CN204234967U - 一种搅拌摩擦焊动静压电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括转子轴、前盖、隔圈、前轴承座、壳体、转子部件、定子部件、后轴承座、轴承套、后盖，转子部件设置固定在转子轴中部，定子部件设置固定在壳体内中部，前轴承座和后轴承座固定套装在壳体前端和后端，在前轴承座前端设置安装有定心圈和前盖，在后轴承座后端设置安装有后盖。通过外接液压站提供压力油，由壳体的进油孔油道，经前后轴承座油道到达转子轴的径向表面，使转子轴悬浮，在转子轴和前后轴承座之间形成环装油膜，通过外接变频器，驱动本实用新型的转子轴在无金属接触的情况下转动，通过拉刀机构带动前端的中空冷却刀柄和搅拌头旋转，通过外力作用下插入两块被焊接进行搅拌摩擦焊接。

Description

一种搅拌摩擦焊动静压电主轴

技术领域

本实用新型属于搅拌摩擦焊设备领域，涉及一种搅拌摩擦焊动静压电主轴。

背景技术

在搅拌摩擦焊的英文是Friction Stir Welding缩写为FSW，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。这种方法打破了原来摩擦焊只限于圆形断面材料焊接的概念，是上个世纪末本世纪初最新的铝及其合金的焊接技术。作为设备的主要功能部件主轴，存在结构复杂，精度不高，采用滚动轴承，高速旋转时存在滚动摩擦，摩擦焊接时间长温升高，搅拌头和轴承容易损坏，主轴整体的可靠性不高，维修复杂，成本高，不易维修。

发明内容

本实用新型的目的针对现有搅拌摩擦焊技术存在的不足和缺陷，提供一种结构简单，精度高，可靠性高的搅拌摩擦焊动静压电主轴。

为实现上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种搅拌摩擦动静压电主轴，包括搅拌头、转子轴、前盖、隔圈、前轴承座、壳体、转子部件、定子部件、后轴承座、轴承套、后盖、挡油环，转子部件设置固定在转子轴中部，该转子轴设置为中空结构，内部设置安装有拉刀机构和中空气冷却机构，定子部件设置固定在壳体内中部，前轴承座和后轴承座固定套装在壳体前端和后端，在前轴承座前端设置安装有定心圈和前盖，在后轴承座后端设置安装有后盖。

所述转子轴后端设置安装有轴承套，该轴承套与后轴承座内孔匹配，该轴承套的外径与转子轴的前段外径尺寸一致。

所述壳体设置有进油通道，该壳体中部外径设置有进油孔和出油孔，并与壳体轴向油道连通，该轴向油道与壳体两端的通往内腔的油道连通，并与前后轴承座的油道对接，通到转子轴的径向表面，同时前轴承座设置有油道有隔圈和前盖的油道连通。

所述拉刀机构，包括中空拉杆、碟簧、垫圈、连接套、中空冷却刀柄形成，所述中空拉杆前端设置有螺纹段与连接套匹配安装，所述垫圈安装在转子轴内部型腔台阶处，在垫圈与中空拉杆之间设置安装有碟簧，最终形成在碟簧力作用下，中空拉杆通过连接套拉紧中空刀柄的拉刀机构。

所述中空气冷机却构，包括旋转接头、中空拉杆、连接套、中空冷却刀柄、ER夹芯、ER夹帽，所述中空拉杆后端内部设置螺纹段匹配安装有旋转接头，最终形成依次连通旋转接头、中空拉杆、连接套、中空冷却刀柄、ER夹芯的中空气冷却。

本实用新型的有益效果：1.零部件少，误差积累少，主轴精度高；2.减少转动磨擦，提高电主轴的可靠性，延长使用寿命；3.主轴中空冷却，温升低；4搅拌头更换简单；5.结构简单，便于维修。

附图说明

图1为本实用新型一种搅拌摩擦焊动静压电主轴的结构示意图。

图2为本实用新型一种搅拌摩擦焊动静压电主轴的油路结构示意图。

图中标号1搅拌头，2为ER夹帽，3为ER夹芯，4为中空冷却刀柄，5为转子轴，6为前盖，7为隔圈，8为前轴承座，9为壳体，10为转子部件，11为定子部件，12为轴承套，13为后轴承座，14为挡油环，15为后盖，16为旋转接头，17为拉杆，18为碟簧，19为垫圈，20为连接套。

具体实施方式

下面结合图1和图2并通过具体的实施方式对本实用新型的搅拌摩擦焊动静压电主轴做更加详细说明。

图1、2所示，本实用新型一种搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌头1、转子轴5、前盖6、隔圈7、前轴承座8、壳体11、转子部件9、定子部件10、后轴承座13、轴承套12、后盖15、挡油环14，所述转子部件9设置固定在转子轴5中部，定子部件10设置固定在壳体11内中部，前轴承座8和后轴承座13固定套装在壳体11前端和后端，在前轴承座8前端设置安装有定心圈7和前盖6，在后轴承座13后端设置安装有后盖15，在后轴承座13和后盖15之间设置安装有起密封挡油作用的挡油环14。

