CN211680903U - 铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备 - Google Patents

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CN211680903U CN201922371142.XU CN201922371142U CN211680903U CN 211680903 U CN211680903 U CN 211680903U CN 201922371142 U CN201922371142 U CN 201922371142U CN 211680903 U CN211680903 U CN 211680903U
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刘俊丰
孙占国
蒋亮
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Abstract

本申请公开了一种铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,包括机床本体、搅拌摩擦焊装置、铣削装置和限位装置,机床本体包括能带动板材工件移动的操作平台和支撑支架,搅拌摩擦焊装置设在支撑支架上,铣削装置和限位装置与搅拌摩擦焊装置连接,搅拌摩擦焊装置包括用于焊接板材工件的搅拌头,铣削装置包括铣刀和用于驱动铣刀接触或远离板材工件的铣刀驱动;限位装置包括有用于压紧板材工件的第一限位滚轮装置和能够驱动第一限位滚轮装置靠近或远离操作平台的限位驱动。通过限位装置压紧工件,使工件在焊接过程中保持平整,铣刀平滑的将工件在焊接过程中产生的飞边铣掉,提高了工作效率,节省了人工成本。

Description

铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备
技术领域
本申请涉及焊接设备技术领域,更具体地说,涉及一种铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备。
背景技术
搅拌摩擦焊工艺最初主要用于解决铝合金等低熔点材料的焊接。作为一种先进的固相连接技术,搅拌摩擦焊广泛应用于航空航天、轨道交通、国防军工、轮船汽车等领域。搅拌摩擦焊焊接过程中,使用搅拌头插入工件的待焊接部位,通过搅拌头与工件间的搅拌摩擦,摩擦热使该部位金属处于热塑性状态并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使待焊件焊接为一个整体。
在实际的搅拌摩擦焊过程中,搅拌摩擦焊焊接设备在对开口式长铝合金型材进行焊接时,采用的是将搅拌摩擦焊的搅拌头直接固定在搅拌摩擦焊焊接设备的刀柄上,使搅拌摩擦焊的搅拌头在纵向和横向的位移都是固定的,此方式存在一定的缺点和不足,主要表现在:(1)开口铝型材的对接焊缝的方向是固定的,尤其在碰到焊缝较长或型材焊接接口处高低不平时,常会出现在焊接过程中焊缝接口处变形,导致焊缝局部发生缺陷(如出现漏焊,或出现漏孔等现象);(2)焊接后会有飞边产生,假如拆卸下工件后再去打磨飞边,效率非常低。
因此,如何解决在利用搅拌摩擦焊装置焊接薄板型材时由于型材接口处高低不平而易出现的焊接缺陷且需要再单独去除焊接飞边的问题,成为本领域技术人员所需解决的重要技术问题。
实用新型内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题,本申请的目的在于提供一种铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其能够解决在利用搅拌摩擦焊装置焊接薄板型材时由于型材接口处高低不平而易出现的焊接缺陷且需要再单独去除焊接飞边的问题。
本实用新型提供了一种铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,包括有机床本体、搅拌摩擦焊装置、铣削装置和用于压紧板材工件的限位装置,所述机床本体包括有用于放置板材工件并能够带动所述板材工件移动的操作平台和位于所述操作平台上方的支撑支架,所述搅拌摩擦焊装置设置在所述支撑支架上,所述铣削装置和所述限位装置均与所述搅拌摩擦焊装置连接且均设置在所述操作平台的上方,所述搅拌摩擦焊装置包括有用于焊接所述板材工件的搅拌头,所述铣削装置包括有用于铣削所述板材工件的铣刀和用于驱动所述铣刀接触或远离所述板材工件的铣刀驱动;所述限位装置包括有用于压紧所述板材工件的第一限位滚轮装置和能够驱动所述第一限位滚轮装置靠近或远离所述操作平台的限位驱动。
