CN116352250B - 一种数控式摩擦焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控式摩擦焊机，包括：焊机轴台、夹具组件、摩擦焊主轴和液压驱动组件以及与液压驱动组件输入端相连通的液压泵站，焊机轴台的表面设有调节座，摩擦焊主轴嵌入安装于调节座的内侧，摩擦焊主轴的一侧固定安装有制动端盒，夹具组件包括夹盘环座以及位于夹盘环座内部的联动杠杆、驱动杆和分别与联动杠杆两端活动连接的内夹头和外夹头。本发明中，通过设置新型液压驱动式夹盘结构，利用多个驱动杆进行分控各个内夹头和外夹头独立调节各个夹头运动进量进行焊接件的定位，以保证焊接件与夹盘动平衡效果并在焊接过程中保持液压输入，从而避免因离心作用力导致工件偏移，提高焊接进准度。

Description

一种数控式摩擦焊机

技术领域

本发明涉及摩擦焊机技术领域，具体为一种数控式摩擦焊机。

背景技术

数控式摩擦焊机是一种采用数控技术控制焊接过程的摩擦焊机，数控式摩擦焊机广泛应用于航空航天、汽车、电子、船舶、机械制造等领域。它的工作原理是利用高速旋转的摩擦头与被焊接材料接触，产生高温和高压，使焊接材料表面熔化并发生塑性变形，最终实现材料的焊接。数控式摩擦焊机可以通过电脑控制焊接过程中的旋转速度、压力、时间等参数，从而达到精确的焊接效果。相比于传统的焊接技术，数控式摩擦焊机具有更高的效率、更高的质量和更低的成本，逐渐成为现代焊接技术的主流之一。

在数控式摩擦焊机中，现有的夹具主要通过丝杆驱动加快运动与工件表面贴合，螺纹螺牙的契合方式在夹紧操作中扭矩不宜过大，否则易造成螺牙的崩坏，则导致夹具夹持紧密程度较低，工件在旋转过程中质量分布不均匀，使得工件在高速旋转时产生了一个向外的离心力和振动偏向力，振动作用易导致丝杆松动夹持松脱，且这个离心力会导致工件在夹持装置中发生径向偏移，从而影响焊接精准度，同时，当工件旋转时，如果工件重心与夹具旋转轴线不重合，就会产生一个由重心到旋转轴线的向心力矩，从而使工件发生不平衡的运动。这种不平衡运动会导致工件在夹持装置中发生径向偏移，进而影响焊接精准度。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种数控式摩擦焊机，来解决目前存在的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种数控式摩擦焊机，包括：焊机轴台、夹具组件、摩擦焊主轴和液压驱动组件以及与液压驱动组件输入端相连通的液压泵站，所述焊机轴台的表面设有调节座，所述摩擦焊主轴嵌入安装于调节座的内侧，所述摩擦焊主轴的一侧固定安装有制动端盒，所述夹具组件包括夹盘环座以及位于夹盘环座内部的联动杠杆、驱动杆和分别与联动杠杆两端活动连接的内夹头和外夹头，所述内夹头和外夹头均滑动安装于夹盘环座的内侧且滑动方向沿夹盘环座的径向布置，所述联动杠杆转动安装于夹盘环座的内侧，所述驱动杆沿夹盘环座的径向布置且输出端与内夹头的表面固定连接；

