CN204657733U - 一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌针、锁紧搅拌头、前轴承座、转子轴、转子部件、定子部件、壳体、后轴承座、后端盖、冷却密封机构、油腔机构等，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。外接变频器，通过定子部件和转子部件驱动转子轴，通过连轴销带动回抽轴转动，通过转子轴与回抽轴形成的前后两个油腔压力差，使回抽轴滑移带动搅拌针的回抽，搅拌头采用螺纹配合及时更换。该可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，结构合理，中空气冷密封好，刚性大，可靠性高，使用寿命长，油压控制搅拌针回抽，消除匙孔。

Description

一种可回抽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，特别涉及一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接技术，简称FSW，具有工艺简单、绿色环保。在搅拌摩擦焊接设备中，主轴一般为皮带轴或电主轴，多采用滚动轴承，抗振性能差，回转精度不高，存在轴承易损坏，主轴刚性低，承载能力差，主轴整体可靠性低，并且在焊接结束时，终端存在匙孔，难易消除，搅拌头摩擦损坏后不能及时更换，造成构件焊接质量差。

发明内容

本实用新型针对现有搅拌摩擦焊技术存在的不足和缺陷，提供一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴。

本实用新型所采用的技术方案：一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌针、锁紧搅拌头、前小盖、前端盖、隔圈、前轴承座、转子轴、转子部件、定子部件、壳体、轴承套、后轴承座、后端盖、旋转接头、回抽轴、连轴销、后密封环、前密封环、套轴，所述转子轴设置为台阶油腔机构，在转子轴后段设置安装有轴承套，该轴承套与后轴承座内孔匹配，轴承套的外径与转子轴的前段外径尺寸一致，转子轴通过前轴承座和后轴承座套装于壳体内，转子轴后段径向设置方形槽，转子轴前端内表面匹配安装有套轴，该套轴前段径向外围设置有螺纹段安装有锁紧搅拌头，该锁紧搅拌头径向外围设置有均布键槽结构，所述套轴中部设置有冷却密封机构，套轴中部径向设置有台阶结构匹配安装有前小盖，所述转子部件设置固定在转子轴中部，所述定子部件设置固定在壳体内中部，所述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前端盖，在后轴承座后端设置安装有后端盖，在前轴承座和前端盖之间设置安装有起调整间隙作用的隔圈。

所述回抽轴为中空结构，后端设置安装有旋转接头，该旋转接头内部设置有气孔和油孔，外接高压冷却气体和压力油，该回抽轴内部设置有轴向气孔和油孔，回抽轴后段设置有径向通孔设置安装有连轴销，该连轴销中部径向设置有气孔和油孔，该回抽轴前段内部设置有螺纹段安装有搅拌针，该搅拌针后段外径部位设置有螺纹段与套轴前段中部螺纹段匹配安装，所述回抽轴前段设置有径向台阶结构，该径向台阶外围设置有2处凹槽结构匹配安装有密封圈。

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，并与前轴承座和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与隔圈和前端盖的油道连通。

所述冷却密封机构包括旋转接头、回抽轴、连轴销、套轴、锁紧搅拌头形成，所述回抽轴内部轴向气孔后端与旋转接头气孔连通，该回抽轴前端匹配设置安装有套轴，该回抽轴轴向气孔前端与套轴径向气孔连通，一路与套轴轴向气孔连通，所述锁紧搅拌头设置有均布轴向气孔与回抽轴轴向气孔相通，到达锁紧搅拌头端面，最终形成从后端到前端依次连通旋转接头、回抽轴、连轴销、套轴、锁紧搅拌头的冷却密封气路。

所述油腔机构包括回抽轴、前密封环、后密封环、转子轴形成，所述回抽轴前段的台阶前后端与前后两个密封环之间形成前后两个密闭油腔，回抽轴前段靠近两个油腔部位设置有径向油孔连通，该回抽轴内部设置有两个轴向的油孔与径向油孔连通，依次通过连轴销、旋转接头的油孔，外接压力油。

本实用新型的有益效果是：1.主轴回转精度稳定，可靠性高，使用寿命长；2.主轴中空气冷却，降低焊接搅拌头温升；3.搅拌头搅拌针损坏后，能及时更换；4.油压控制回抽，可消除匙孔；5.气体密封，防尘效果好。