优选地,所述搅拌摩擦焊装置还包括有焊接主轴固定装置、固定连接在所述焊接主轴固定装置上的焊接主轴和连接在所述焊接主轴上的刀柄,所述搅拌头固定连接在所述刀柄上,且所述焊接主轴固定装置与所述支撑支架相连接。
优选地,所述铣削装置还包括有与所述焊接主轴固定装置固定连接的铣削电主轴固定装置和铣削电主轴,所述铣削驱动固定连接在所述铣削电主轴固定装置上,所述铣刀设置在所述铣削电主轴上,且所述铣削电主轴与所述铣削驱动相连接、以使所述铣削驱动能够驱动所述铣削电主轴靠近或远离所述板材工件。
优选地,所述铣削装置还包括有用于压紧所述板材工件的第二限位滚轮装置,所述第二限位滚轮装置与所述铣削电主轴相连接。
优选地,还包括有用于驱动所述搅拌摩擦焊装置左右移动的第一驱动装置和用于驱动所述搅拌摩擦焊装置上下移动的第二驱动装置,所述第二驱动装置设置在所述第一驱动装置上,且所述搅拌摩擦焊装置与所述第二驱动装置固定连接,所述第一驱动装置位于所述支撑支架上。
优选地,所述第一驱动装置包括有第一滚珠丝杠和用于驱动所述第一滚珠丝杠的第一电机,所述第一电机位于所述支撑支架上、且所述第一滚珠丝杠的螺杆可转动地设置在所述支撑支架上,所述第二驱动装置固定连接在所述第一滚珠丝杠的螺母上。
优选地,所述第二驱动装置包括有第二滚珠丝杠、用于驱动所述第二滚珠丝杠的第二电机和用于固定所述第二电机的固定板,所述固定板固定连接在所述第一滚珠丝杠的螺母上,所述第二滚珠丝杠的螺杆可转动地设置在所述固定板上,且所述搅拌摩擦焊装置安装在所述第二滚珠丝杠的螺母上,所述第一滚珠丝杠的螺母和所述第二滚珠丝杠的螺母的移动方向相垂直。
优选地,所述铣削驱动包括有两个第一气缸,两个所述第一气缸分别位于所述铣削电主轴的两侧、并均与所述铣削电主轴相连接。
优选地,所述限位驱动为第二气缸,所述第二气缸固定连接在所述焊接主轴固定装置上,所述第一限位滚轮装置设置在所述第二气缸的伸缩端。
优选地,所述铣削电主轴固定装置上设置有供所述铣削电主轴上下滑动的滑轨,所述铣削电主轴上设置有嵌入滑轨内的卡件,且所述卡件与所述滑轨相匹配。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本申请提供了一种铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,包括有机床本体、搅拌摩擦焊装置、铣削装置和限位装置,机床本体包括操作平台和支撑支架,搅拌摩擦焊装置设置在支撑支架上,铣削装置和限位装置均与搅拌摩擦焊装置连接并位于操作平台的上方,在使用时,将板材工件放置到操作平台上,限位装置将板材工件压紧限位,然后将搅拌摩擦焊装置对准焊缝,并使搅拌摩擦焊装置的搅拌头伸入到焊缝内,操作平台带动板材工件移动,从而实现板材工件的焊接;在焊接过程中,铣刀驱动驱动铣刀接触板材工件,对经过焊接后的板材工件上产生的飞边进行铣削。如此设置,采用限位装置压紧板材工件,使焊接时的板材工件能保持平整,提高了工件的合格率,减少了生产成本,铣削装置配合搅拌摩擦焊装置使用,能够有效地去除焊接产生的飞边,实现焊接铣削飞边同步进行,提高了工作效率,解决了在利用搅拌摩擦焊装置焊接薄板型材时由于型材接口处高低不平而易出现的焊接缺陷且需要再单独去除焊接飞边的问题。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备的结构图;
图2是根据一示例性实施例示出的铣削装置的结构图;
图3是根据一示例性实施例示出的第一驱动装置和第二驱动装置的连接关系图。
图中:
1、支撑支架;2、焊接主轴固定装置;3、限位固定装置;4、第二气缸;5、第一限位滚轮装置;6、板材工件;7、焊接主轴;8、搅拌头;9、刀柄;10、铣刀;11、第二限位滚轮装置;12、铣削电主轴;13、第一气缸;14、铣削电主轴固定装置;15、滑轨;16、轴承;17、第一电机;18、第一滚珠丝杠;19、第二电机;20、第二滚珠丝杠;21、水平滑槽;22、滑板;23、卡槽。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
