CN117600643A - 一种旋转摩擦焊接设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转摩擦焊接设备及方法，属于焊接技术领域，包括基座、旋转驱动部件以及轴向驱动部件，旋转驱动部件上具有第一夹具，轴向驱动部件上具有第二夹具，旋转摩擦焊接设备还包括裁切套筒，裁切套筒用于套设在其中一个待焊接的工件上；裁切套筒朝向工件焊接位置的一端具有环形切刀，环形切刀用于切除工件焊接处的环状废料；其中，裁切套筒连接在轴向驱动部件上。在两个工件以旋转摩擦的方式焊接在一起之后，裁切套筒在轴向驱动部件的驱动下能够对工件焊接位置的环状废料进行裁切，无需操作人员将焊接好的工件从焊接设备转移至车床，能够降低操作人员的劳动强度。

Description

一种旋转摩擦焊接设备及方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种旋转摩擦焊接设备及方法。

背景技术

旋转摩擦焊接是两个待焊工件的端部相互接触，其中一个工件在机床主轴的带动下转动，两个工件之间由于存在旋转摩擦而使两个工件之间产生热量，最终使两个工件的连接处熔化并连接在一起。在其中一个工件旋转过程中，另一个工件轴向的抵紧力，因此在两个工件之间的热量达到预设值后，通过轴向的抵紧力能够使两个工件连接在一起。在焊接时，两个工件在轴向抵紧力的作用下，会将工件的一部分沿径向挤出，在工件焊接处的外周形成环状废料。

通过上述方式将两个工件焊接在一起之后，还需要将工件从旋转摩擦设备上取下，并安装到车床上，通过车刀对环状废料进行切除。上述过程由于需要操作人员将焊接好的工件从旋转摩擦设备转移至车床上，操作人员的劳动强度大。

发明内容

本发明实施例提供一种旋转摩擦焊接设备及方法，旨在解决现有技术中操作人员劳动强度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种旋转摩擦焊接设备，包括基座、设置在所述基座上的旋转驱动部件以及滑动设置在所述基座上的轴向驱动部件，所述旋转驱动部件上具有第一夹具，所述轴向驱动部件上具有第二夹具，其中，所述第一夹具用于固定其中一个待焊接的工件，所述第二夹具用于固定另一个待焊接的工件，以使两个待焊接的工件同轴设置；旋转摩擦焊接设备还包括：

裁切套筒，用于套设在其中一个待焊接的工件上；所述裁切套筒朝向工件焊接位置的一端具有环形切刀，所述环形切刀用于切除工件焊接处的环状废料；其中，所述裁切套筒连接在所述轴向驱动部件上。

在一种可能的实现方式中，所述环形切刀为锥形结构，所述环形切刀的小端朝向工件焊接位置，所述环形切刀的大端连接在所述裁切套筒上；所述环形切刀的外周壁上设有若干纵向切刀，若干所述纵向切刀沿所述环形切刀的周向间隔设置；

所述旋转驱动部件上具有配合套筒，所述配合套筒上具有用于与所述纵向切刀插接配合的插槽。

在一种可能的实现方式中，所述裁切套筒的外周壁上具有避让孔，所述裁切套筒于所述避让孔的位置具有打磨结构，所述打磨结构用于与工件的焊接位置接触。

在一种可能的实现方式中，所述打磨结构包括：

弧形打磨石，设置在所述裁切套筒的避让孔内；

伸缩部件，连接在所述裁切套筒上；所述伸缩部件的伸缩端与所述弧形打磨石连接；

其中，在所述裁切套筒裁切工件上的环状废料后，所述纵向切刀与所述插槽插接配合；所述第一夹具松夹工件，所述第二夹具夹紧工件；所述弧形打磨石在所述伸缩端的驱动下与工件的焊接位置接触，所述裁切套筒在所述旋转驱动部件的驱动下，所述弧形打磨石打磨工件的裁切位置。

