專利名稱：攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及攪拌摩擦焊接領(lǐng)域，具體涉及一種適用于攪拌摩擦焊機(jī)床，實(shí)現(xiàn)大厚度、無匙孔攪拌摩擦焊接的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)并且攪拌針可回抽的攪拌摩擦焊主軸頭。
背景技術(shù)：
[0002]自從攪拌摩擦焊發(fā)明以來，攪拌摩擦焊技術(shù)得到廣泛的關(guān)注和深入的研究，特別是針對鋁合金材料，世界范圍的研究機(jī)構(gòu)學(xué)校以及大公司都對此進(jìn)行了深入細(xì)致的研究和工程應(yīng)用開發(fā)，并且在諸多工業(yè)制造領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊往往存在以下兩方面的缺陷:[0003](I) “匙孔”問題:在環(huán)形焊縫攪拌摩擦焊遇到的一個(gè)難題，就是焊縫尾端“匙孔”的消除。通常長直焊縫可以用“引焊板”來消除焊接尾端“匙孔”，但是環(huán)形焊縫“匙孔”的消除就不容易用引焊的方法來消除。[0004](2)焊接厚度較大時(shí)的焊縫過熱問題:攪拌摩擦焊80%以上的摩擦產(chǎn)熱源于軸肩與被焊材料的摩擦。傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊在焊接厚度較大時(shí)攪拌針與軸肩一起高速旋轉(zhuǎn)，很容易造成焊縫過熱、飛邊、毛刺、表面起皮等問題。但若軸肩不旋轉(zhuǎn)而攪拌針高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)需要很大的下壓力，并且攪拌頭前進(jìn)阻力較大。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，以解決現(xiàn)有技術(shù)中攪拌摩擦焊易產(chǎn)生“匙孔”以及焊縫過熱而影響焊接質(zhì)量的技術(shù)問題。[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，與摩擦攪拌焊機(jī)床連接，包括:主軸電機(jī)、回抽電機(jī)、主軸、回抽軸、軸肩轉(zhuǎn)軸、軸肩、攪拌針、滾珠絲杠、絲杠螺母、軸肩電機(jī)、同步帶組件、聯(lián)軸器組件和錐齒輪副組件，主軸電機(jī)通過同步帶組件連接至主軸；回抽軸穿設(shè)于主軸且與主軸連接，其一端連接攪拌針，另一端通過聯(lián)軸器組件連接回抽電機(jī)；滾珠絲杠一端與聯(lián)軸器組件連接，另一端與絲杠螺母連接，絲杠螺母與機(jī)架連接；軸肩轉(zhuǎn)軸同軸心套接至主軸外表面且與軸肩連接，軸肩電機(jī)通過錐齒輪副組件與軸肩轉(zhuǎn)軸連接。[0007]依照本實(shí)用新型較佳實(shí)施例所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，該同步帶組件進(jìn)一步包括:第一同步帶輪、同步帶和第二同步帶輪，第一同步帶輪與主軸電機(jī)連接，第二同步帶輪與主軸連接，同步帶分別與第一同步帶輪和第二同步帶輪連接。[0008]依照本實(shí)用新型較佳實(shí)施例所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，該聯(lián)軸器組件進(jìn)一步包括:第一傳動(dòng)齒輪、第二傳動(dòng)齒輪和轉(zhuǎn)接套，所述轉(zhuǎn)接套分別與所述回抽軸和滾珠絲杠連接，所述第二傳動(dòng)齒輪與所述轉(zhuǎn)接套套接連接，所述第一傳動(dòng)齒輪分別與所述回抽電機(jī)和第二傳動(dòng)齒輪同軸連接。[0009]依照本實(shí)用新型較佳實(shí)施例所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，該回抽軸與主軸花鍵連接。[0010]依照本實(shí)用新型較佳實(shí)施例所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，上述攪拌針的回抽范圍最高可達(dá)30mm。[0011]本實(shí)用新型采用電傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合的方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸肩和攪拌針的差速旋轉(zhuǎn)和攪拌針的回抽，并且無需額外附加動(dòng)力源，成本低、操作方便。[0012]軸肩轉(zhuǎn)軸為空心軸結(jié)構(gòu)，中間穿主軸，通過軸承安裝在機(jī)架上，兩者同軸心但沒有傳動(dòng)連接。差速旋轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)由軸肩電機(jī)通過第一錐齒輪副和第二錐齒輪副兩級(jí)減速，將動(dòng)力傳遞到軸肩轉(zhuǎn)軸上，帶動(dòng)安裝在軸肩轉(zhuǎn)軸端面上的軸肩轉(zhuǎn)動(dòng)。由于主軸電機(jī)和軸肩電機(jī)分開單獨(dú)控制，通過調(diào)節(jié)軸肩電機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以實(shí)現(xiàn)不同焊接工況下對攪拌針和軸肩的轉(zhuǎn)速差要求，從而降低摩擦產(chǎn)熱，有效避免因焊縫過熱造成的焊接質(zhì)量問題。