CN113290300B - 一种便携式抽芯铆钉短电弧切割枪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式抽芯铆钉短电弧切割枪,由介质液回收罩、定位锥和外壳构成,介质液回收罩为一端开口的容器,后端与定位锥密封联接,前端嵌入一具有圆孔的环形电极片并设置支撑弹簧;定位锥为实体、中心开孔结构,后端固定于外壳端面,前端与介质液回收罩密封联接;主轴为导电金属制成的直管状结构,前端设置工具电极并设置介质液出口,后端与介质液进水管连通并通过高速旋转接头支撑,主轴中部位于外壳内部分与步进机构和转动机构驱动联接。本发明采用旋转电极的方式拉断电弧,容易更换,介质液覆盖切割环境且帮助随时冲刷掉金属熔渣,采用高速旋转接头和水罩头安装电极的方式给帽头接电源,工具更方便进行单面操作。

Description

一种便携式抽芯铆钉短电弧切割枪
技术领域
本发明属于铆接技术领域,尤其属于电弧加工技术在铆接技术中的应用,涉及短电弧加工技术在铆接技术中的应用,具体涉及一种便携式抽芯铆钉短电弧切割枪。
背景技术
近些年来,随着航空、航天等研发领域对紧固件连接性能要求的增加,铆钉连接技术因其连接可靠、重量轻、成本低、工艺简便等特点,成为该行业连接方案的首选。其中飞机不开敞部位使用的紧固件主要有两种形式,即可拆卸部位如口盖、舱门部位使用的托板螺母/螺栓和快卸紧固件,以及永久连接部位所大量采用的单面抽芯铆钉。其中,专门为复合材料结构装配设计的大底脚钛合金单面螺纹抽芯钉,具有极高的密封性和抗疲劳特性。
单面抽芯铆钉属于永久连接型紧固件,其经过塑性变形的不可逆形变以实现对连接对象的稳固连接。然而这带来的问题是在航空航天器械检修时,一旦出现需要拆卸由铆钉连接的零部件,如何将铆钉顺利切除就成了一个难题。在涉及到小尺寸的铆钉切除作业时,通常采用铣切的“工具—零件”接触式物理切割方式进行铆钉切割,在切割过程中对工程师的操作要求很高,一旦操作不当极易损伤昂贵的复合材料工件,如果对破切精度进行提高则切割效率势必会大大下降。
短电弧加工技术是一种介于电火花和电弧之间的放电状态,其脉冲宽度为毫秒级,脉冲频率一般在300Hz-1600Hz之间,峰值电流较大(100-5000A),每次放电都是电火花和短电弧混合放电。短电弧放电通常是大电流、长脉冲条件下产生的稳态或接近稳态的自持式放电,其等离子体弧柱具有更高电离度、电子温度和离子温度,所产生的等离子体弧柱温度可达10000K以上,能量密度接近部分激光光致等离子体,但电-热能量转换效率远高于激光。相对于机械加工而言,利用短电弧切割工件不需要考虑材料的硬度、韧性、强度,特别适用于对难加工的导电贵重金属材料的粗加工,加工过程中没有切削力,工件不会产生残余应力,因此不会出现工件冷作硬化效应而加大切削难度,对于需要在粗加工阶段大量去除材料的型腔类工件的加工有着显著优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效的、便携手持的、可用于切割导电材质抽芯铆钉的、利用短电弧加工技术的新型切割工具。
本发明通过以下技术方案实现:
便携式抽芯铆钉短电弧切割枪,包括枪体和支持控制系统,支持控制系统提供电能、泵送并回收介质液,其特征在于:枪体由介质液回收罩、定位锥和外壳构成,设置于外壳内的步进机构和转动机构驱动的主轴穿过定位锥、并位于介质液回收罩内;
介质液回收罩,为一端开口的容器,后端与定位锥密封联接,前端开口嵌入一具有圆孔的环形电极片,电极片的后端面设置支撑弹簧;介质液回收罩与介质液出水管连通;
定位锥,为实体、中心开孔结构,后端固定于外壳端面,前端与介质液回收罩密封联接;
主轴,为导电金属制成的直管状结构,前端设置工具电极并设置介质液出口,后端与介质液进水管连通并通过高速旋转接头支撑,主轴中部位于外壳内部分与步进机构和转动机构驱动联接。
所述定位锥中心开孔与主轴轴密封可转动和移动配合。
所述主轴前端设置有外螺纹,工具电极通过旋盖与外螺纹旋紧实现可更换固定。
所述工具电极为中空的环形电极。
所述介质液回收罩前端开口设置一通孔结构的限位槽,电极片设置于限位槽前开口端,通过电极片盖板限位固定,电极片后端面与设置于介质液回收罩轴向中心的弹簧支撑固定,电极片中心圆孔具有小于抽芯铆钉钉帽直径、大于或等于抽芯铆钉钉杆直径的孔径。
