CN210115567U - 一种可实现不留圆环的摩擦焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，包括床身，床身的一端设有主电机，主电机的电机轴经联轴器与主轴箱主轴直连，主轴箱固定在床身上；主轴前端为A型前端，液压动力夹头固定在主轴前端；移动件夹紧机构固定在移动滑台上；床身的另一端设有施力油缸，施力油缸上的活塞杆连接顶锻推力座；顶锻推力座与顶锻顶杆直连；移动件夹紧机构、顶锻推力座以及顶锻顶杆均固定在移动滑台上，XY直线滑组固定在主轴箱XY直线滑组支撑体上，XY直线滑组支撑体与床身成60°方向布置；主轴箱和移动件夹紧机构、顶锻推力座以及顶锻顶杆位于主电机和施力油缸之间。本实用新型解决了去除焊件多余焊道的问题同时可实现无环状切屑保留在焊件上。

Description

一种可实现不留圆环的摩擦焊接机

技术领域

本实用新型涉及一种焊接装置，尤其是涉及一种可实现不留圆环的摩擦焊接机。

背景技术

目前，公知的连续驱动摩擦焊机主要由主传动系统、轴向加压系统、床身、动力夹头、检测与控制系统和辅助装置等六部分组成。旋转端工件夹持在旋转夹具上（动力夹头），移动工件装夹在移动夹具上。当主传动系统中离合器合拢后，主电机经由皮带轮将动力传递给主轴，主轴带动旋转夹具及工件开始高速旋转，当主轴转速满足工况需求时，轴向加压系统中的推力油缸推动整个移动夹紧机构向旋转端工件靠近，当两工件端面接触后，由于摩擦作用，机械能转化为热能，工件的接触端面温度逐渐升高，当温度达到焊接要求时，主轴系统迅速制动，轴向加压系统的油缸从移动件一侧迅速施加顶锻力，使焊接接头在顶锻力作用下保压一段时间后，完成焊接。

目前，我国摩擦焊接机主轴驱动系统多采用“异步电机+离合器+制动器”这一传统驱动模式，在主轴上添加离合与制动装置，一则会造成主轴部件过多，其结构复杂，而且主轴部件过多势必会造成转动惯量的增大，完成素材焊接时，想要带动整个主轴系统旋转，必须选择大功率电机带动才能达到要求，造成能源的浪费，并不满足绿色制造理念。二则主轴转动惯量过大，主轴系统从启动到达预定转速所需时间过长，严重影响加工效率。反之，顶锻过程中主轴制动时间过长对焊接接头质量影响较大。

焊接完成后，由于顶锻作用多余杂质会被挤出，在焊件表面会留有一圈多余焊道，目前国内多数摩擦焊机生产厂家所设计生产的摩擦焊机，只具备焊接功能，并不能去除多余焊道，仍需后续将焊件转换到车床上去除多余焊道。近年来，国内陆续出现带有去除多余焊道机构的摩擦焊机，但经车削后的焊件仍有部分环状切屑保留在焊件上，需手动去除，大大降低了生产效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，该焊接机能够自动去除飞边并且实现了不留圆环切削的走刀方式。

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，包括床身，床身的一端设有主电机，主电机的电机轴经联轴器与主轴箱主轴直连，主轴箱固定在床身上；主轴前端为A型前端，液压动力夹头固定在主轴前端；移动件夹紧机构固定在移动滑台上；床身的另一端设有施力油缸，施力油缸上的活塞杆连接顶锻推力座；顶锻推力座与顶锻顶杆直连；移动件夹紧机构、顶锻推力座以及顶锻顶杆均固定在移动滑台上，XY直线滑组固定在主轴箱XY直线滑组支撑体上，XY直线滑组支撑体与床身成60°方向布置；主轴箱和移动件夹紧机构、顶锻推力座以及顶锻顶杆位于主电机和施力油缸之间。

