座44上，且第二刀头旋转动力件45设于第二刀头41下方用于驱动第二刀头41旋转去除飞边；第二顶升件46设于第二外安装座42的远离第二刀头41的一端，用于驱动第二内安装座44沿第二导向件43的导向方向往返移动。

本实施方式中，第一外安装座32固定于主轴动力单元2的一侧部，以此保证第一去飞边单元3与主轴动力单元2的间隔及工作的同步。第一外安装座32与第一内安装座34二者之间通过导轨移动副相连，以此实现固定于第一内安装座34上的第一刀头31及第一刀头旋转动力件35的升降和收回的往复动作。第一刀头旋转动力件35固定于第一内安装座34上且位于第一刀头31下方，利于将第一刀头旋转动力件35的动力传输给第一刀头31，实现第一刀头31旋转去除飞边。第一顶升件36固定于远离第一刀头31一端的第一外安装座32上，保证驱动第一内安装座34往复动作，从而实现固定于第一内安装座34上的第一刀头31及第一刀头旋转动力件35共同升降和收回的往复动作。

第二外安装座42固定于主轴动力单元2的另一侧部，以此保证第二去飞边单元4与主轴动力单元2的间隔及工作的同步。第二外安装座42与第二内安装座44二者之间通过导轨移动副相连，以此实现固定于第二内安装座44上的第二刀头41及第二刀头旋转动力件45的升降和收回的往复动作。第二刀头旋转动力件45固定于第二内安装座44上且位于第二刀头41下方，利于将第二刀头旋转动力件45的动力传输给第二刀头41，实现第二刀头41旋转去除飞边。第二顶升件46固定于远离第二刀头41一端的第二外安装座42上，保证驱动第二内安装座44往复动作，从而实现固定于第二内安装座44上的第二刀头41及第二刀头旋转动力件45共同升降和收回的往复动作。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第一去飞边单元3还包括：第一仿形件37，第一仿形件37包括：由第一内安装座34的远离第一顶升件36的一端延伸的第一轮架371、安装于第一轮架371上且与第一轮架371转动相连的第一仿形轮372；第二去飞边单元4还包括：第二仿形件47，第二仿形件47包括：由第二内安装座44的远离第二顶升件46的一端延伸的第二轮架471、安装于第二轮架471上且与第二轮架471转动相连的第二仿形轮472。

本实施方式中，第一仿形轮372能够保持自转，以利于第一仿形轮372随第一去飞边单元3去除焊接飞边过程中的随动，从而保证第一仿形轮372在一定压力作用下压在焊缝表面而不损伤焊缝，利于保证焊缝质量。同时，第一仿形轮372跟随焊缝的上表面的高度波动而波动，能保证第一去飞边单元3与焊缝之间的间隙不变，能有效去除飞边，同时防止因焊缝高度波动而损伤焊缝。

第二仿形轮472能够保持自转，以利于第二仿形轮472随第二去飞边单元4去除焊接飞边过程中的随动，从而保证第二仿形轮472在一定压力作用下压在焊缝表面而不损伤焊缝，利于保证焊缝质量。同时，第二仿形轮472跟随焊缝的上表面的高度波动而波动，能保证第二去飞边单元4与焊缝之间的间隙不变，能有效去除飞边，同时防止因焊缝高度波动而损伤焊缝。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第一仿形轮372整体为圆柱体，第一仿形轮372的顶部高于第一铣刀头顶部0.15-0.25mm；第二仿形轮472整体为圆柱体，第二仿形轮472的顶部高于第二铣刀头顶部0.15-0.25mm。

本实施方式中，第一仿形轮372的顶部高于第一铣刀头顶部0.15-0.25mm，该设计利于保证第一仿形轮372压住焊缝表面时，第一铣刀头距离焊缝表面0.15-0.25mm，从而保证第一铣刀头铣削去除焊接飞边的同时不损伤焊缝表面，进一步保证了焊接的质量。