所述步进机构和转动机构为主轴提供轴向位移和旋转驱动动力;其中,步进机构包括步进电机、丝螺杆、丝螺母、滑块和转动轴承,步进电机设置于外壳体上通过丝螺杆驱动丝螺母轴向移动,丝螺母固定于圆筒形滑块上,圆筒形滑块通过转动轴承与主轴壁转动联接;转动机构包括旋转电机、齿轮传动组合机构,旋转电机设置于丝螺母相对侧的滑块上,并通过包括与主轴同轴齿轮的齿轮传动组合机构驱动主轴转动。
所述圆筒形滑块与电刷架固定连接。
所述高速旋转接头与主轴通过螺纹连接,主轴与高速旋转接头保持径向固定,不受主轴旋转运动影响,轴向可随主轴做进给运动,高速旋转接头留有一个进水孔,外接进水管。高速旋转接头为连接密封装置,能够将液体从静止管道的一侧输入到旋转或往复运动的设备中。介质入口可依据工况选择侧边或后端进入,高速旋转接头内部设置通过设置两个精密轴承保证出口可进行稳定高速旋转,密封圈能够实现抗磨损、耐腐蚀、不泄露。
本发明所述切割枪利用短电弧放电原理,通过机械断弧和流体断弧相结合的方式,对铆钉进行稳定、高效短电弧放电,在放电瞬间产生的高温下,将铆钉帽头以环状结构熔融蚀出。由于正负电极接片均设置在切割枪上,完成切割枪组装后只需将水罩头扣在所要切割的抽芯铆钉帽头上,通过水罩头上镶嵌的电极为铆钉帽头预先连接负极电源,正极工具电极作为损耗件向铆钉帽头进给,在靠近铆钉帽头后即可产生短电弧放电,内部介质液冲走熔化的金属屑后通过水罩头上设置的回水口排出,有效防止介质液四散在工件上。在将铆钉帽头切割掉之后,反向旋转步进电机退回工具电极即可准备进行下一次的切割工作,切割后的铆钉只剩下钉芯部分,使用冲钉冲出即可完成破切工作。
本发明便携式抽芯铆钉短电弧切割枪采用短电弧加工方式切除抽芯铆钉,有效保护非导体材质板材不受损;采用旋转工具电极的方式拉断电弧,另外可以均匀切割铆钉工件,工具电极为消耗件容易更换;采用内部冲液的方式拉断电弧,介质液覆盖切割环境且帮助随时冲刷掉金属熔融废渣;为了保证主轴轴向及旋转运动时的密封性,本发明切割枪采用高速旋转接头,采用水罩头安装电极的方式给帽头接电源,使得工具更方便进行单面操作,不用再额外为铆钉外引电源线;使用直线滚轴轴承使中轴对中性保持一致,保证电极旋转稳定。
附图说明
图1是本发明便携式抽芯铆钉短电弧切割枪枪体剖面结构示意图;
图2是本发明便携式抽芯铆钉短电弧切割枪铆钉切割局部示意图。
图中,1-抽芯铆钉,2-介质液回收罩,3-工具电极,4-主轴,5-定位锥,6-外壳,7-丝螺杆,8-圆筒形滑块,9-丝螺母,10-步进电机,11-电极片,12-弹簧,13-出水管,14-旋转电机,15-高速旋转接头,16-开关,17-进水管,18-电刷架。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明,具体实施方式是对本发明原理的进一步说明,不以任何方式限制本发明,与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
如图所示,便携式抽芯铆钉短电弧切割枪,包括枪体和支持控制系统,支持控制系统提供电能、泵送并回收介质液,枪体由介质液回收罩2、定位锥5和外壳6构成,设置于外壳6内的步进机构和转动机构驱动的主轴4穿过定位锥5、并位于介质液回收罩2内;
介质液回收罩2,为一端开口的容器,后端与定位锥5密封联接,前端开口嵌入一具有圆孔的环形电极片11,电极片11的后端面设置支撑弹簧12;介质液回收罩2与介质液出水管13连通;
定位锥5,为实体、中心开孔结构,后端与固定于外壳6端面,前端与介质液回收罩2密封联接;
主轴4,为导电金属制成的直管状结构,前端设置工具电极3并设置介质液出口,后端与介质液进水管17连通并通过高速旋转接头15支撑,主轴4中部位于外壳6内部分与步进机构和转动机构驱动联接。
定位锥5中心开孔与主轴4轴密封可转动和移动配合。
主轴4前端设置有外螺纹,工具电极3通过旋盖与外螺纹旋紧实现可更换固定。
工具电极3为中空的环形电极。
介质液回收罩2前端开口设置一通孔结构的限位槽,电极片11设置于限位槽前开口端,通过电极片盖板限位固定,电极片11后端面与设置于介质液回收罩2轴向中心的弹簧12支撑固定,电极片11中心圆孔具有小于抽芯铆钉1钉帽直径、大于或等于抽芯铆钉1钉杆直径的孔径。
