CN214350823U - 一种用于加工隧道槽的刀具和隧道槽加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于加工隧道槽的刀具和隧道槽加工装置，包括同轴设置的搅拌头、连接杆、搅拌针和铣刀，连接杆设置在搅拌头的顶端，搅拌针设置在搅拌头的底端，铣刀设置在搅拌针的底端，搅拌针的外径小于搅拌头底端外径且小于铣刀顶面外径，搅拌头底端端面形成上轴肩，铣刀顶端端面形成下轴肩，本申请将仅具有上轴肩的搅拌摩擦焊与铣刀相结合，使铣刀顶面作为下轴肩形成双轴肩结构，实现了加工时无需焊缝背部支撑的效果，避免了因背部支撑问题导致的未焊透或根部缺陷的问题，同时搅拌摩擦焊和铣刀相结合，一次加工，底部铣刀加工水道，顶部搅拌摩擦焊同时焊接，实现了隧道槽一次加工成型的效果。

Description

一种用于加工隧道槽的刀具和隧道槽加工装置

技术领域

本实用新型涉及隧道槽加工技术领域，尤其是涉及一种用于加工隧道槽的刀具和隧道槽加工装置。

背景技术

水冷板作为散热降温的一种装置，包括基体和盖板，加工时，需要首先在基体上加工出水道空腔结构，然后将盖板焊接在水道空腔结构上方，形成隧道槽，加工过程分两步进行，导致加工效率低。

由于搅拌摩擦焊接具有接头质量高、焊接效率高、绿色环保、成本低等优点，因此在焊接盖板时通常使用搅拌摩擦焊进行焊接，搅拌摩擦焊一般包括搅拌头和设置在搅拌头底部的搅拌针，利用高速旋转的搅拌针与盖板摩擦产生的热量使盖板局部塑性化，当搅拌针沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在搅拌针的转动摩擦力作用下由搅拌针的前部流向后部，并在搅拌头底部轴肩的挤压下形成致密的固相焊缝，焊前为便于搅拌摩擦焊实施，在水道两侧会加工出一个工艺性台阶(一般不低于3mm)，通过基体和盖板的自支撑结构，实现搅拌摩擦焊背部的刚性固定要求，台阶太小在搅拌摩擦焊过程中容易出现盖板塌陷变形的问题，从而导致焊缝出现隧道、孔洞缺陷，因此相关技术中有一种双轴肩搅拌摩擦焊技术，是在搅拌针底部设置轴肩，利用搅拌头底部轴肩和搅拌针底部轴肩，两个轴肩分别作用于工件上下表面，与嵌入工件内部的搅拌针共同完成焊接过程，该方法无需焊缝背部支撑，不会产生未焊透或根部缺陷等问题，采用双轴肩搅拌摩擦焊技术，有效的解决了焊缝背部支撑问题。

虽然双轴肩搅拌摩擦焊接解决了焊缝背部支撑问题，但是隧道槽加工过程仍然需要分两步进行，工作效率依然无法得到提高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种用于加工隧道槽的刀具和隧道槽加工装置，实现了在解决焊缝背部支撑问题的同时，隧道槽加工仅需一步完成的效果。

本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型的第一方面提供的一种用于加工隧道槽的刀具，包括同轴设置的搅拌头、连接杆、搅拌针和铣刀，所述连接杆设置在所述搅拌头顶部，所述搅拌针设置在所述搅拌头底部，所述搅拌针外径小于所述搅拌头底端端面外径且小于所述铣刀顶端端面外径。

本实用新型提供的用于加工隧道槽的刀具，搅拌头底部位于搅拌头底部外边缘和搅拌针外边缘之间的部分为上轴肩，铣刀顶面位于铣刀外边缘和搅拌针外边缘之间形成下轴肩，加工时，刀具旋转，同时控制刀具由工件的上表面向下运动，铣刀钻入工件内，当上轴肩与工件表面接触时，停止向下移动，此时控制刀具沿所需加工隧道槽的方向移动，移动过程中，铣刀旋转，加工出水道，水道上方的工件位于搅拌针行进方向前侧的部分在搅拌针的摩擦下受热塑性化，在刀具不断向前移动的过程中，被塑性化的材料在搅拌针的转动摩擦力作用下由搅拌针的前侧流向后部，并在搅拌头底部的上轴肩和铣刀顶部的下轴肩的挤压下形成致密的固相焊缝，本申请将仅具有上轴肩的搅拌摩擦焊与铣刀相结合，使铣刀顶面作为下轴肩形成双轴肩结构，实现了加工时无需焊缝背部支撑的效果，避免了因背部支撑问题导致的未焊透或根部缺陷的问题，同时搅拌摩擦焊和铣刀相结合，一次加工，底部铣刀加工水道，顶部搅拌摩擦焊同时焊接，实现了隧道槽一次加工成型的效果。