第二仿形轮472的顶部高于第二铣刀头顶部0.15-0.25mm，该设计利于保证第二仿形轮472压住焊缝表面时，第二铣刀头距离焊缝表面0.15-0.25mm，从而保证第二铣刀头铣削去除焊接飞边的同时不损伤焊缝表面，进一步保证了焊接焊缝的质量。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第一仿形轮372设于搅拌头1和第一刀头31之间；第二仿形轮472设于搅拌头1和第二刀头41之间。

本实施方式中，第一仿形轮372在搅拌头1和第一刀头31之间，该设计利于在第一刀头31去除焊接飞边的工艺过程始终是第一仿形轮372优先于第一刀头31接触焊缝，从而保证第一铣刀头始终距离焊缝表面0.15-0.25mm，进一步保证了焊接焊缝的质量。

第二仿形轮472在搅拌头1和第二刀头41之间，该设计利于在第二刀头41去除焊接飞边的工艺过程始终是第二仿形轮472优先于第二刀头41接触焊缝，从而保证第二铣刀头始终距离焊缝表面0.15-0.25mm，进一步保证了焊接焊缝的质量。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第二去飞边单元4和第一去飞边单元3对称设于主轴动力单元2的两侧部，且第一去飞边单元3和第二去飞边单元4为对称结构。

本实施方式中，设计第二去飞边单元4与第一去飞边单元3相对于主轴动力单元2两侧部结构对称。一方面利于设备结构设计的紧凑性，另一方面利于焊接设备100往复焊接工作，减少主轴动力单元2空跑时间，提高焊接设备100工作效率及设备利用率。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第一导向件33包括第一导轨331和第一导槽332，第一导轨331固定于第一内安装座34上，第一导槽332为由第一外安装座32的靠近第一内安装座34的一侧凹陷而成，第一导轨331收容于第一导槽332内且二者构成移动副；第二导向件43包括第二导轨431和第二导槽432，第二导轨431固定于第二内安装座44上，第二导槽432为由第二外安装座42的靠近第二内安装座44的一侧凹陷而成，第二导轨431收容于第二导槽432内且二者构成移动副。

本实施方式中，第一导轨331固定于第一内安装座34上，第一导槽332位于第一外安装座32靠近第一内安装座34的一侧，导轨收容于第一导槽332内，第一导轨331收容于第一导槽332内且二者构成移动副，从而实现第一内安装座34相对于第一外安装座32固定方向的往复运动，继而实现固定于第一内安装座34上的第一刀头31及第一刀头旋转动力件35共同升降和收回往复动作。

第二导轨431固定于第二内安装座44上，第二导槽432位于第二外安装座42靠近第二内安装座44的一侧，导轨收容于第二导槽432内，第二导轨431收容于第二导槽432内且二者构成移动副，从而实现第二内安装座44相对于第二外安装座42固定方向的往复运动，继而实现固定于第二内安装座44上的第二刀头41及第二刀头旋转动力件45共同升降和收回往复动作。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第一刀头31和第二刀头41均为铣刀头。