参照附图1-3,本具体实施方式提供了一种铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,包括有机床本体、搅拌摩擦焊装置、铣削装置和限位装置,机床本体包括有操作平台和支撑支架1,搅拌摩擦焊装置设置在支撑支架1上,铣削装置和限位装置均与搅拌摩擦焊装置相连接,支撑支架1位于操作平台的上方,即搅拌摩擦焊装置、铣削装置和限位装置均位于操作平台的上方,以便于对放置在操作平台上的板材工件6进行加工。
其中,如图1所示,搅拌摩擦焊装置包括有搅拌头8,搅拌头8能够伸入到板材工件6的焊缝内,对板材工件6进行焊接。
铣削装置包括有铣刀10和用来驱动铣刀10接触或远离板材工件6(操作平台)的铣刀驱动,即当需要对板材工件6铣削时,铣刀驱动驱动铣刀10接触板材工件6、以将板材工件6上的飞边去除;当铣削完成后,铣刀驱动驱动铣刀10远离板材工件6,以便于取下板材工件6。
限位装置包括有第一限位滚轮装置5和用来驱动第一限位滚轮装置5靠近或远离板材工件6(操作平台)的限位驱动,即当将板材工件6放置在操作平台上后,限位驱动驱动第一限位滚轮装置5靠近板材工件6直至将板材工件6压紧,以保证在焊接时工件的平整性,从而提高焊接后的工件的合格率,降低废品率,减少生产成本;当焊接和铣削完成后,限位驱动装置驱动第一限位滚轮装置5远离板材工件6(操作平台),以便于将板材工件6从操作平台上取下。
在使用时,将板材工件6放置到操作平台上,限位装置将板材工件6压紧限位,然后将搅拌摩擦焊装置对准焊缝,并使搅拌摩擦焊装置的搅拌头8伸入到焊缝内,操作平台带动板材工件6移动,从而实现板材工件6的焊接;在焊接过程中,铣刀驱动驱动铣刀10接触板材工件6,对经过焊接后的板材工件6上产生的飞边进行铣削。
如此设置,采用限位装置压紧板材工件6,使焊接时的板材工件6能保持平整,提高了工件的合格率,减少了生产成本,铣削装置配合搅拌摩擦焊装置使用,能够有效地去除焊接产生的飞边,实现焊接铣削飞边同步进行,提高了工作效率,解决了在利用搅拌摩擦焊装置焊接薄板型材时由于型材接口处高低不平而易出现的焊接缺陷且需要再单独去除焊接飞边的问题。
本实施例中,如图1所示,搅拌摩擦焊装置还包括有焊接主轴固定装置2、焊接主轴7和刀柄9,焊接主轴固定装置2与支撑支架1相连接,焊接主轴7固定连接在焊接主轴固定装置2上,刀柄9固定连接在焊机主轴上,搅拌头8连接在刀柄9上,从而实现将搅拌头8连接在支撑支架1上,使搅拌头8设置在板材工件6的上方。
如图2所示,铣削装置还包括有铣削电主轴固定装置14和铣削电主轴12,铣削电主轴固定装置14与焊接主轴固定装置2固定连接,铣削驱动固定连接在铣削电主轴固定装置14上,铣刀10设置在铣削电主轴12上,并且铣削电主轴12设置在铣削驱动上,以使铣削驱动能够控制铣削电主轴12靠近或远离板材工件6,从而驱动铣刀10靠近或远离板材工件6,以便于对板材工件6进行铣削。
其中,如图2所示,铣削驱动包括有两个第一气缸13,两个第一气缸13分别位于铣削电主轴12的两侧,两个第一气缸13的伸缩端均与铣削电主轴12相连接,以使铣削电主轴12受力平衡。
这里,铣削电主轴12可上下滑动地连接在铣削电主轴固定装置14上,如图2所示,即在铣削电主轴固定装置14上设置有供铣削电主轴12上下滑动的滑轨15,在铣削电主轴12上设置有嵌入滑轨15内的卡件,且卡件与滑轨15相匹配,并且滑轨15能够限制铣削电主轴12左右偏移,使铣削电主轴12只能上下移动。
需要说明的是,滑轨15的截面形状可以为T形,则卡件的截面形状也为T形,以使滑轨15和卡件相适配,并能够限制铣削电主轴12左右偏移。
在铣削电主轴12的左右两侧设置有用于与两个第一气缸13的伸缩端相连接的凸块,以便于实现铣削电主轴12与两个第一气缸13连接,从而实现铣削电主轴12的上下移动,并保持铣削电主轴12移动过程中的受力平衡。
进一步地,如图2所示,铣削装置还包括有第二限位滚轮装置11,第二限位滚轮装置11与铣削电主轴12相连接,铣削驱动能够通过控制铣削电主轴12靠近板材工件6,能够实现第二限位滚轮装置11压紧板材工件6,从而进一步地保证在铣削过程中板材工件6的平整性。
需要说明的是,第二限位滚轮装置11可以与铣刀10相平行并且底端相齐平,以通过第二限位滚轮装置11与板材工件6的接触来限制铣刀10向下移动的位置。这样,既避免铣刀10下移过大而对板材工件6铣削过多,又能够避免铣刀10下移过小而不能与板材工件6接触而无法对板材工件6进行铣削。
第二限位滚轮装置11包括有两个轴承16(或两个滚轮),两个轴承16分别通过连接板连接在铣削电主轴12上,并且铣刀10位于两个轴承16之间,以便于在铣削过程中两个轴承16压紧板材工件6后铣刀10对板材工件6铣削。