进一步地，所述主轴箱包括主轴，主轴中间轴体上依次装有轴承A、垫圈、过盈套、轴承B、内垫圈、外垫圈、轴承C；其中轴承B和轴承C靠近主轴前端布置。

进一步地，所述移动件夹紧机构是由夹紧机构支撑体、第一动夹块、第二动夹块、丝杠副、联轴器以及夹紧电机构成，其中，丝杠副和夹紧电机采用联轴器直连；丝杠副为正反旋一体丝杠，丝杠副的两螺母分别固定在两个动夹块上，螺母推动第一动夹块及第二动夹块相向移动并夹紧焊件A。

进一步地，XY直线滑组由X向直线滑台和Y向直线滑台两部分组成， X、Y向直线滑台均固定在主轴箱外伸XY直线滑组支撑体上，采用丝杠螺母副经由联轴器与电机直连，螺母带动X向直线滑台运动；Y向直线滑台固定在X向直线滑台的工作台上，随工作台一起运动；Y向采用丝杠螺母副经由联轴器与电机直连，螺母带动Y向直线滑台运动，Y向直线滑台安装车刀。

本实用新型所具有的优点及有益效果是：

本实用新型一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，包括有床身，床身一端设有电机，电机的电机轴与主轴箱主轴直连，床身的另一端设有推力油缸，推力油缸的活塞杆与顶锻推力座直连。在焊机靠近主轴箱一侧倾斜布置XY直线滑台，用于去除焊接后产生的飞边。其中主轴系统采用变频电机，全伺服变频器控制，在主传动系统中取消离合器和制动器等装置，从而简化主轴结构；旋转夹具选用液压动力夹头；移动件的夹紧采用变频电机驱动正反一体结构的滚珠丝杠螺母副相向运动夹紧焊件；本摩擦焊机解决了传统焊机经焊接后需转换到车床去除去多余飞边的问题，将焊接与去飞边两道工序合并为一道工序，有效节约了生产时间，提高了生产效率。同时提出了一种走刀方法，解决了切除焊接飞边后仍需手动去除圆环的问题。本实用新型摩擦焊机主轴系统部件少，结构简单，主轴系统从启动到达预定转速所需时间短。解决了去除焊件多余焊道的问题同时可实现无环状切屑保留在焊件上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种可实现不留圆环的摩擦焊接机的主视图；

图2为本实用新型一种可实现不留圆环的摩擦焊接机的右视图；

图3为本实用新型一种可实现不留圆环的摩擦焊接机的俯视图；

图4为主轴箱的剖视图；

图5为移动夹紧机构无支撑体示意图；

图6为移动夹紧机构主视图；

图7为移动夹紧机构俯视图；

图8为移动夹紧机构后视图；

图9为摩擦驱动系统示意图；

图10为摩擦驱动系统主剖图；

图11为飞边切削装置的示意图；

图12为不留圆环飞边切削的走刀路线示意图。

图中：1、床身，2、主电机，3、联轴器A，4、主轴，5、主轴箱，6、液压动力夹头，7、移动件夹紧机构，8、施力油缸，9、顶锻推力座，10、顶锻顶杆，11、移动滑台，12、XY直线滑组，13、XY直线滑组支撑体，14、轴承A，15、垫圈，16、过盈套，17、轴承B，18、内垫圈，19、外垫圈，20、轴承C，21、夹紧机构支撑体，22、第一动夹块，23、第二动夹块，24、丝杠副，25、联轴器B，26、夹紧电机，27、短半圆型定位套，28、短V型块，29、夹紧焊件A，30、旋转焊件B，31、顶锻顶杆衬套，32、半法兰，33、X向直线滑台，34、Y向直线滑台，35、车刀。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。