本实施方式中，设计第一刀头31和第二刀头41为铣刀头，铣刀头为标准切削工具且为易损件，利于铣刀头磨损后快速更换，保证搅拌摩擦焊设备高效运行，提高设备利用率。

进一步地，作为本发明的另一实施方式，第一顶升件36和第二顶升件46均为油缸或气缸。

下面阐述具体焊接过程。

一、以从左到右的方向进行焊接为例。

请参图4，焊接开始时，第一刀头31和第二刀头41均处于收回状态，搅拌头1伸出并插入工件开始焊接。

请参图5，搅拌头1前进一个距离时，(距离等于搅拌头1与第一刀头31之间的距离)第二刀头41伸出，开始铣飞边。

请参图6：焊接结束时，搅拌头1从待焊工件内拔出，但第二刀头41头依然进行铣削工作。

请参图7：待第二刀头41头完成全部铣削工作时，再整体将主轴动力单元2下降。

二、以从右到左的方向进行焊接为例。

焊接开始时，第一刀头31和第二刀头41均处于收回状态，搅拌头1伸出并插入工件开始焊接。

搅拌头1前进一个距离时，(距离等于搅拌头1与第二刀头41之间的距离)第一刀头31，开始铣飞边。

焊接结束时，搅拌头1从待焊工件内拔出，但第一刀头31依然进行铣削工作。

待第一刀头31完成全部铣削工作时，再整体将主轴动力单元2下降。

与相关技术相比，本发明一种搅拌摩擦焊焊接设备，利于有效保证焊缝质量的同时去除飞边。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种焊接设备，包括：搅拌头、与所述搅拌头相连用于驱动所述搅拌头旋转的主轴动力单元，其特征在于，所述焊接设备还包括安装于所述主轴动力单元的一侧部的第一去飞边单元，所述第一去飞边单元包括用于去除飞边的第一刀头，所述第一刀头与所述搅拌头间隔设置。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备还包括安装于所述主轴动力单元的与所述第一去飞边单元相对的一侧部的第二去飞边单元，所述第二去飞边单元包括用于去除飞边的第二刀头，所述第二刀头与所述搅拌头间隔设置。

3.根据权利要求2所述的焊接设备，其特征在于，所述第一去飞边单元还包括：第一外安装座、第一导向件、第一内安装座、第一刀头旋转动力件、第一顶升件；所述第一外安装座固定于所述主轴动力单元的一侧部；所述第一导向件设于所述第一外安装座和所述第一内安装座之间用于二者之间形成移动副；所述第一刀头旋转动力件固定于所述第一内安装座上，且所述第一刀头旋转动力件设于所述第一刀头下方用于驱动所述第一刀头旋转去除飞边；所述第一顶升件设于所述第一外安装座的远离所述第一刀头的一端，用于驱动所述第一内安装座沿所述第一导向件的导向方向往返移动；所述第二去飞边单元还包括：第二外安装座、第二导向件、第二内安装座、第二刀头旋转动力件、第二顶升件；所述第二外安装座固定于所述主轴动力单元的一侧部；所述第二导向件设于所述第二外安装座和所述第二内安装座之间用于二者之间形成移动副；所述第二刀头旋转动力件固定于所述第二内安装座位上，且所述第二刀头旋转动力件设于所述第二刀头下方用于驱动所述第二刀头旋转去除飞边；所述第二顶升件设于所述第二外安装座的远离所述第二刀头的一端，用于驱动所述第二内安装座沿所述第二导向件的导向方向往返移动。

4.根据权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，所述第一去飞边单元还包括：第一仿形件，所述第一仿形件包括：由所述第一内安装座的远离所述第一顶升件的一端延伸的第一轮架、安装于所述第一轮架上且与所述第一轮架转动相连的第一仿形轮；所述第二去飞边单元还包括：第二仿形件，所述第二仿形件包括：由所述第二内安装座的远离所述第二顶升件的一端延伸的第二轮架、安装于所述第二轮架上且与所述第二轮架转动相连的第二仿形轮。

5.根据权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述第一仿形轮整体为圆柱体，所述第一仿形轮的顶部高于所述第一铣刀头顶部0.15-0.25mm；所述第二仿形轮整体为圆柱体，所述第二仿形轮的顶部高于所述第二铣刀头顶部0.15-0.25mm。

6.根据权利要求5所述的焊接设备，其特征在于，所述第一仿形轮设于所述搅拌头和所述第一刀头之间；所述第二仿形轮设于所述搅拌头和所述第二刀头之间。

7.根据权利要求6所述的焊接设备，其特征在于，所述第二去飞边单元和所述第一去飞边单元对称设于所述主轴动力单元的两侧部，且所述第一去飞边单元和所述第二去飞边单元为对称结构。

8.根据权利要求7所述的焊接设备，其特征在于，所述第一导向件包括第一导轨和第一导槽，所述第一导轨固定于所述第一内安装座上，所述第一导槽为由所述第一外安装座的靠近所述第一内安装座的一侧凹陷而成，所述第一导轨收容于所述第一导槽内且二者构成移动副；所述第二导向件包括第二导轨和第二导槽，所述第二导轨固定于所述第二内安装座上，所述第二导槽为由所述第二外安装座的靠近所述第二内安装座的一侧凹陷而成，所述第二导轨收容于所述第二导槽内且二者构成移动副。

9.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述第一刀头和所述第二刀头均为铣刀头。

10.根据权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，所述第一顶升件和第二顶升件均为油缸或气缸。

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