[0013]回抽軸中部與主軸通過花鍵連接，并且主軸為空心軸內(nèi)部穿回抽軸兩者同軸心，所以主軸和回抽軸間既可以做同步轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以做軸向相對運(yùn)動(dòng)，安裝在回抽軸上的攪拌針既可以在主軸電機(jī)帶動(dòng)下與主軸同步旋轉(zhuǎn)，又可以在回抽電機(jī)的帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)攪拌針伸出部分的長短變化。攪拌針回抽功能的實(shí)現(xiàn)是通過回抽電機(jī)帶動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪，再到轉(zhuǎn)接套，將動(dòng)力傳遞到滾珠絲杠上，由于絲杠螺母固定在機(jī)架上，滾珠絲杠在絲杠螺母內(nèi)邊旋轉(zhuǎn)邊作軸向移動(dòng)，然后通過轉(zhuǎn)接套帶動(dòng)回抽軸軸向移動(dòng)。攪拌針的回抽范圍最高可達(dá)30mm,即本裝置在焊接板材厚度不大于30mm時(shí),可以實(shí)現(xiàn)攪拌頭的回抽，從而在焊接環(huán)縫時(shí)，消除“匙孔”。[0014]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型同時(shí)實(shí)現(xiàn)了軸肩和攪拌針的差速旋轉(zhuǎn)和攪拌針的回抽，有效提高了焊接質(zhì)量，并且具有成本低、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。


[0015]圖1為本實(shí)用新型攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的回抽軸與滾珠絲杠的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。以下的實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。在閱讀了本實(shí)用新型記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所限定的范圍。[0018]請同時(shí)參閱圖1至圖2，一種攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，與摩擦攪拌焊焊具機(jī)架連接，包括:主軸電機(jī)1、回抽電機(jī)2、主軸6、回抽軸7、軸肩轉(zhuǎn)軸8、軸肩9、攪拌針10、滾珠絲杠11、絲杠螺母12、軸肩電機(jī)13、同步帶組件、聯(lián)軸器組件和錐齒輪副組件。其中，同步帶組件包括第一同步帶輪3、同步帶4和第二同步帶輪5 ;聯(lián)軸器組件包括第一傳動(dòng)齒輪14、第二傳動(dòng)齒輪15和轉(zhuǎn)接套16 ;錐齒輪副組件第一錐齒輪副17和第二錐齒輪副18。[0019]如圖1所示,主軸電機(jī)I與第一同步帶輪3連接，同步帶4分別與第一同步帶輪3和第二同步帶輪5連接，第二同步帶輪5與主軸6連接?；爻檩S7穿設(shè)于主軸6且與主軸6花鍵連接，其一端連接攪拌針10，另一端與轉(zhuǎn)接套16連接，轉(zhuǎn)接套16還與滾珠絲杠11連接，第二傳動(dòng)齒輪15與轉(zhuǎn)接套16套接同軸連接，第一傳動(dòng)齒輪14分別與回抽電機(jī)2和第二傳動(dòng)齒輪15連接。軸肩轉(zhuǎn)軸8同軸心套接至主軸6外表面且與軸肩9連接，軸肩電機(jī)13與第一錐齒輪副17連接，第一錐齒輪副17通過第二錐齒輪副18與軸肩轉(zhuǎn)軸8連接。[0020]具體地，攪拌針10的回抽范圍最高可達(dá)30mm，即本裝置在焊接板材厚度不大于30_時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)攪拌頭的回抽，從而在焊接環(huán)縫時(shí)，消除“匙孔”。[0021]本實(shí)用新型采用電傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合的方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸肩和攪拌針的差速旋轉(zhuǎn)和攪拌針的回抽，并且無需額外附加動(dòng)力源，成本低、操作方便。[0022]軸肩轉(zhuǎn)軸8為空心軸結(jié)構(gòu)，中間穿主軸6，通過軸承安裝在機(jī)架上，兩者同軸心但沒有傳動(dòng)連接。差速旋轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)由軸肩電機(jī)13通過第一錐齒輪副17和第二錐齒輪副18兩級(jí)減速，將動(dòng)力傳遞到軸肩轉(zhuǎn)軸8上，帶動(dòng)安裝在軸肩轉(zhuǎn)軸8端面上的軸肩9轉(zhuǎn)動(dòng)。由于主軸電機(jī)2和軸肩電機(jī)13分開單獨(dú)控制，通過調(diào)節(jié)軸肩電機(jī)13的轉(zhuǎn)速，就可以實(shí)現(xiàn)不同焊接工況下對攪拌針和軸肩的轉(zhuǎn)速差要求，從而降低摩擦產(chǎn)熱，有效避免因焊縫過熱造成的焊接質(zhì)量問題。