如图1-3所示，本实用新型一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，包括床身1，床身的一端设有主电机2，主电机2的电机轴经弹性联轴器A3与主轴箱主轴4直连，主轴箱5利用下端面定位导向块及螺栓连接的方式固定在床身1上；主轴4前端为A型前端，液压动力夹头6经由螺栓连接固定在主轴前端；移动件夹紧机构7利用下端面定位导向块及螺栓连接的方式固定在移动滑台11上，床身1的另一端设有施力油缸8，施力油缸8上的活塞杆连接顶锻推力座9；顶锻推力座9与顶锻顶杆10直连；移动件夹紧机构7、顶锻推力座9以及顶锻顶杆10均固定在同一移动滑台11上，XY直线滑组12固定在XY直线滑组支撑体13上，XY直线滑组支撑体13为主轴箱外伸支撑体，与床身1成60°方向布置；主轴箱5和移动件夹紧机构7、顶锻推力座9以及顶锻顶杆10位于主电机2和施力油缸8之间。

如图4所示，主轴箱5包括设置的主轴4，主轴一端利用联轴器A3与主电机2直连；主轴另一端安装有液压动力夹头6，其中主轴前端设计为A型；主轴4中间轴体上依次装有轴承A14、垫圈15、过盈套16、轴承B17、内垫圈18、外垫圈19、轴承C20；其中轴承B和轴承C靠近主轴前端布置。在轴承固定过程中使用了过盈套，在轴承的轴向定位上，过盈套与传统锁紧螺母相比，有效保证了过盈套的定位端面与轴心线垂直；主轴不必因为螺纹的加工而刻意的减小直径，增加了主轴刚度；同时最大限度降低了主轴的不平衡量，提高了主轴部件的旋转精度。

如图5～8所示，移动件夹紧机构7是由夹紧机构支撑体21、第一动夹块22、第二动夹块23、丝杠副24、联轴器B25以及夹紧电机26构成。其中，丝杠副24和夹紧电机26采用联轴器直连；丝杠副为正反旋一体丝杠，丝杠副的两螺母分别固定在第一动夹块和第二动夹块上，螺母推动第一动夹块及第二动夹块相向移动并夹紧焊件A。在移动件装夹过程中，利用与焊件直径相一致的短半圆型定位套27与短V型块28联合对工件进行定位，以防止在装夹过程中夹伤工人手指，本装置需保证第一动夹块22和第二动夹块23、短半圆型定位套27、短V型块28及夹紧焊件A轴线在同一直线上。

如图9～10所示，床身1的另一端设有施力油缸8，施力油缸8上的活塞杆与半法兰32连接，半法兰依靠螺栓固定在顶锻推力座9上；顶锻推力座9与顶锻顶杆10直连，其中施力油缸活塞杆通过半法兰顶锻推力座直连，顶锻顶杆与顶锻推力座选用大导程螺纹连接，可根据工件的不同长度进行调整；移动件夹紧机构7、顶锻推力座9以及顶锻顶杆10固定在同一移动滑台11上，施力油缸的活塞杆推动移动件及夹紧机构7、顶锻推力座9、顶锻顶杆10以及移动滑台11向旋转焊件B移动。

如图11所示，XY直线滑组12由X向直线滑台33和Y向直线滑台34两部分组成，定义沿主轴方向为X向，垂直于主轴方向为Y向。X、Y向直线滑台均固定在主轴箱外伸XY直线滑组支撑体13上，采用丝杠螺母副经由联轴器与电机直连，螺母带动X向直线滑台运动；Y向直线滑台固定在X向直线滑台的工作台上，随工作台一起运动；Y向采用丝杠螺母副经由联轴器与电机直连，螺母带动Y向直线滑台运动， Y向直线滑台安装车刀35，车除焊件多余飞边。

如图12所示，不留圆环飞边切削的走刀路线示意图。焊接完成后，用成型车刀对焊接接头处进行多余焊道的切削，以中心焊缝为对称线，由两侧向中间焊缝移动的走刀方式，即两轴伺服控制，实现多余焊道的切削，这种走刀方式可实现不留圆环的飞边切削。