所述液压驱动组件包括内转芯和导液套环，所述内转芯的两端分别与摩擦焊主轴的输出端和夹盘环座的一侧固定连接，所述导液套环转动套接于内转芯的外侧，且导液套环的表面设有若干液压端管，所述液压端管的一端通过导管与液压泵站的出液端相连通，所述内转芯的表面设有若干与液压端管一一对应布置的导液槽，所述导液槽的内侧设有进液孔，且内转芯的表面设有若干与进液孔连通的出液孔，所述出液孔的端部与驱动杆一一对应连通。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述焊机轴台的数量为两组且呈对称布置，两个焊机轴台的底面设有滑轨且滑轨内侧设有用于驱动焊机轴台相对方向运动的液压缸。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述摩擦焊主轴的一侧固定安装有制动端盒，所述制动端盒的表面固定安装有制动夹缸，所述制动端盒的内侧转动安装有套接于制动端盒输出端的刹盘，所述制动夹缸滑动套接于刹盘的表面。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导液套环、夹盘环座和摩擦焊主轴圆心位于同一水平线上，两个焊机轴台表面的摩擦焊主轴和夹具组件位于同一水平线上。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述液压端管、导液槽、进液孔、出液孔和驱动杆的数量相同且一一对应，所述液压端管与导液槽位于同一竖直平面内，所述进液孔和出液孔一一对应连通。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述内转芯的表面套接有若干动密封环，所述导液槽位于相邻动密封环之间。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述内转芯的表面固定套接有与导液套环内壁抵接的轴承环，所述轴承环位于导液套环内壁的两端，所述轴承环为滚珠轴承结构。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述联动杠杆呈L形连杆结构，所述夹盘环座的内侧设有套接于联动杠杆表面的转销，所述内夹头的端部和外夹头的端部分别与联动杠杆的两端活动连接，所述夹盘环座的内侧设有轴定位孔，所述内夹头和外夹头的端部分别贯穿至轴定位孔的内侧和夹盘环座的外周。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过设置新型液压驱动式夹盘结构，利用多个驱动杆进行分控各个内夹头和外夹头独立调节各个夹头运动进量进行焊接件的定位，以保证焊接件与夹盘动平衡效果并在焊接过程中保持液压输入，从而避免因离心作用力导致工件偏移，提高焊接进准度。

2.本发明中，通过设置新型液压驱动组件结构，利用导液套环连通外部液压泵站并通过内转芯表面油路结构与驱动杆连通，保证旋转摩擦焊接过程中的液压输入，在旋转工作中给定持续稳定的夹持压力，结构简单工作稳定。

3.本发明中，通过设置联动杠杆结构，利用驱动杆控制联动杠杆偏转由联动杠杆的杠杆运动推动内夹头和外夹头运动，可进行轴类工件以及管类工件的定位夹持，适配多种工件，提高该摩擦焊机的实用性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的夹具组件和摩擦焊主轴结构示意图；

图3为本发明一个实施例的制动端盒内部结构示意图；

图4为本发明一个实施例的液压驱动组件和夹具组件结构示意图；

图5为本发明一个实施例的夹具组件内部结构示意图；

图6为本发明一个实施例的液压驱动组件分解结构示意图；

图7为本发明一个实施例的联动杠杆连接结构示意图。

附图标记：

100、焊机轴台；110、调节座；

200、夹具组件；210、夹盘环座；220、联动杠杆；230、内夹头；240、外夹头；250、驱动杆；211、轴定位孔；

300、摩擦焊主轴；310、制动端盒；311、制动夹缸；312、刹盘；

400、液压驱动组件；410、内转芯；420、导液套环；430、轴承环；440、动密封环；411、导液槽；412、进液孔；413、出液孔；421、液压端管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种数控式摩擦焊机。

结合图1-7所示，本发明提供的一种数控式摩擦焊机，包括：焊机轴台100、夹具组件200、摩擦焊主轴300和液压驱动组件400以及与液压驱动组件400输入端相连通的液压泵站，焊机轴台100的表面设有调节座110，摩擦焊主轴300嵌入安装于调节座110的内侧，摩擦焊主轴300的一侧固定安装有制动端盒310，夹具组件200包括夹盘环座210以及位于夹盘环座210内部的联动杠杆220、驱动杆250和分别与联动杠杆220两端活动连接的内夹头230和外夹头240，内夹头230和外夹头240均滑动安装于夹盘环座210的内侧且滑动方向沿夹盘环座210的径向布置，联动杠杆220转动安装于夹盘环座210的内侧，驱动杆250沿夹盘环座210的径向布置且输出端与内夹头230的表面固定连接；