附图说明

图1为本实用新型一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴的剖面结构示意图。

图2为本实用新型一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴的油路结构示意图。

图中标号1为搅拌针，2为锁紧搅拌头，3为前小盖，4为前端盖，5为隔圈，6为前轴承座，7为转子轴，8为转子部件，9为定子部件，10为壳体，11为轴承套，12为后轴承座，13为后端盖，14为旋转接头，15为回抽轴，16为连轴销，17为后密封环，18为前密封环，19为套轴。

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一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴做更加详说明。

图1、2所示，本实用新型的一种回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌针1、锁紧搅拌头2、前小盖3、前端盖4、隔圈5、前轴承座6、转子轴7、转子部件8、定子部件9、壳体10、轴承套11、后轴承座12、后端盖13、旋转接头14、回抽轴15、连轴销16、后密封环17、前密封环18、套轴19，所述转子轴7设置为台阶油腔机构，在转子轴7后段设置安装有轴承套11，该轴承套与后轴承座12内孔匹配，轴承套11的外径与转子轴7的前段外径尺寸一致，转子轴7通过前轴承座6和后轴承座12套装于壳体10内，转子轴7后段径向设置方形槽，转子轴7前端内表面匹配安装有套轴19，该套轴前段径向外围设置有螺纹段安装有锁紧搅拌头2，该锁紧搅拌头径向外围设置有均布键槽结构，所述套轴19中部设置有冷却密封机构，套轴19中部径向设置有台阶结构匹配安装有前小盖3，所述转子部件8设置固定在转子轴7中部，所述定子部件9设置固定在壳体10内中部，所述前轴承座6和后轴承座12固定套装在壳体10前端和后端，在前轴承座6前端设置安装有前端盖，在后轴承座12后端设置安装有后端盖13，在前轴承座6和前端盖4之间设置安装有起调整间隙作用的隔圈5。

所述壳体10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，并与前轴承座6和后轴承座12的油道对接，通到转子轴7的径向表面，同时前轴承座6设置有油道与隔圈5和前端盖4的油道连通。

所述冷却密封机构包括旋转接头14、回抽轴15、连轴销16、套轴19、锁紧搅拌头2形成，所述回抽轴15内部轴向气孔后端与旋转接头14气孔连通，该回抽轴前端匹配设置安装有套轴19，该回抽轴轴向气孔前端与套轴19径向气孔连通，一路与套轴19轴向气孔连通，所述锁紧搅拌头2设置有均布轴向气孔与回抽轴15轴向气孔相通，到达锁紧搅拌头2端面，最终形成从后端到前端依次连通旋转接头14、回抽轴15、连轴销16、套轴19、锁紧搅拌头2的冷却密封气路。

所述油腔机构包括回抽轴15、前密封环18、后密封环17、转子轴7形成，所述回抽轴15前段的台阶前后端与前后两个密封环之间形成前后两个密闭油腔，回抽轴15前段靠近两个油腔部位设置有径向油孔连通，该回抽轴内部设置有两个轴向的油孔与径向油孔连通，依次通过连轴销16、旋转接头14的油孔，外接压力油。

