一种焊具修磨头、焊具修磨装置及修磨系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种焊具修磨头、焊具修磨装置及修磨系统。


背景技术：

[0002]
搅拌摩擦焊接技术是通过机器轴的高速旋转，带动焊具同步旋转，缓慢扎入待焊工件，并沿着待焊缝位置移动，通过焊具与待焊材料的摩擦热作为焊接热源，使焊具周围材料塑性化并产生连接。由于搅拌摩擦焊接技术焊接质量高、节能环保等优点，已经广泛应用在了航空航天、轨道交通、汽车制造等领域。
[0003]
静止轴肩搅拌摩擦焊是在常规搅拌摩擦焊基础上发展而来的方法。其焊具特点为：轴肩和搅拌针是分离的，且焊接过程中，搅拌针旋转，轴肩不旋转，该方法可有效减少热量的输入和飞边的产生，提高焊缝表面质量和焊缝强度。由于上述静止轴肩搅拌摩擦焊结构特点，其搅拌针和静止轴肩必须留有一个缝隙使之可以相对旋转。焊接过程中，被摩擦软化的材料会沿着搅拌针和轴肩的间隙进入，并在内部累积，当累积到一定程度会对搅拌针的转动产生较大的阻碍作用，容易导致焊接过程不稳定，甚至是设备损坏。为了防止轴肩内部材料堆积，常在静止轴肩上加工出排屑孔，促使进入缝隙的材料能够沿着排屑孔及时排出。在长距离焊接过程中，材料不断的从排屑孔中被挤出，并附着在静止轴肩表面，附着材料若不及时进行处理，对焊接过程稳定性存在一定影响。
[0004]
目前针对静止轴肩附着材料的清除常采用停机后调节机器人到合适位置再进行人工修剪。缺点在于人工修剪一方面很难修剪干净，另一方面需要停机，然后把机器人轴调到合适的位置才能进行人工修剪，特别是在量产中会大大降低生产效率。


技术实现要素：

[0005]
因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中静止轴肩附着材料难以清除的缺陷，从而提供一种焊具修磨头、焊具修磨装置及修磨系统。
[0006]
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
[0007]
本实用新型提供一种焊具修磨头，该修磨头又称修磨口，其包括，本体；
[0008]
第一开口，其开设于所述本体上；所述本体上形成第一开口的内轮廓具有容纳焊具轴肩的仿形结构，可选择地，所述仿形结构具有锥形结构；
[0009]
第二开口，其开设于所述本体上，所述第二开口与所述第一开口相交接，使所述第一开口沿径向与外界连通；
[0010]
修磨件，其固设于所述本体上，并在第一开口和第二开口相交接的位置处至少部分地伸入所述第二开口内，用于所述焊具轴肩表面的修磨；作为优选，修磨操作时，所述修磨头与轴肩之间存在0.1mm-3mm的缝隙。
[0011]
上述焊具修磨头中，所述修磨件设于所述第二开口内的本体上；进一步地，所述修磨件为刀头(即刀片)，并且，优选为铣刀或车刀刀片。
[0012]
可选择地，上述焊具修磨头中，所述第一开口为通孔。
[0013]
上述焊具修磨头中，所述本体沿所述通孔轴向方向上分别具有上端面和下端面；所述通孔靠近所述上端面的截面面积大于靠近所述下端面的截面面积；进一步地，所述上端面上设有若干安装孔，用于所述修磨头的安装。
[0014]
本实用新型还提供一种焊具修磨装置，其包含如前所述的焊具修磨头。
[0015]
进一步地，该焊具修磨装置还包括，伺服电机和变速器；所述修磨头固定于所述变速器的输出轴上。
[0016]
上述焊具修磨装置还包括对刀仪，用于焊具修磨装置和焊具的对准；在需要对准时，所述对刀仪以替换所述修磨头的方式安装在所述变速器的输出轴上；或者，所述对刀仪安装在所述修磨头上。
[0017]
进一步地，上述焊具修磨装置中，所述对刀仪包括底座和安装于所述底座上的对刀仪尖端。
[0018]
上述焊具修磨装置中，还包括机架，所述机架上设有所述伺服电机和变速器，所述机架上还设有所述对刀仪的收纳装置。
[0019]
上述焊具修磨装置中，所述变速器的输出轴上还包括至少一个轴承，作为优选，该轴承可以设置为两个。所述变速器的输出轴上还包括可用于安装所述修磨头或所述对刀仪的法兰盘。
[0020]
本实用新型还提供一种修磨系统，其包括上述的焊具修磨装置；以及，控制器，其控制所述焊具修磨装置的运行。
[0021]
本实用新型技术方案，具有如下优点：
[0022]