液压驱动组件400包括内转芯410和导液套环420，内转芯410的两端分别与摩擦焊主轴300的输出端和夹盘环座210的一侧固定连接，导液套环420转动套接于内转芯410的外侧，且导液套环420的表面设有若干液压端管421，液压端管421的一端通过导管与液压泵站的出液端相连通，内转芯410的表面设有若干与液压端管421一一对应布置的导液槽411，导液槽411的内侧设有进液孔412，且内转芯410的表面设有若干与进液孔412连通的出液孔413，出液孔413的端部与驱动杆250一一对应连通。

在该实施例中，焊机轴台100的数量为两组且呈对称布置，两个焊机轴台100的底面设有滑轨且滑轨内侧设有用于驱动焊机轴台100相对方向运动的液压缸。

具体的，通过滑轨和液压缸的设置在摩擦焊接过程中进行工件端头的抵接对接，使工件端头对接接合给定压力从而形成摩擦力。

在该实施例中，摩擦焊主轴300的一侧固定安装有制动端盒310，制动端盒310的表面固定安装有制动夹缸311，制动端盒310的内侧转动安装有套接于制动端盒310输出端的刹盘312，制动夹缸311滑动套接于刹盘312的表面。

具体的，将制动端盒310集成布置于摩擦焊主轴300表面，在摩擦焊接制动过程中，进行摩擦焊主轴300和制动夹缸311的同步控制，进行瞬间制动操作，以制动夹缸311对刹盘312的抱夹完成制动。

在该实施例中，导液套环420、夹盘环座210和摩擦焊主轴300圆心位于同一水平线上，两个焊机轴台100表面的摩擦焊主轴300和夹具组件200位于同一水平线上。

在该实施例中，液压端管421、导液槽411、进液孔412、出液孔413和驱动杆250的数量相同且一一对应，液压端管421与导液槽411位于同一竖直平面内，进液孔412和出液孔413一一对应连通。

进一步的，内转芯410的表面套接有若干动密封环440，导液槽411位于相邻动密封环440之间。

具体的，通过导液槽411、进液孔412和出液孔413实现内转芯410在导液套环420内侧转动运动过程中的液压油液流通，保持夹具组件200旋转工作中的液压输入，并通过动密封环440进行各个油液通路的分隔独立，保证各个驱动杆250的独立工作。

在该实施例中，内转芯410的表面固定套接有与导液套环420内壁抵接的轴承环430，轴承环430位于导液套环420内壁的两端，轴承环430为滚珠轴承结构。

在该实施例中，联动杠杆220呈L形连杆结构，夹盘环座210的内侧设有套接于联动杠杆220表面的转销，内夹头230的端部和外夹头240的端部分别与联动杠杆220的两端活动连接，夹盘环座210的内侧设有轴定位孔211，内夹头230和外夹头240的端部分别贯穿至轴定位孔211的内侧和夹盘环座210的外周。

具体的，利用驱动杆250控制联动杠杆220偏转由联动杠杆220的杠杆运动推动内夹头230和外夹头240运动，可进行轴类工件以及管类工件的定位夹持，适配多种工件。

本发明的工作原理及使用流程：

在使用该数控式摩擦焊机时，两个需要焊接的工件通两组焊机轴台100表面夹具组件200进行夹装定位，轴类工件直接穿入轴定位孔211内部通过驱动杆250驱动内夹头230沿径向向内运动对工件表面直接进行夹持，管类工件套接于夹盘环座210外侧，在驱动杆250的驱动下内夹头230向内运动带动联动杠杆220偏转，使得联动杠杆220的另一端和外夹头240沿径向向外顶出对工件内壁抵接，分别控制各个驱动杆250的驱动进量使工件重心位于夹盘环座210的轴心线上，调节动平衡，可进一步通过调节座110的偏转调节两个工件的水平度保证工件端部的对接效果；