在一种可能的实现方式中，所述第一夹具为电动三爪卡盘，所述配合套筒分为三个部分，所述配合套筒的每一个部分均位于相邻两个卡爪之间。

在一种可能的实现方式中，所述裁切套筒另一端具有转盘，所述裁切套筒上套设有连接环，所述连接环与所述轴向驱动部件通过螺栓连接；

其中，所述连接环能够轴向限位所述转盘，所述裁切套筒与所述轴向驱动部件转动配合。

在一种可能的实现方式中，所述裁切套筒上靠近所述转盘的位置具有螺纹孔，螺纹孔处连接有限位销轴，所述限位销轴与所述裁切套筒螺纹配合；

其中，所述限位销轴与所述转盘之间形成用于放置连接环的空间。

在一种可能的实现方式中，所述旋转驱动部件还包括：

壳体，固定在所述基座上；所述壳体内转动设有主轴，所述主轴的一端与所述第一夹具固定连接；

驱动电机，连接在所述壳体内；所述驱动电机用于驱动所述主轴转动。

在一种可能的实现方式中，所述轴向驱动部件还包括：

定位套筒，设置在所述基座上；所述第二夹具连接在所述定位套筒背离第一夹具的一端；

滑动部，固定在所述定位套筒上；所述滑动部滑动设置在所述基座上；

液压缸，缸体连接在所述基座上，所述液压缸的活塞杆与所述滑动部连接。

本发明提供的一种旋转摩擦焊接设备，与现有技术相比，在两个工件以旋转摩擦的方式焊接在一起之后，两个工件的焊接位置会形成一圈环状废料，此时第二夹具松开工件，裁切套筒在轴向驱动部件的驱动下能够对工件焊接位置的环状废料进行裁切，无需操作人员将焊接好的工件从焊接设备转移至车床，就能够对焊接位置的环状废料进行清理，因此能够降低操作人员的劳动强度。在裁切套筒裁切工件的环状废料时，虽然第二夹具松开工件，但是，第一夹具始终夹紧工件，以便于裁切套筒对环状废料进行裁切。

为实现上述目的，本发明采用的另一技术方案是：

提供一种旋转摩擦焊接方法，包括以下步骤：

所述第一夹具和所述第二夹具分别用于夹紧对应的工件，并使两个工件的端部相互接触；

所述第一夹具带动其中一个工件转动，使得两个工件的接触位置产生热量，并最终熔化在一起；所述第二夹具带动另一个工件轴向运动，使得两个工件焊接在一起，两个工件的焊接位置形成环状废料；

所述第二夹具松开工件，所述裁切套筒在所述轴向驱动部件的驱动下裁切工件焊接位置的环状废料。

本申请提供的旋转摩擦焊接方法的有益效果与旋转摩擦设备的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种旋转摩擦焊接设备的示意图；

图2为图1中A部的放大示意图；

图3为本发明实施例提供的一种旋转摩擦焊接设备的轴向驱动部件部分的示意图；

图4为图3中B部的放大示意图；

图5为本发明实施例提供的一种旋转摩擦焊接设备的连接环部分的示意图；

图6为图5中C部的放大示意图；

图7为本发明实施例提供的一种旋转摩擦焊接设备的裁切套筒的剖视图。

附图标记说明：1、基座；2、旋转驱动部件；21、第一夹具；22、配合套筒；221、插槽；23、壳体；3、轴向驱动部件；31、第二夹具；32、定位套筒；33、滑动部；331、限位套筒；34、液压缸；4、工件；5、裁切套筒；51、避让孔；52、前套筒；53、后套筒；54、连接部；55、转盘；56、连接环；57、定位环；58、限位销轴；6、环形切刀；61、纵向切刀；62、打磨结构；621、弧形打磨石；622、伸缩部件。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的一种旋转摩擦焊接设备进行说明。所述一种旋转摩擦焊接设备，包括基座1、设置在基座1上的旋转驱动部件2以及滑动设置在基座1上的轴向驱动部件3，旋转驱动部件2上具有第一夹具21，轴向驱动部件3上具有第二夹具31，其中，第一夹具21用于固定其中一个待焊接的工件4，第二夹具31用于固定另一个待焊接的工件4，以使两个待焊接的工件4同轴设置，两个工件4的截面形状和尺寸均相同；旋转摩擦焊接设备还包括裁切套筒5，裁切套筒5用于套设在其中一个待焊接的工件4上；裁切套筒5朝向工件4焊接位置的一端具有环形切刀6，环形切刀6用于切除工件4焊接处的环状废料；其中，裁切套筒5连接在轴向驱动部件3上。