步进机构和转动机构为主轴4提供轴向位移和旋转驱动动力;其中,步进机构包括步进电机10、丝螺杆7、丝螺母9、圆筒形滑块8和转动轴承,步进电机10设置于外壳6体上通过丝螺杆7驱动丝螺母9轴向移动,丝螺母9固定于圆筒形滑块8上,圆筒形滑块8通过转动轴承与主轴4壁转动联接;转动机构包括旋转电机14、齿轮传动组合机构,旋转电机14设置于丝螺母7相对侧的圆筒形滑块8上,并通过包括与主轴4同轴齿轮的齿轮传动组合机构驱动主轴4转动。
圆筒形滑块8与电刷架18固定连接。
高速旋转接头15与主轴4通过螺纹连接,主轴4与高速旋转接头15保持径向固定,不受主轴4旋转运动影响,轴向可随主轴4做进给运动,高速旋转接头15留有一个进水孔,外接进水管17。高速旋转接头15的作用是将液体从静止管道的一侧输入到旋转或往复运动的设备中,再从中排出。介质入口可依据工况选择侧边或后边进入,高速旋转接头15内部有两个精密轴承保证出口可进行稳定高速旋转,密封圈为特殊材料制成,抗磨损、耐腐蚀、不泄露。
本发明便携式抽芯铆钉短电弧切割枪针对抽芯铆钉切割设计,由于抽芯铆钉切割时帽头小,工件连接处易松动,切割枪利用环形电极片11卡在抽芯铆钉1帽头上,介质液回收罩2向下压紧的方式给铆钉1施加负极电源,其中电极片11处设有弹簧12以保证环形电极片11更有效地贴合抽芯铆钉1的圆帽头。使用时先把介质液回收罩2扣在铆钉1帽头上,完全贴合后通过进水管17供介质液,介质液通过高速旋转接头15流入主轴4,再通过工具电极3流出,此时接通电源,电刷架18给主轴4供正极电,电极片11给铆钉1供负极电,步进电机10和旋转电机14开始工作,旋转电机通过齿轮带动主轴4转动,步进电机通过丝螺杆7与丝螺母9将电机旋转运动转化成直线位移,再通过电刷架18带动主轴4步进运动。由于高速旋转接头15对于旋转运动时的管路仍具有极强密封性,因此切割装置内部的安全性大大提升,介质液进入介质液回收罩2后通过出水管13回收。当工具电极3向前运动接近铆钉1时产生短电弧放电,产生的金属碎屑随介质液排出。工具电极3运动到工件板附近完成切割,将工具电极3逆向退回原点后移除切割枪,此时铆钉1帽头切割完留下一个环形废件,拿开后用冲头将残余铆钉1杆轻轻敲出,即完成铆钉1切割。根据抽芯铆钉1型号及帽头大小对应更换不同孔径电极片11及工具电极3,以实现一机多拆功能。

Claims (4)

1.一种便携式抽芯铆钉短电弧切割枪,包括枪体和支持控制系统,支持控制系统提供电能、泵送并回收介质液,其特征在于:枪体由介质液回收罩、定位锥和外壳构成,设置于外壳内的步进机构和转动机构驱动的主轴穿过定位锥、并位于介质液回收罩内;
介质液回收罩,为一端开口的容器,后端与定位锥密封联接,前端开口嵌入一具有圆孔的环形电极片,电极片的后端面设置支撑弹簧;介质液回收罩与介质液出水管连通;所述介质液回收罩前端开口设置一通孔结构的限位槽,电极片设置于限位槽前开口端,通过电极片盖板限位固定,电极片后端面与设置于介质液回收罩轴向中心的弹簧支撑固定,电极片中心圆孔具有小于抽芯铆钉钉帽直径、大于或等于抽芯铆钉钉杆直径的孔径;
定位锥,为实体、中心开孔结构,后端固定于外壳端面,前端与介质液回收罩密封联接;所述定位锥中心开孔与主轴轴密封可转动和移动配合;
主轴,为导电金属制成的直管状结构,前端设置工具电极并设置介质液出口,后端与介质液进水管连通并通过高速旋转接头支撑,主轴中部位于外壳内部分与步进机构和转动机构驱动联接;所述主轴前端设置有外螺纹,工具电极通过旋盖与外螺纹旋紧实现可更换固定;所述工具电极为中空的环形电极。
2.根据权利要求1所述的便携式抽芯铆钉短电弧切割枪,其特征在于:所述步进机构和转动机构为主轴提供轴向位移和旋转驱动动力;其中,步进机构包括步进电机、丝螺杆、丝螺母、滑块和转动轴承,步进电机设置于外壳体上通过丝螺杆驱动丝螺母轴向移动,丝螺母固定于圆筒形滑块上,圆筒形滑块通过转动轴承与主轴壁转动联接;转动机构包括旋转电机、齿轮传动组合机构,旋转电机设置于丝螺母相对侧的滑块上,并通过包括与主轴同轴齿轮的齿轮传动组合机构驱动主轴转动。
3.根据权利要求2所述的便携式抽芯铆钉短电弧切割枪,其特征在于:所述圆筒形滑块与电刷架固定连接。
4.根据权利要求1所述的便携式抽芯铆钉短电弧切割枪,其特征在于:所述高速旋转接头与主轴通过螺纹连接,主轴与高速旋转接头保持径向固定,不受主轴旋转运动影响,轴向可随主轴做进给运动,高速旋转接头留有一个进水孔并与进水管连通。
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