在摩擦焊主轴300驱动下，两个反向高速旋转的工件端头接触接触，并在焊机轴台100的相互贴近运动下载端头接触面产生压力和摩擦力，形成高温和高压，使焊接材料表面熔化并发生塑性变形，最终实现材料的焊接，焊接过程中，液压泵站油液通过管路连通液压端管421，油液在导液套环420内侧导液槽411内部通过进液孔412、出液孔413与各个驱动杆250内部连通，从而持续给定驱动杆250内部液压，在旋转工作中给定持续稳定的夹持压力，避免传统丝杆夹具的松动等问题，提高焊接稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种数控式摩擦焊机，其特征在于，包括：焊机轴台（100）、夹具组件（200）、摩擦焊主轴（300）和液压驱动组件（400）以及与液压驱动组件（400）输入端相连通的液压泵站，所述焊机轴台（100）的表面设有调节座（110），所述摩擦焊主轴（300）嵌入安装于调节座（110）的内侧，所述摩擦焊主轴（300）的一侧固定安装有制动端盒（310），所述夹具组件（200）包括夹盘环座（210）以及位于夹盘环座（210）内部的联动杠杆（220）、驱动杆（250）和分别与联动杠杆（220）两端活动连接的内夹头（230）和外夹头（240），所述内夹头（230）和外夹头（240）均滑动安装于夹盘环座（210）的内侧且滑动方向沿夹盘环座（210）的径向布置，所述联动杠杆（220）转动安装于夹盘环座（210）的内侧，所述驱动杆（250）沿夹盘环座（210）的径向布置且输出端与内夹头（230）的表面固定连接；

所述液压驱动组件（400）包括内转芯（410）和导液套环（420），所述内转芯（410）的两端分别与摩擦焊主轴（300）的输出端和夹盘环座（210）的一侧固定连接，所述导液套环（420）转动套接于内转芯（410）的外侧，且导液套环（420）的表面设有若干液压端管（421），所述液压端管（421）的一端通过导管与液压泵站的出液端相连通，所述内转芯（410）的表面设有若干与液压端管（421）一一对应布置的导液槽（411），所述导液槽（411）的内侧设有进液孔（412），且内转芯（410）的表面设有若干与进液孔（412）连通的出液孔（413），所述出液孔（413）的端部与驱动杆（250）一一对应连通;

所述联动杠杆（220）呈L形连杆结构，所述夹盘环座（210）的内侧设有套接于联动杠杆（220）表面的转销，所述内夹头（230）和外夹头（240）的端部与联动杠杆（220）的两端活动连接，所述夹盘环座（210）的内侧设有轴定位孔（211），所述内夹头（230）的另一端贯穿至轴定位孔（211）的内侧，所述外夹头（240）的另一端贯穿至夹盘环座（210）的外周。

2.根据权利要求1所述的一种数控式摩擦焊机，其特征在于，所述焊机轴台（100）的数量为两组且呈对称布置，两个焊机轴台（100）的底面设有滑轨且滑轨内侧设有用于驱动焊机轴台（100）相对方向运动的液压缸。

3.根据权利要求1所述的一种数控式摩擦焊机，其特征在于，所述摩擦焊主轴（300）的一侧固定安装有制动端盒（310），所述制动端盒（310）的表面固定安装有制动夹缸（311），所述制动端盒（310）的内侧转动安装有套接于制动端盒（310）输出端的刹盘（312），所述制动夹缸（311）滑动套接于刹盘（312）的表面。

4.根据权利要求1所述的一种数控式摩擦焊机，其特征在于，所述导液套环（420）、夹盘环座（210）和摩擦焊主轴（300）圆心位于同一水平线上，两个焊机轴台（100）表面的摩擦焊主轴（300）和夹具组件（200）位于同一水平线上。

5.根据权利要求1所述的一种数控式摩擦焊机，其特征在于，所述液压端管（421）、导液槽（411）、进液孔（412）、出液孔（413）和驱动杆（250）的数量相同且一一对应，所述液压端管（421）与导液槽（411）位于同一竖直平面内，所述进液孔（412）和出液孔（413）一一对应连通。

6.根据权利要求1所述的一种数控式摩擦焊机，其特征在于，所述内转芯（410）的表面套接有若干动密封环（440），所述导液槽（411）位于相邻动密封环（440）之间。

7.根据权利要求1所述的一种数控式摩擦焊机，其特征在于，所述内转芯（410）的表面固定套接有与导液套环（420）内壁抵接的轴承环（430），所述轴承环（430）位于导液套环（420）内壁的两端，所述轴承环（430）为滚珠轴承结构。