优选地，所述搅拌头底部以所述搅拌针为中心设置有多个向外延伸的第一凹槽，所述铣刀顶面以所述搅拌针为中心设置有多个向外延伸的第二凹槽，所述第一凹槽的延伸方向与所述搅拌头底面的径向设置有角度且多个所述第一凹槽的延伸方向与所述搅拌头底面的径向偏离方向相同，所述第二凹槽的延伸方向与所述铣刀顶面的径向设置有角度且多个所述第二凹槽的延伸方向与所述铣刀顶面的径向偏离方向相同，所述第一凹槽的偏离方向与所述第二凹槽的偏离方向相反。

优选地，所述第一凹槽沿直线延伸。

优选地，所述第一凹槽沿曲线延伸，多个所述第一凹槽的弯曲方向相同。

优选地，所述第二凹槽沿直线延伸。

优选地，所述第二凹槽沿曲线延伸，多个所述第二凹槽的弯曲方向相同。

优选地，所述连接杆的横截面为带有直边的圆形。

优选地，所述连接杆为棱柱体形。

优选地，所述铣刀为T形槽铣刀。

本实用新型的第二方面提供的一种隧道槽加工装置，包括行走机构和机头，所述机头包括旋转驱动装置和以上任一项所述的刀具，所述旋转驱动装置带动所述刀具旋转，所述行走机构带动所述机头运动。

本实用新型提供的隧道槽加工装置，通过行走机构带动机头运动，使机头可以完成各种预设路径的行走，机构包括旋转驱动装置和以上所述的用于加工隧道槽的刀具，在机头沿预设路径行走的过程中，在工件上形成隧道槽，使用该隧道加工装置可以取得与上述的刀具相同的有益效果，此处不再赘述。

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

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例示出的用于加工隧道槽的刀具结构图；

图2是本实用新型实施例示出的第一凹槽为直线槽的搅拌头仰视图；

图3是本实用新型实施例示出的第二凹槽为直线槽的铣刀俯视图；

图4是本实用新型实施例示出的第一凹槽为曲线槽的搅拌头仰视图；

图5是本实用新型实施例示出的第二凹槽为曲线槽的铣刀俯视图；

图6是本实用新型实施例示出的隧道槽加工过程示意图；

图7是本实用新型实施例示出的隧道槽加工过程俯视图；

图8是本实用新型实施例示出的图7的A-A向视图；

图9是本实用新型实施例示出的隧道槽加工主视图；

图10是本实用新型实施例示出的图9的B-B向视图。

图中：1、搅拌头；2、连接杆；3、搅拌针；4、铣刀；5、第一凹槽；6、第二凹槽；7、上轴肩；8、下轴肩。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

参看图1～图10，本实用新型提供了一种用于加工隧道槽的刀具，包括同轴设置的搅拌头1、连接杆2、搅拌针3和铣刀4，连接杆2设置在搅拌头1的顶端，用于与驱动装置连接，搅拌针3设置在搅拌头1的底端，铣刀4设置在搅拌针3的底端，搅拌针3的外径小于搅拌头1底端外径且小于铣刀4顶面外径，搅拌头1底端端面位于搅拌针3外侧的部分形成上轴肩7，铣刀4顶端端面位于搅拌针3外侧的部分形成下轴肩8，加工时，刀具旋转，同时控制刀具由工件的上表面向下运动，铣刀4钻入工件内，当上轴肩7与工件表面接触时，停止向下移动，此时控制刀具沿所需加工隧道槽的方向移动，移动过程中，铣刀4旋转，加工出水道，水道上方的工件位于搅拌针3行进方向前侧的部分在搅拌针3的摩擦下受热塑性化，在刀具不断向前移动的过程中，被塑性化的材料在搅拌针3的转动摩擦力作用下由搅拌针3的前侧流向后部，并在搅拌头1底部的上轴肩7和铣刀4顶部的下轴肩8的挤压下形成致密的固相焊缝，本申请将仅具有上轴肩7的搅拌摩擦焊与铣刀4相结合，使铣刀4顶面作为下轴肩8形成双轴肩结构，实现了加工时无需焊缝背部支撑的效果，避免了因背部支撑问题导致的未焊透或根部缺陷的问题，同时搅拌摩擦焊和铣刀4相结合，一次加工，底部铣刀4加工水道，顶部搅拌摩擦焊同时焊接，实现了隧道槽一次加工成型的效果。