[0023]回抽軸7中部與主軸6通過花鍵連接，并且主軸6為空心軸內(nèi)部穿回抽軸7兩者同軸心，所以主軸6和回抽軸7間既可以做同步轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以做軸向相對運(yùn)動(dòng)。主軸電機(jī)I帶動(dòng)第一同步帶輪3通過同步帶4和第二同步帶輪6將動(dòng)力輸出到主軸6上。安裝在回抽軸7上的攪拌針10既可以在主軸電機(jī)I帶動(dòng)下與主軸6同步旋轉(zhuǎn)，又可以在回抽電機(jī)2的帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)攪拌針10伸出部分的長短變化。攪拌針10回抽功能的實(shí)現(xiàn)是通過回抽電機(jī)2帶動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪14和第二傳動(dòng)齒輪15再到轉(zhuǎn)接套16，將動(dòng)力傳遞到滾珠絲杠11上，由于絲杠螺母12固定在機(jī)架上，滾珠絲杠11在絲杠螺母12內(nèi)邊旋轉(zhuǎn)邊作軸向移動(dòng)，然后通過轉(zhuǎn)接套16帶動(dòng)回抽軸7軸向移動(dòng)。攪拌針10的回抽范圍最高可達(dá)30mm，即本裝置在焊接板材厚度不大于30_時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)攪拌頭的回抽，從而在焊接環(huán)縫時(shí)，消除“匙孔”。[0024]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，任何未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求1.一種攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，與摩擦攪拌焊焊具機(jī)架連接，其特征在于，包括:主軸電機(jī)、回抽電機(jī)、主軸、回抽軸、軸肩轉(zhuǎn)軸、軸肩、攪拌針、滾珠絲杠、絲杠螺母、軸肩電機(jī)、同步帶組件、聯(lián)軸器組件和錐齒輪副組件，所述主軸電機(jī)通過所述同步帶組件連接至所述主軸；所述回抽軸穿設(shè)于所述主軸且與所述主軸連接，其一端連接所述攪拌針，另一端通過所述聯(lián)軸器組件連接所述回抽電機(jī)；所述滾珠絲杠一端與所述聯(lián)軸器組件連接，另一端與所述絲杠螺母連接，所述絲杠螺母與機(jī)架連接；所述軸肩轉(zhuǎn)軸同軸心套接至所述主軸外表面且與所述軸肩連接，所述軸肩電機(jī)通過所述錐齒輪副組件與所述軸肩轉(zhuǎn)軸連接。
2.如權(quán)利要求1所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，其特征在于，所述同步帶組件進(jìn)一步包括:第一同步帶輪、同步帶和第二同步帶輪，所述第一同步帶輪與所述主軸電機(jī)連接，所述第二同步帶輪與所述主軸連接，所述同步帶分別與所述第一同步帶輪和第二同步帶輪連接。
3.如權(quán)利要求1所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，其特征在于，所述聯(lián)軸器組件進(jìn)一步包括:第一傳動(dòng)齒輪、第二傳動(dòng)齒輪和轉(zhuǎn)接套，所述轉(zhuǎn)接套分別與所述回抽軸和滾珠絲杠連接，所述第二傳動(dòng)齒輪與所述轉(zhuǎn)接套套接連接，所述第一傳動(dòng)齒輪分別與所述回抽電機(jī)和第二傳動(dòng)齒輪同軸連接。
4.如權(quán)利要求1所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，其特征在于，所述回抽軸與所述主軸花鍵連接。
5.如權(quán)利要求1所述的攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，其特征在于，所述攪拌針的回抽范圍最高可達(dá)30mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種攪拌針與軸肩差速旋轉(zhuǎn)的回抽式攪拌摩擦焊主軸頭，與摩擦攪拌焊焊具機(jī)架連接，包括主軸電機(jī)、回抽電機(jī)、主軸、回抽軸、軸肩轉(zhuǎn)軸、軸肩、攪拌針、滾珠絲杠、絲杠螺母、軸肩電機(jī)、同步帶組件、聯(lián)軸器組件和錐齒輪副組件，主軸電機(jī)通過同步帶組件連接至主軸；回抽軸穿射于主軸且與主軸連接，其一端連接攪拌針，另一端通過聯(lián)軸器組件連接回抽電機(jī)；滾珠絲杠一端與聯(lián)軸器組件連接，另一端與絲杠螺母連接，絲杠螺母與機(jī)架連接；軸肩轉(zhuǎn)軸同軸心套接至主軸外表面且與軸肩連接，軸肩電機(jī)通過錐齒輪副組件與軸肩轉(zhuǎn)軸連接。本實(shí)用新型同時(shí)實(shí)現(xiàn)了軸肩和攪拌針的差速旋轉(zhuǎn)和攪拌針的回抽，有效提高了焊接質(zhì)量，并且具有成本低、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K20/12GK203003336SQ20122059209
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者范振昌, 喬鳳斌, 嚴(yán)軍富 申請人:上海航天設(shè)備制造總廠