本发明提供的一种旋转摩擦焊接设备，与现有技术相比，在两个工件4以旋转摩擦的方式焊接在一起之后，两个工件4的焊接位置会形成一圈环状废料，此时第二夹具31松开工件4，裁切套筒5在轴向驱动部件3的驱动下能够对工件4焊接位置的环状废料进行裁切，无需操作人员将焊接好的工件4从焊接设备转移至车床，就能够对焊接位置的环状废料进行清理，因此能够降低操作人员的劳动强度。在裁切套筒5裁切工件4的环状废料时，虽然第二夹具31松开工件4，但是，第一夹具21始终夹紧工件4，以便于裁切套筒5对环状废料进行裁切。

需要说明的是，第一夹具21和第二夹具31均为电动三爪卡盘，电动三爪卡盘为现有技术，在此不在赘述。电动三爪卡盘能够自动夹紧或者自动松开工件4。

在一些实施例中，如图1至图7所示，环形切刀6为锥形结构，环形切刀6的小端朝向工件4焊接位置，环形切刀6的大端连接在裁切套筒5上；环形切刀6的外周壁上设有若干纵向切刀61，若干纵向切刀61沿环形切刀6的周向间隔设置；旋转驱动部件2上具有配合套筒22，配合套筒22上具有用于与纵向切刀61插接配合的插槽221。

需要说明的是，环形切刀6能够将工件4上的环状废料切除；在环状废料被切割后，如果环状废料套设在工件4上，则环形切刀6顶推环状废料至配合套筒22上，并且在纵向切刀61和配合套筒22的配合下，能够将环状废料切成若干段，使得环状废料与工件4分离。

另外，基座1上设有防护罩，防护罩用于罩在旋转驱动部件2和轴向驱动部件3之间的位置，在切割环状废料时，减少出现废料崩飞到操作人员身上的情况，降低安全隐患。

在一些实施例中，如图1至图7所示，裁切套筒5的外周壁上具有避让孔51，裁切套筒5于避让孔51的位置具有打磨结构62，打磨结构62用于与工件4的焊接位置接触。

需要说明的是，在切割完环状废料之后，裁切套筒5上的纵向切刀61能够与配合套筒22上的插槽221插接配合；此时，第二夹具31重新夹紧工件4，第一夹具21松开工件4；裁切套筒5在旋转驱动部件2的驱动下能够绕其轴线转动，此时，打磨结构62能够对裁切位置进行打磨。

在一些实施例中，如图1至图7所示，打磨结构62包括弧形打磨石621以及伸缩部件622；弧形打磨石621设置在裁切套筒5的避让孔51内；伸缩部件622连接在裁切套筒5上；伸缩部件622的伸缩端与弧形打磨石621连接；其中，在裁切套筒5裁切工件4上的环状废料后，纵向切刀61与插槽221插接配合；第一夹具21松夹工件4，第二夹具31夹紧工件4；弧形打磨石621在伸缩端的驱动下与工件4的焊接位置接触，裁切套筒5在旋转驱动部件2的驱动下，弧形打磨石621打磨工件4的裁切位置。

需要说明的是，伸缩部件622包括气缸，气缸的缸体固定在裁切套筒5上，气缸的活塞杆与弧形打磨石621连接；在裁切套筒5上的纵向切刀61与配合套筒22上的插槽221插接配合时，并且弧形打磨石621位于工件4焊接位置时，裁切套筒5在旋转驱动部件2的驱动下转动，使得弧形打磨石621对工件4焊接位置进行打磨。

示例性的，裁切套筒5可以分为前套筒52和后套筒53，环形切刀6设置在前套筒52上；前套筒52和后套筒53通过若干连接部54连接，连接部54一端固定在前套筒52上，连接部54的另一端固定在后套筒53上；连接部54不与工件4接触，相邻连接部54之间形成避让孔51。

在一些实施例中，如图1至图7所示，第一夹具21为电动三爪卡盘，配合套筒22分为三个部分，配合套筒22的每一个部分均位于相邻两个卡爪之间。

需要说明的是，在三个卡爪夹紧或者松夹时，配合套筒22并不会对卡爪产生影响；通过将配合套筒22固定在三爪卡盘上，便于配合套筒22带动裁切套筒5转动，进而便于使打磨石对工件4裁切部分进行打磨。