所述转子轴5的后端设置安装有轴承套12，该轴承套与后轴承座13匹配，该轴承套的外径与转子轴5的前段外径尺寸一致，前轴承座8和后轴承座12油膜承载面积一致，前后轴承座承载压力一致。

所述壳体5设置有进油通道，该壳体中部外径设置有进油孔，并与该壳体轴向油道连通，该轴向油道与壳体两端的通往内腔的油道连通，并与前轴承座4和后轴承座8的油道对接，通到转子轴5的径向表面，同时前轴承座8设置有油道有隔圈7和前盖6的油道连通。

所述拉刀机构，包括中空拉杆17、碟簧18、垫圈19、连接套20、中空冷却刀柄4形成，所述中空拉杆17前端设置有螺纹段与连接套20匹配安装，所述垫圈19安装在转子轴5内部型腔台阶处，在垫圈19与中空拉杆17之间设置安装有碟簧18，最终形成在碟簧力作用下，中空拉杆17通过连接套20拉紧中空刀柄4的拉刀机构。

所述中空气冷机却构，包括旋转接头16、中空拉杆17、连接套20、中空冷却刀柄4、ER夹芯3，所述中空拉杆17后端内部设置螺纹段匹配安装有旋转接头16，最终形成依次连通旋转接头16、中空拉杆17、连接套19、中空冷却刀柄4、ER夹芯3的中空气冷却。

本实用新型的使用过程或工作状态，首先，由外部液压站提供的压力油经壳体11的进油孔，由该壳体的油道通过前轴承座8和后轴承座13油道到达转子轴5的径向表面，使转子轴5悬浮，在转子轴5和轴承座8、后轴承座12之间形成环装油膜，前轴承座8和后轴承座12油膜承载面积一致，前后轴承承载压力一致，同时，压力油由前轴承座8的油道，经过隔圈7油道和前盖6油道到达转子轴5前端径向表面和两个台阶端面，通过隔圈7调整前盖6与转子轴5台阶端面的间隙。通过外接变频器，驱动本实用新型的转子轴5在无金属接触的情况下转动，通过拉刀机构带动前端的中空冷却刀柄4转动，进一步带动搅拌头1旋转，通过外力作用下插入两块被焊接铝合金工件对接处，搅拌头1与被焊接铝合金工件快速摩擦产生摩擦热，使接触点铝合金材料的温度升高，强度下降，然后搅拌头1沿着被焊铝合金工件的待焊界面向前移动，通过搅拌头1对铝合金材料的搅拌、摩擦，使待焊铝合金材料加热至热塑性状态，在搅拌头1高速旋转的带动下，处于塑性状态的铝合金材料环绕搅拌头1由前向后转移，同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压作用，在热-机联合作用下材料扩散连接形成致密的金属间固相连接。高压冷却气体通过中空冷却机构由旋转接头16到达前端ER夹芯3，通过ER夹芯的缝隙喷射出，对搅拌头1进行冷却，同时高压冷却气体的流动降低主轴内部的温升。

在搅拌头1损坏后，旋动ER夹帽，及时更换搅拌头1。

Claims (4)

1.一种搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌头、转子轴前盖、隔圈、前轴承座、壳体、转子部件、定子部件、后轴承座、轴承套、后盖、挡油环，转子部件设置固定在转子轴中部，该转子轴设置为中空结构，内部设置安装有拉刀机构和中空气冷却机构，定子部件设置固定在壳体内中部，前轴承座和后轴承座固定套装在壳体前端和后端，在前轴承座前端设置安装有定心圈和前盖，在后轴承座后端设置安装有后盖。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征是：所述转子轴后端设置安装有轴承套，该轴承套与后轴承座内孔匹配，该轴承套的外径与转子轴的前段外径尺寸一致。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征是：所述壳体设置有进油通道，该壳体中部外径设置有进油孔和出油孔，并与壳体轴向油道连通，该轴向油道与壳体两端的通往内腔的油道连通，并与前后轴承座的油道对接，通到转子轴的径向表面，同时前轴承座设置有油道有隔圈和前盖的油道连通。

4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征是：所述中空气冷机却构，包括旋转接头、中空拉杆、连接套、中空冷却刀柄、ER夹芯，所述中空拉杆后端内部设置螺纹段匹配安装有旋转接头，最终形成依次连通旋转接头、中空拉杆、连接套、中空冷却刀柄、ER夹芯的中空气冷却。