1.本实用新型提供的焊具修磨头，该修磨头又称修磨口用于修磨焊具上的附着材料，其第一开口开设于所述本体上，所述本体上形成第一开口的内轮廓具有容纳焊具轴肩的仿形结构，该仿形结构与焊具的轴肩外表面形貌相似，其可以更好的贴合轴肩外表面，占据附着材料的位置，促使附着材料的去除；该修磨头的第二开口开设于所述本体上，所述第二开口与所述第一开口相交接，使所述第一开口沿径向与外界连通；该第二开口为下述的修磨件的安装提供位置，同时便于去除的附着材料掉落；修磨件，其固设于所述本体上，并在第一开口和第二开口相交接的位置处至少部分地伸入所述第二开口内；在使用时，可使焊具和修磨头接近，将焊具轴肩容纳至所述仿形结构中，并保持焊具修磨头和焊具相对转动，以修磨件对所述焊具轴肩表面的修磨，以去除附着在轴肩表面的附着材料，该去除的附着材料由第二开口向外排出，从而方便轴肩附着材料的清除。
[0023]
2.本实用新型提供的焊具修磨装置，其设置的对刀仪，在焊具修磨操作前，调整焊具机器人主轴，使得主轴上的轴肩与对刀仪处于同一轴线上，实现快速对准。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
[0025]
图1为本实用新型的实施例中提供的焊具修磨装置的示意图；
[0026]
图2为本实用新型的实施例中提供的修磨头的结构示意图；
[0027]
图3为本实用新型的实施例中提供的焊具修磨装置的使用示意图；
[0028]
图4为本实用新型的实施例中对刀仪的结构示意图；
[0029]
图5为本实用新型的实施例中对刀仪的使用示意图。
[0030]
附图标记说明：
[0031]
1-变速器，2-伺服电机，3-法兰盘，4-修磨头，5-轴承，6-静止轴肩，7-安装轴套，8-废屑箱，9-对刀仪，10-外壳，11-观察窗；4-1-第二开口，4-2-第一开口，4-3-安装孔，4-4-刀头；9-1-对刀仪尖端，9-2-底座，9-3-对刀仪安装孔。
具体实施方式
[0032]
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
[0034]
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0035]
实施例1
[0036]
如图1-2所示，本实施例提供一种焊具修磨头4，该修磨头又称修磨口，其包括：本体；所述本体上开设有第一开口4-2，该第一开口4-2的内轮廓具有容纳焊具轴肩的仿形结构，可选择地，如图2所示该仿形结构具有锥形结构，该仿形结构与焊具的轴肩外表面形貌相似，其优选为具有锥形结构，其可以更好的贴合轴肩外表面，占据附着材料的位置，促使附着材料的去除；开设于所述本体上的第二开口4-1，该第二开口4-1为一缺口，该缺口开设于本体的一侧；所述第二开口4-1与所述第一开口4-2相交接，使所述第一开口4-2沿径向与外界连通；作为修磨件的刀头4-4(即刀片)，其优选为铣刀或车刀刀片，其也可选择其它刀片，另外，修磨件也可选择其他的磨削器件，比如磨盘等；刀头4-4固设于所述本体上，并在第一开口4-2和第二开口4-1相交接的位置处至少部分地伸入所述第二开口4-1内，用于所述焊具轴肩表面的修磨。
[0037]
该第一开口4-2沿径向与外界连通是指，所述仿形结构所处的空间，可通过本体上侧壁开设的第二开口与外界连通，且所述第二开口4-1可为刀头4-4的安装提供位置，同时便于去除的附着材料的掉落；上述用于焊具轴肩表面的修磨是指，包含但不限于刮、切、磨等可处理掉焊具轴肩附着材料的至少一种操作。
[0038]
在使用时，可使焊具和修磨头接近，将焊具轴肩容纳至所述仿形结构中，并保持焊具修磨头和焊具相对转动，以修磨件对所述焊具轴肩表面的修磨，以去除附着在轴肩表面的附着材料，该去除的附着材料由第二开口向外排出，从而方便轴肩附着材料的清除。
[0039]
可选择地，可将修磨头4的仿形结构尺寸缩小，去除附着材料时，修磨头4与轴肩之
间存在0.1mm-3mm的缝隙，此时可更好的保护修磨头与静止轴肩。
[0040]
另外，为了使修磨头能够适应材料冲击、接触面大的特点，可针对刀头4-4进行重新设计，比如增加刀头刃口的宽度，增加刃口弧度，使得刃口与轴肩更好地贴合，从而更洁净的去除静止轴肩表面的附着材料。
[0041]
上述焊具修磨头中，刀头4-4具体固定在第二开口4-1内的本体上，其可通过本领域熟知的方式在本体上固定(例如采用螺丝固定)，并且将刀头的口朝向第一开口4-2。刀头主要用于切割轴肩上排屑孔与排屑槽处的铝屑。仿形结构与静止轴肩上排屑孔与排屑槽基本形状相似，这样旋转时，避免碰到静止轴肩。特别地，作为一种可选择的方式，仿形结构可以容纳静止轴肩，但是刀片在旋转时，所形成的轨迹要贴合静止轴肩表面并保持一定距离。