在一些实施例中，位于搅拌头1底部的上轴肩7位置以搅拌针3为中心设置有多个向外延伸的第一凹槽5，多个第一凹槽5沿搅拌头1底面的周向均匀分布，位于铣刀4顶面的下轴肩8位置以搅拌针3为中心设置多个向外延伸的第二凹槽6，多个第二凹槽6沿铣刀4顶面的周向均匀分布，其中第一凹槽5的延伸方向与搅拌头1底面的径向之间设置有角度，多个第一凹槽5的延伸方向与所在面的径向偏离方向相同，第二凹槽6的延伸方向与铣刀4顶面的径向之间设置有角度，多个第二凹槽6的延伸方向与所在面的径向偏离方向相同，上述的第一凹槽5和第二凹槽6的偏离方向相反，如此设置，可以使被搅拌针3摩擦受热后塑性化的材料被挤压到中心位置形成焊接接头。

较佳的，上述的第一凹槽5和第二凹槽6均为直线形，由搅拌针3的位置分别沿搅拌头1底面和铣刀4顶面以一定角度偏离径向的方向延伸。

优选地实施方式为，上述的第一凹槽5和第二凹槽6可以为曲线形，多个第一凹槽5或者多个第二凹槽6的弯曲方向相同，但是第一凹槽5和第二凹槽6的弯曲方向相反。

实施中，上述的连接杆2为止转杆，该连接杆2的横截面可以为带有直边的圆形，或者连接杆2可以为棱柱体形，可以为正方形或者正六边形等。

上述的铣刀4为加工沟槽的铣刀，可以为T形槽铣刀但不仅限于T形槽铣刀。

本实用新型的第二方面还提供了一种隧道槽加工装置，包括机头和行走机构，行走机构可以包括带动机头在水平方向移动的X向移动机构和Y向移动机构，还可以包括带动机头在竖直方向移动的Z向移动机构，以及还可以包括带动机头旋转的旋转机构，机头包括旋转驱动装置和刀具，在旋转驱动装置上设置有夹具，连接杆2与卡具可拆卸连接，该隧道槽加工装置可实现与上述的用于加工隧道槽的刀具相同的有益效果，此处不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明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)

1.一种用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，包括同轴设置的搅拌头(1)、连接杆(2)、搅拌针(3)和铣刀(4)，所述连接杆(2)设置在所述搅拌头(1)顶部，所述搅拌针(3)设置在所述搅拌头(1)底部，所述搅拌针(3)外径小于所述搅拌头(1)底端端面外径且小于所述铣刀(4)顶端端面外径。

2.根据权利要求1所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述搅拌头(1)底部以所述搅拌针(3)为中心设置有多个向外延伸的第一凹槽(5)，所述铣刀(4)顶面以所述搅拌针(3)为中心设置有多个向外延伸的第二凹槽(6)，所述第一凹槽(5)的延伸方向与所述搅拌头(1)底面的径向设置有角度且多个所述第一凹槽(5)的延伸方向与所述搅拌头(1)底面的径向偏离方向相同，所述第二凹槽(6)的延伸方向与所述铣刀(4)顶面的径向设置有角度且多个所述第二凹槽(6)的延伸方向与所述铣刀(4)顶面的径向偏离方向相同，所述第一凹槽(5)的偏离方向与所述第二凹槽(6)的偏离方向相反。

3.根据权利要求2所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述第一凹槽(5)沿直线延伸。

4.根据权利要求2所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述第一凹槽(5)沿曲线延伸，多个所述第一凹槽(5)的弯曲方向相同。

5.根据权利要求3所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述第二凹槽(6)沿直线延伸。

6.根据权利要求4所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述第二凹槽(6)沿曲线延伸，多个所述第二凹槽(6)的弯曲方向相同。

7.根据权利要求1所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述连接杆(2)的横截面为带有直边的圆形。

8.根据权利要求1所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述连接杆(2)为棱柱体形。

9.根据权利要求1所述的用于加工隧道槽的刀具，其特征在于，所述铣刀(4)为T形槽铣刀。

10.一种隧道槽加工装置，其特征在于，包括行走机构和机头，所述机头包括旋转驱动装置和权利要求1～9任一项所述的刀具，所述旋转驱动装置带动所述刀具旋转，所述行走机构带动所述机头运动。

Images