在一些实施例中，如图1至图7所示，裁切套筒5另一端具有转盘55，裁切套筒5上套设有连接环56，连接环56与轴向驱动部件3通过螺栓连接；其中，连接环56能够轴向限位转盘55，裁切套筒5与轴向驱动部件3转动配合。

需要说明的是，连接环56上具有法兰孔，轴向驱动部件3上具有与法兰孔对齐的螺纹孔，连接环56上的法兰孔与轴向驱动部件3上的螺纹孔一一对齐之后，通过螺栓进行连接，因此能够轴向限位裁切套筒5。通过上述设置，能够使裁切套筒5与轴向驱动部件3之间产生相对转动。

示例性的，螺栓上固定设有定位环57，定位环57与连接环56之间的距离与转盘55的厚度相同，因此在旋紧螺栓之后，并不会对转盘55产生抵紧力，因此便于转动的转动。

在一些实施例中，如图1至图7所示，裁切套筒5上靠近转盘55的位置具有螺纹孔，螺纹孔处连接有限位销轴58，限位销轴58与裁切套筒5螺纹配合；其中，限位销轴58与转盘55之间形成用于放置连接环56的空间。

需要说明的是，通过在裁切套筒5上设置螺纹孔，并在螺纹孔位置设置限位销轴58，因此能够对连接环56进行轴向限位，减少出现连接环56与裁切套筒5分离的情况。

在一些实施例中，如图1至图7所示，旋转驱动部件2还包括壳体23以及驱动电机；壳体23固定在基座1上；壳体23内转动设有主轴，主轴的一端与第一夹具21固定连接；驱动电机连接在壳体23内；驱动电机用于驱动主轴转动。驱动电机和主轴均设置在壳体23内，主轴的一端穿出壳体23，并与第一夹具21固定连接。

需要说明的是，驱动电机与主轴之间为皮带传动，上述传动方式为现有技术，在此不再赘述。驱动电机能够驱动主轴转动，因此能够驱动第一夹具21转动，在焊接过程中，能够使两个工件4之间产生旋转摩擦，并使两个工件4的接触处产生高温；在轴向驱动部件3的轴向顶推下使两个工件4焊接在一起。

在一些实施例中，如图1至图7所示，轴向驱动部件3还包括定位套筒32、滑动部33和液压缸34；定位套筒32设置在基座1上；第二夹具31连接在定位套筒32背离第一夹具21的一端；滑动部33固定在定位套筒32上；滑动部33滑动设置在基座1上；液压缸34的缸体连接在基座1上，液压缸34的活塞杆与滑动部33连接。液压缸34的缸体设置在壳体23内，并且缸体的一端穿出壳体23；液压缸34的活塞杆上具有销孔，滑动部33上具有限位套筒331，限位套筒331上设有与活塞杆上的销孔对齐的销孔；液压缸34的活塞杆与限位套筒331插接配合，并且活塞杆上的销孔和限位套筒331上的销孔相互对齐，此时通过销轴插接配合，能够将活塞杆固定在滑动部33上。

需要说明的是，第二夹具31与第一夹具21相同，在此不再赘述。液压缸34固定在基座1上，通过液压缸34的活塞杆缩回运动，能够使两个工件4相互靠近，并最终焊接在一起。在旋转摩擦焊接过程中，第一夹具21和第二夹具31均夹紧对应的工件4；在切割过程中，第一夹具21夹紧工件4，第二夹具31松开工件4，以使裁切套筒5能够与工件4产生轴向滑动；在打磨工件4裁切位置时，第二夹具31夹紧工件4，第一夹具21松开工件4，以便于旋转驱动部件2通过配合套筒22带动裁切套筒5转动，进而便于对工件4裁切位置进行打磨。在打磨完成后，第一夹具21和第二夹具31均松开工件4，便于将工件4从基座1上取下。