本实用新型一种可实现不留圆环的摩擦焊接机动作过程为：将旋转端工件装入液压动力夹头中并夹紧，同时将移动端工件外圆和短半圆型定位套、短V型块定位面重合，并使工件靠近推力缸一侧的端面与顶锻顶杆左端面重合，实现工件在移动夹具中的定位。而后，移动夹紧电机驱动滚珠丝杠副转动，正反旋丝杠副的两螺母分别固定在第一动夹块和第二动夹块上，螺母推动第一动夹块及第二动夹块相向移动并夹紧焊件A。待两端件装夹完成后，旋转焊件B在主电机带动下旋转，施力油缸的活塞杆推动移动件夹紧机构、顶锻推力座、顶锻顶杆、移动滑台以及夹紧焊件A向旋转焊件B移动。当两工件端面相接触时，接触面间相互摩擦，将机械能转化为热能，两工件接触面升温，当温度满足焊件接触端部达到热塑性状态时，旋转焊件B迅速停止旋转，同时由施力油缸迅速施加顶锻力并保持一段时间来产生足够的塑性变形，从而使两工件牢固地焊接在一起。焊接完成后，移动件夹紧机构7松开移动端工件A，并在推力油缸活塞杆的带动下使移动件夹紧机构、顶锻推力座、顶锻顶杆及移动滑台退回初始位置，同时保证焊接完成后的整个焊件仍夹持在液压动力夹头上。待移动件夹紧机构、顶锻推力座、顶锻顶杆及移动滑台退回初始位置后，主电机带动焊件作旋转运动，XY直线滑组按照图12所示的走刀路线对焊件进行去飞边车削，车削完成后液压动力夹头松开焊件，至此一个加工周期完成。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，其特征在于：包括床身（1），床身的一端设有主电机（2），主电机（2）的电机轴经联轴器A（3）与主轴箱主轴（4）直连，主轴箱（5）固定在床身（1）上；主轴（4）前端为A型前端，液压动力夹头（6）固定在主轴前端；移动件夹紧机构（7）固定在移动滑台（11）上；床身（1）的另一端设有施力油缸（8），施力油缸（8）上的活塞杆连接顶锻推力座（9）；顶锻推力座（9）与顶锻顶杆（10）直连；移动件夹紧机构（7）、顶锻推力座（9）以及顶锻顶杆（10）均固定在移动滑台（11）上，XY直线滑组（12）固定在主轴箱XY直线滑组支撑体（13）上，XY直线滑组支撑体（13）与床身（1）成60°方向布置；主轴箱（5）和移动件夹紧机构（7）、顶锻推力座（9）以及顶锻顶杆（10）位于主电机（2）和施力油缸（8）之间。

2.根据权利要求1所述的一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，其特征在于：所述主轴箱（5）包括主轴（4），主轴（4）中间轴体上依次装有轴承A（14）、垫圈（15）、过盈套（16）、轴承B（17）、内垫圈（18）、外垫圈（19）、轴承C（20）；其中轴承B（17）和轴承C（20）靠近主轴前端布置。

3.根据权利要求1所述的一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，其特征在于：所述移动件夹紧机构（7）是由夹紧机构支撑体（21）、第一动夹块（22）、第二动夹块（23）、丝杠副（24）、联轴器B（25）以及夹紧电机（26）构成，其中，丝杠副（24）和夹紧电机（26）采用联轴器直连；丝杠副为正反旋一体丝杠，丝杠副的两螺母分别固定在两个动夹块上，螺母推动第一动夹块（22）及第二动夹块（23）相向移动并夹紧焊件A。

4.根据权利要求1所述的一种可实现不留圆环的摩擦焊接机，其特征在于： XY直线滑组（12）由X向直线滑台（33）和Y向直线滑台（34）两部分组成， X、Y向直线滑台均固定在主轴箱外伸XY直线滑组支撑体（13）上，采用丝杠螺母副经由联轴器与电机直连，螺母带动X向直线滑台运动；Y向直线滑台固定在X向直线滑台的工作台上，随工作台一起运动；Y向采用丝杠螺母副经由联轴器与电机直连，螺母带动Y向直线滑台运动，Y向直线滑台安装车刀（35）。

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