第一限位滚轮装置5包括有与焊接主轴7相连接的限位固定装置3、设置在限位固定装置3底端的限位驱动和与限位驱动相连接的轴承组件,这里,限位固定装置可以为连接板,且连接板的顶端与焊接主轴固定装置2固定连接,连接板的底端与限位驱动固定连接。
轴承组件包括有连接在限位驱动上的两个固定板和连接在两个固定板之间的轴承,并且轴承的轴向垂直于板材工件6移动的方向,并且轴承的外圈能够压紧板材工件6,并将焊缝压在中间,轴承的内圈凸出于外圈并与两个固定板连接,从而实现轴承的固定。
并且,限位驱动为第二气缸4,第二气缸4连接在焊接主轴固定装置2上,第一限位滚轮装置5固定在第二气缸4的伸缩端,以便于第二气缸4驱动第一限位滚轮装置5上下移动。
在一些实施例中,如图1所示,限位装置设置在搅拌摩擦焊装置的前侧,铣削装置设置在搅拌摩擦焊装置的后侧,即限位装置、搅拌摩擦焊装置、铣削装置沿板材工件6的移动方向(即焊接方向)依次设置,这样,便于保证焊接时工件的平整性,并且便于将焊接产生的飞边去除。
需要说明的是,操作平台可以为传送带,以带动板材工件6移动,这里不对操作平台的具体结构进行限定,只需能够带动板材工件移动即可。
在其他实施例中,如图3所示,该铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备还包括有用于驱动搅拌摩擦焊装置左右移动的第一驱动装置和用于驱动搅拌摩擦焊装置上下移动的第二驱动装置,第一驱动装置设置在支撑支架1上,第二驱动装置设置在第一驱动装置上,并且搅拌摩擦焊装置与第二驱动装置固定连接,以便于实现搅拌摩擦焊装置上下移动和左右移动,并且避免第一驱动装置和第二驱动装置相互制约。这样,便于操作人员根据板材工件6的位置调节搅拌摩擦焊装置的位置,便于调节搅拌头8伸入板材工件6焊缝内的深度。
其中,如图3所示,第一驱动装置包括有第一滚珠丝杠18和第一电机17,第一电机17固定在支撑支架1上,并且第一滚珠丝杠18的螺杆可转动地设置在支撑支架1上、第一滚珠丝杠18的螺杆的一端与第一电机17的驱动轴相连接,第二驱动装置固定连接在第一滚珠丝杠18的螺母上,以使第二驱动装置能够沿螺杆的轴向移动,从而实现搅拌摩擦装置的左右移动,以便于搅拌头8对准板材工件6的焊缝。
需要说明的是,第一滚珠丝杠18的螺杆水平设置,且第一滚珠丝杠18螺杆的轴向与板材工件6的移动方向相垂直。
如图3所示,第二驱动装置包括有第二滚珠丝杠20、第二电机19和用于固定第二电机19的固定板,固定板与第一滚珠丝杠18的螺母固定连接,第二电机19固定安装在固定板上,并且第二滚珠丝杠20的螺杆可转动地连接在固定板上,搅拌摩擦焊装置安装在第二滚珠丝杠20的螺母上,以通过第二电机19控制第二滚珠丝杠20来带动搅拌摩擦装置上下移动,从而便于调节搅拌头8伸入板材工件6焊缝内的深度。
这里,第一滚珠丝杠18的螺母和第二滚珠丝杠20的螺母的移动方向相垂直,即第一滚珠丝杠18的螺杆的轴向与第二滚珠丝杠20的螺杆的轴向相垂直,并且第二滚珠丝杠20的轴向垂直于板材工件6所在平面。
进一步地,为了限制搅拌摩擦焊装置在左右移动的时候发生上下或前后偏移,在支撑支架1上还设置有两条水平滑槽21,两条水平滑槽21分别位于在第一滚珠丝杠18的上方和下方、并与第一滚珠丝杠18的螺杆平行,在固定板的上下两端分别设置有卡块,两个卡块分别嵌入在两条水平滑槽21内,以使第一驱动装置驱动搅拌摩擦焊装置左右移动时,滑槽和卡块相配合对搅拌摩擦焊装置起到限位作用。
并且,为了限制搅拌摩擦焊装置在上下移动时发生左右或前后偏移,第二驱动装置还包括有与第二滚珠丝杠20的螺母相连接的滑板22,搅拌摩擦焊装置固定安装在滑板22与螺母相背的一面上,并且固定板上还设置有两条竖直设置的卡槽23,滑板22的左右两端嵌在卡槽23内,且滑板22能够沿卡槽23滑动,滑板22与卡槽23相适配,以保证既不会阻碍滑板22上下滑动,又能够限制滑板22发生左右或前后偏移。
需要说明的是,本文所表述的“第一”“第二”等词语,不是对具体顺序的限制,仅仅只是用于区分各个部件或功能。