基于同一发明构思，本申请还提供一种旋转摩擦方法，第一夹具21和第二夹具31分别用于夹紧对应的工件4，并使两个工件4的端部相互接触；第一夹具21带动其中一个工件4转动，使得两个工件4的接触位置产生热量，并最终熔化在一起；第二夹具31带动另一个工件4轴向运动，使得两个工件4焊接在一起，两个工件4的焊接位置形成环状废料；第二夹具31松开工件4，裁切套筒5在轴向驱动部件3的驱动下裁切工件4焊接位置的环状废料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转摩擦焊接设备，包括基座、设置在所述基座上的旋转驱动部件以及滑动设置在所述基座上的轴向驱动部件，所述旋转驱动部件上具有第一夹具，所述轴向驱动部件上具有第二夹具，其中，所述第一夹具用于固定其中一个待焊接的工件，所述第二夹具用于固定另一个待焊接的工件，以使两个待焊接的工件同轴设置；其特征在于，旋转摩擦焊接设备还包括：

裁切套筒，用于套设在其中一个待焊接的工件上；所述裁切套筒朝向工件焊接位置的一端具有环形切刀，所述环形切刀用于切除工件焊接处的环状废料；其中，所述裁切套筒连接在所述轴向驱动部件上。

2.如权利要求1所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述环形切刀为锥形结构，所述环形切刀的小端朝向工件焊接位置，所述环形切刀的大端连接在所述裁切套筒上；所述环形切刀的外周壁上设有若干纵向切刀，若干所述纵向切刀沿所述环形切刀的周向间隔设置；

所述旋转驱动部件上具有配合套筒，所述配合套筒上具有用于与所述纵向切刀插接配合的插槽。

3.如权利要求2所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述裁切套筒的外周壁上具有避让孔，所述裁切套筒于所述避让孔的位置具有打磨结构，所述打磨结构用于与工件的焊接位置接触。

4.如权利要求3所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述打磨结构包括：

弧形打磨石，设置在所述裁切套筒的避让孔内；

伸缩部件，连接在所述裁切套筒上；所述伸缩部件的伸缩端与所述弧形打磨石连接；

其中，在所述裁切套筒裁切工件上的环状废料后，所述纵向切刀与所述插槽插接配合；所述第一夹具松夹工件，所述第二夹具夹紧工件；所述弧形打磨石在所述伸缩端的驱动下与工件的焊接位置接触，所述裁切套筒在所述旋转驱动部件的驱动下，所述弧形打磨石打磨工件的裁切位置。

5.如权利要求3所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述第一夹具为电动三爪卡盘，所述配合套筒分为三个部分，所述配合套筒的每一个部分均位于相邻两个卡爪之间。

6.如权利要求1所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述裁切套筒另一端具有转盘，所述裁切套筒上套设有连接环，所述连接环与所述轴向驱动部件通过螺栓连接；

其中，所述连接环能够轴向限位所述转盘，所述裁切套筒与所述轴向驱动部件转动配合。

7.如权利要求6所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述裁切套筒上靠近所述转盘的位置具有螺纹孔，螺纹孔处连接有限位销轴，所述限位销轴与所述裁切套筒螺纹配合；

其中，所述限位销轴与所述转盘之间形成用于放置连接环的空间。

8.如权利要求1所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述旋转驱动部件还包括：

壳体，固定在所述基座上；所述壳体内转动设有主轴，所述主轴的一端与所述第一夹具固定连接；

驱动电机，连接在所述壳体内；所述驱动电机用于驱动所述主轴转动。

9.如权利要求1所述的一种旋转摩擦焊接设备，其特征在于，所述轴向驱动部件还包括：

定位套筒，设置在所述基座上；所述第二夹具连接在所述定位套筒背离第一夹具的一端；

滑动部，固定在所述定位套筒上；所述滑动部滑动设置在所述基座上；

液压缸，缸体连接在所述基座上，所述液压缸的活塞杆与所述滑动部连接。

10.一种基于权利要求1-9任意一项所述的旋转摩擦焊接设备的旋转摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述第一夹具和所述第二夹具分别用于夹紧对应的工件，并使两个工件的端部相互接触；

所述第一夹具带动其中一个工件转动，使得两个工件的接触位置产生热量，并最终熔化在一起；所述第二夹具带动另一个工件轴向运动，使得两个工件焊接在一起，两个工件的焊接位置形成环状废料；

所述第二夹具松开工件，所述裁切套筒在所述轴向驱动部件的驱动下裁切工件焊接位置的环状废料。