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10的进油孔，由该壳体的油道通过前轴承座6和后轴承座12油道到达转子轴7的径向表面，使转子轴7悬浮，在转子轴7和前轴承座6、后轴承座12之间形成环装油膜，前轴承座6和后轴承座12油膜承载面积一致，承载压力一致，同时，压力油由前轴承座6的油道，经过隔圈5油道和前端盖4油道到达转子轴7前段径向表面和两个台阶端面，通过隔圈5调整前端盖4与转子轴7台阶端面的间隙。外接变频器，通过转子部件8和定子部件9驱动本发明的转子轴7转动，带动前端匹配安装的套轴19转动，该套轴通过螺纹配合带动锁紧搅拌头2转动，转子轴7通过连轴销16带动回抽轴15的转动，通过回抽轴前端内螺纹带动搅拌针1旋转，搅拌针1和锁紧搅拌头2插入待焊构件，与待焊构件快速摩擦产生摩擦热，使接触点的温度升高，强度下降，然后锁紧搅拌头2和搅拌针1沿着待焊构件的待焊界面向前移动，通过锁紧搅拌头2和搅拌针1对构件的摩擦、搅拌，使待焊构件加热至热塑性状态，在搅拌头2高速旋转的带动下，处于塑性状态的材料环绕搅拌针由前向后转移，同时结合锁紧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。同时，高压冷却气体由旋转接头14进入，通过回抽轴15、连轴销16轴向气孔进入到套轴19径向气孔分成两路，一路由套轴径向气孔到达套轴19与前小盖3间隙处，起到密封作用；一路由套轴径向气孔折向轴向气孔通过锁紧搅拌头2均布气孔喷出，到达焊接构件工作面，实现对锁紧搅拌头2和搅拌针1冷却；外部压力油由旋转接头14两个进油孔进入，依次通过回抽轴15、连轴销16的油孔到达回抽轴15与转轴7之间前后两个油腔，通过外部压力油压力的调节，控制上下两个油腔压力，通过两个油腔产生的压力差实现回抽轴15的前后轴向滑移，控制搅拌针1插入与回抽，消除搅拌摩擦焊遗留下来的匙孔；搅拌针1损坏或锁紧搅拌头2损坏，通过锁紧搅拌头外围键槽结构和搅拌针的螺纹及时拆卸更换。

Claims (5)

1.一种可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，包括搅拌针、锁紧搅拌头、前小盖、前端盖、隔圈、前轴承座、转子轴、转子部件、定子部件、壳体、轴承套、后轴承座、后端盖、旋转接头、回抽轴、连轴销、后密封环、前密封环、套轴，所述转子轴设置为台阶油腔机构，在转子轴后段设置安装有轴承套，该轴承套与后轴承座内孔匹配，轴承套的外径与转子轴的前段外径尺寸一致，转子轴通过前轴承座和后轴承座套装于壳体内，转子轴后段径向设置方形槽，转子轴前端内表面匹配安装有套轴，该套轴前段径向外围设置有螺纹段安装有锁紧搅拌头，该锁紧搅拌头径向外围设置有均布键槽结构，所述套轴中部设置有冷却密封机构，套轴中部径向设置有台阶结构匹配安装有前小盖，所述转子部件设置固定在转子轴中部，所述定子部件设置固定在壳体内中部，所述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前端盖，在后轴承座后端设置安装有后端盖，在前轴承座和前端盖之间设置安装有起调整间隙作用的隔圈。

2.根据权利要求1所述的可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征是：所述回抽轴为中空结构，后端设置安装有旋转接头，该旋转接头内部设置有气孔和油孔，外接高压冷却气体和压力油，该回抽轴内部设置有轴向气孔和油孔，回抽轴后段设置有径向通孔设置安装有连轴销，该连轴销中部径向设置有气孔和油孔，该回抽轴前段内部设置有螺纹段安装有搅拌针，该搅拌针后段外径部位设置有螺纹段与套轴前段中部螺纹段匹配安装，所述回抽轴前段设置有径向台阶结构，该径向台阶外围设置有2处凹槽结构匹配安装有密封圈。

3.根据权利要求1所述的可回抽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，并与前轴承座和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与隔圈和前端盖的油道连通。

4.根据权利要求1所述的可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征是：所述冷却密封机构包括旋转接头、回抽轴、连轴销、套轴、锁紧搅拌头形成，所述回抽轴内部轴向气孔后端与旋转接头气孔连通，该回抽轴前端匹配设置安装有套轴，该回抽轴轴向气孔前端与套轴径向气孔连通，一路与套轴轴向气孔连通，所述锁紧搅拌头设置有均布轴向气孔与回抽轴轴向气孔相通，到达锁紧搅拌头端面，最终形成从后端到前端依次连通旋转接头、回抽轴、连轴销、套轴、锁紧搅拌头的冷却密封气路。

5.根据权利要求1所述的可回抽搅拌摩擦焊动静压电主轴，其特征是：所述油腔机构包括回抽轴、前密封环、后密封环、转子轴形成，所述回抽轴前段的台阶前后端与前后两个密封环之间形成前后两个密闭油腔，回抽轴前段靠近两个油腔部位设置有径向油孔连通，该回抽轴内部设置有两个轴向的油孔与径向油孔连通，依次通过连轴销、旋转接头的油孔，外接压力油。