可以理解的是,上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考,在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,包括有机床本体、搅拌摩擦焊装置、铣削装置和用于压紧板材工件(6)的限位装置,所述机床本体包括有用于放置板材工件(6)并能够带动所述板材工件(6)移动的操作平台和位于所述操作平台上方的支撑支架(1),所述搅拌摩擦焊装置设置在所述支撑支架(1)上,所述铣削装置和所述限位装置均与所述搅拌摩擦焊装置连接且均设置在所述操作平台的上方,所述搅拌摩擦焊装置包括有用于焊接所述板材工件(6)的搅拌头(8),所述铣削装置包括有用于铣削所述板材工件(6)的铣刀(10)和用于驱动所述铣刀(10)接触或远离所述板材工件(6)的铣刀驱动;所述限位装置包括有用于压紧所述板材工件(6)的第一限位滚轮装置(5)和能够驱动所述第一限位滚轮装置(5)靠近或远离所述操作平台的限位驱动。
2.根据权利要求1所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述搅拌摩擦焊装置还包括有焊接主轴固定装置(2)、固定连接在所述焊接主轴固定装置(2)上的焊接主轴(7)和连接在所述焊接主轴(7)上的刀柄(9),所述搅拌头(8)固定连接在所述刀柄(9)上,且所述焊接主轴固定装置(2)与所述支撑支架(1)相连接。
3.根据权利要求2所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述铣削装置还包括有与所述焊接主轴固定装置(2)固定连接的铣削电主轴固定装置(14)和铣削电主轴(12),所述铣削驱动固定连接在所述铣削电主轴固定装置(14)上,所述铣刀(10)设置在所述铣削电主轴(12)上,且所述铣削电主轴(12)与所述铣削驱动相连接、以使所述铣削驱动能够驱动所述铣削电主轴(12)靠近或远离所述板材工件(6)。
4.根据权利要求3所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述铣削装置还包括有用于压紧所述板材工件(6)的第二限位滚轮装置(11),所述第二限位滚轮装置(11)与所述铣削电主轴(12)相连接。
5.根据权利要求1所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,还包括有用于驱动所述搅拌摩擦焊装置左右移动的第一驱动装置和用于驱动所述搅拌摩擦焊装置上下移动的第二驱动装置,所述第二驱动装置设置在所述第一驱动装置上,且所述搅拌摩擦焊装置与所述第二驱动装置固定连接,所述第一驱动装置位于所述支撑支架(1)上。
6.根据权利要求5所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述第一驱动装置包括有第一滚珠丝杠(18)和用于驱动所述第一滚珠丝杠(18)的第一电机(17),所述第一电机(17)位于所述支撑支架(1)上、且所述第一滚珠丝杠(18)的螺杆可转动地设置在所述支撑支架(1)上,所述第二驱动装置固定连接在所述第一滚珠丝杠(18)的螺母上。
7.根据权利要求6所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述第二驱动装置包括有第二滚珠丝杠(20)、用于驱动所述第二滚珠丝杠(20)的第二电机(19)和用于固定所述第二电机(19)的固定板,所述固定板固定连接在所述第一滚珠丝杠(18)的螺母上,所述第二滚珠丝杠(20)的螺杆可转动地设置在所述固定板上,且所述搅拌摩擦焊装置安装在所述第二滚珠丝杠(20)的螺母上,所述第一滚珠丝杠(18)的螺母和所述第二滚珠丝杠(20)的螺母的移动方向相垂直。
8.根据权利要求3所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述铣削驱动包括有两个第一气缸(13),两个所述第一气缸(13)分别位于所述铣削电主轴(12)的两侧、并均与所述铣削电主轴(12)相连。
9.根据权利要求2所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述限位驱动为第二气缸(4),所述第二气缸(4)固定连接在所述焊接主轴固定装置(2)上,所述第一限位滚轮装置(5)设置在所述第二气缸(4)的伸缩端。
10.根据权利要求8所述的铣焊同步一体搅拌摩擦焊焊接设备,其特征在于,所述铣削电主轴固定装置(14)上设置有供所述铣削电主轴(12)上下滑动的滑轨(15),所述铣削电主轴(12)上设置有嵌入滑轨(15)内的卡件,且所述卡件与所述滑轨(15)相匹配。
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