[0042]
上述焊具修磨头中，为了更好的在修磨过程中接纳焊具的轴肩，并防止轴肩的损坏，可以将所述第一开口4-2设置为通孔。另外，所述本体沿所述通孔轴向方向上分别具有上端面和下端面；所述通孔靠近所述上端面的截面面积大于靠近所述下端面的截面面积，以对应接纳焊具的轴肩或轴肩及焊针。
[0043]
上述焊具修磨头中，在本体的上端面上还设有若干安装孔，用于将该修磨头安装于固定轴或旋转轴上。
[0044]
实施例2
[0045]
如图1、3-5所示，本实施例提供一种焊具修磨装置，其包含实施例1中所述的焊具修磨头。并且，还包括，伺服电机2和变速器1，其分别固定在机架上，所述修磨头4可通过法兰盘3固定于所述变速器2的输出轴(即连接轴)上，伺服电机2通过变速器1获得一个放大扭矩，输出至输出轴，输出轴通过法兰盘3与修磨头4连接，从而将电机的动力输出至修磨头4，给修磨头4提供旋转的驱动力。
[0046]
另外，变速器的输出轴上还包括至少一个轴承5，优选地，为增加连接轴的刚性，保证连接轴不发生弯曲，可安装两个或更多个轴承5。
[0047]
优选地，为增加设备的安装容错率，连接轴与变速器1和安装法兰3连接时可采用联轴器连接。
[0048]
上述焊具修磨装置中，还包括对刀仪9，用于焊具修磨装置和焊具的安装轴套7和静止轴肩6对准，具体地，其是通过安装在输出轴上，然后起到与焊具的机器人主轴对准的作用。所述对刀仪9包括底座9-2和安装于所述底座9-2上的对刀仪尖端9-1，对刀仪尖端9-1为了与机器人的主轴对准，对刀仪底座9-2为了设置对刀仪尖端，对刀仪安装孔9-3为了安装对刀仪9，例如通过螺栓的方式。优选地，因对刀仪尖端较为尖锐，还可设置对刀仪的保护装置，一方面可保护人员安装，另一方面可保护对刀仪尖端。
[0049]
上焊具修磨装置中，所述法兰盘3上可安装修磨头4和/或对刀仪9，实现附着材料的去除和设备对刀。优选地，法兰盘3安装对刀仪9，并在完成对准之后，拆掉对刀仪9，安装修磨头4；或者法兰盘3安装修磨头4，需要对准的时候安装对刀仪9，对准后拆掉对刀仪9。
[0050]
另外，为提高设备的运行效率，对刀仪9可安装于法兰盘3上，同时也可以安装于修磨头4上。
[0051]
为了更方便的使用修磨装置，可在修磨装置下方加装机架，机架与修磨装置采用螺栓连接、焊接、电磁连接、卡槽连接等连接方式以方便修磨装置的放置。同时，修磨装置的机架上设置一对刀仪收纳装置，对刀仪9使用后能够收纳对刀仪9，避免出现对刀仪9随意丢
弃而出现丢失的情况。另外，还可设置外壳10以保护内部组件，以及设置观察窗11以方便观察磨削状态。
[0052]
另外，可在修磨头4正下方位置处放置一收集箱，去除的附着材料可以掉落进收集箱内，方便收集。
[0053]
作为一种可选择的方式，本实施例提供的焊具修磨装置在使用时，安装好修磨装置于工作台上，将其放置一固定位置并对其进行调平。将对刀仪9安装于修磨头4上。可通过手动的方式将搅拌摩擦焊机器人主轴移动至修磨装置附近并进行微调，使得主轴上的轴肩与对刀仪9处于同一轴线上。此时拆下对刀仪9，启动伺服电机2使得修磨头4旋转。将主轴平行于静止轴肩的轴线移动至修磨头4中，直到修磨头4内仿形结构与轴肩完全贴合时停止移动，完成清理。此过程中，刀头4-4在伺服电机2的带动下快速旋转，对附着材料进行切合去除。清除完毕后，将轴肩沿轴线方向移除，完成静止轴肩的清理。在此过程中，可保存一定的位置点，当焊接后再次需要清理静止轴肩时，机器人可根据设置的位置点自动移动至修磨装置处进行清理，不需要再次进行对刀操作。
[0054]
另外，作为一种可替换的实施方式，可以修磨装置安装于机架上并放置于固定位置，进行调平后固定。
[0055]
作为另一种可替换的实施方式，清理附着材料时，轴肩旋转而保持修磨头4不转，促使附着材料去除；同样地，轴肩和修磨头均可相对转动。
[0056]
实施例3
[0057]
本实施例提供一种焊具修磨装置，其与实施例2中所述的焊具修磨装置的不同之处在于，对龙门式搅拌摩擦焊上轴肩清理时，将修磨装置旋转90度后再与机架安装，即修磨装置轴线与龙门式搅拌摩擦焊机主轴轴线平行，再进行清理。
[0058]
实施例4
[0059]
本实施例提供一种修磨系统，其包括实施例2或实施例3的焊具修磨装置；以及，包括控制器，其控制所述焊具修磨装置的运行。采用该修磨系统，可通过手动或设置程序自动的方式去除附着材料。
[0060]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。