一种便于更换搅拌头的搅拌摩擦焊刀具的制作方法

本发明属于搅拌摩擦技术领域，涉及一种便于更换搅拌头的搅拌摩擦焊刀具。

背景技术：

搅拌头是搅拌摩擦焊技术的关键，被誉为搅拌摩擦焊的心脏。搅拌头的好坏不仅决定了搅拌摩擦焊接头的性能，而且决定着搅拌摩擦焊的生产成本。在搅拌摩擦焊过程中，搅拌针要旋转着插入被焊材料的结合界面处，并在一定速度下沿着焊缝前进。因此，在搅拌摩擦焊时搅拌头的工作环境较为恶劣，对其刚度、高温硬度、高温磨损性能、高温韧性、热疲劳性能、高温氧化性能等都具有较为严格的要求。在实际使用过程中，搅拌头作为耗材，需要经常的更换。搅拌头较贵，如图1所示，目前的搅拌头主要是由四部分构成：搅拌针100、轴肩部分200、过渡部分300和连接部分400。搅拌头少则几百元一支，多则几千元一支。

在焊接过程中，针对不同厚度的被焊母材，搅拌针的长度和轴肩直径会不同。在使用过程中，一般都是因为搅拌针部分磨损或者断裂而造成搅拌头失效，需要进行频繁地更换。在搅拌头更换过程中，搅拌头的轴肩部分、过渡部分和连接部分往往都是完好无损的，随着搅拌针一起弃之不用，是一种极大的资源浪费，也给搅拌摩擦焊设备使用客户带来较大的经济支出。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种便于更换搅拌头的搅拌摩擦焊刀具，节约资源，减小使用成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种便于更换搅拌头的搅拌摩擦焊刀具，包括搅拌头和用于连接搅拌头与主轴的刀柄，所述搅拌头包括相连接的搅拌针和轴肩体，所述搅拌针凸出于所述轴肩体前端面，所述轴肩体后部与所述刀柄可拆卸地连接。

采用上述结构，一方面搅拌头与刀柄形成可拆卸连接，便于搅拌头磨损后整体更换；另一方面改变了搅拌头结构，搅拌头由轴肩体和搅拌针两部分组成，搅拌头依靠轴肩体后部与刀柄直接连接，并且由于搅拌头取消了体积较大的过渡部分和连接部分，搅拌头整体尺寸大幅减小，相对于传统的搅拌头，大大降低了成本，节约了资源。

进一步，所述轴肩体的后部为夹持部，所述刀柄前端同轴地开设有用于接纳所述夹持部的安装孔，所述夹持部伸入安装孔内，并通过刀柄上设置的锁紧件径向压紧。

进一步，所述锁紧件为锁紧螺栓，所述夹持部一侧或两侧具有止挡面，所述刀柄上设有用于安装锁紧螺栓的锁紧螺孔，所述锁紧螺栓穿过所述锁紧螺孔并抵在所述夹持部的止挡面上。

进一步，所述锁紧螺孔为相对设置的两个，所述锁紧螺栓为两个，所述刀柄主体外壁与锁紧螺栓的螺帽对应的位置为平面。

进一步，所述刀柄上还设置有用于与主轴连接的连接盘，所述连接盘上设置有连接孔。

进一步，所述连接盘上设有定位槽；所述定位槽为相对设置的两个，位于所述连接盘外圆周上。

进一步，所述刀柄后段为锥柄，中段为前小后大的锥形结构，前段为柱形结构，所述安装孔开设在前段。

进一步，所述轴肩体前端面开有凹槽,所述轴肩体外壁沿圆周方向开设有螺纹槽。

进一步，所述搅拌针与轴肩体一体成型，搅拌针与轴肩体的连接处圆滑过渡，所述夹持部的直径小于等于轴肩体前部直径。

进一步，所述搅拌针呈锥形结构，外壁设置有螺旋状凸起和至少两个斜切面，搅拌针的前端面为球面。

本发明的有益效果是：本发明一方面搅拌头与刀柄形成可拆卸连接，在搅拌头磨损后，仅更换搅拌头即可，刀柄无需更换，这样大大节约了工具材料和加工成本；另一方面改变了搅拌头结构，搅拌头由轴肩体和搅拌针两部分组成，搅拌头依靠轴肩体后部与刀柄直接连接，并且由于搅拌头取消了体积较大的过渡部分和连接部分，搅拌头整体尺寸大幅减小，相对于传统的搅拌头，大大降低了成本，节约了资源。

附图说明

图1为现有技术中搅拌头的结构示意图；

图2本发明的结构示意图；

图3为本发明搅拌头的结构示意图；

图4为本发明搅拌头的左视图；

图5为本发明搅拌头的右视图；

图6为本发明图3中I处放大视图；

图7为本发明搅拌头的另一种结构示意图；

图8为为本发明刀柄的结构示意图；

图9为本发明刀柄的主视图；

图10为图9中A-A向视图；

图11为本发明刀柄与机床主轴的安装结构示意图。

零件标号说明：

1-刀柄；10-冷却液通道；11-后段；12-连接盘；13-中段；14-前段；15-安装孔；16-连接孔；17-定位槽；18-锁紧螺孔；19-平面；2-搅拌头；21-轴肩体；21a-夹持部；21b-凹槽；21c-螺纹槽；22-搅拌针；22a-凸起；22b-斜切面；3-锁紧螺栓；4-主轴；5-定位键；6-螺栓。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本例中所述前后，以刀具使用时朝向工件的一方为前方，背离工件的一方为后方。

实施例

如图2至图10所示，一种便于更换搅拌头的搅拌摩擦焊刀具，包括搅拌头2和刀柄1，其中刀柄1用于连接搅拌头2和机床主轴，搅拌头2和刀柄1可拆卸地连接，便于搅拌头2搅拌头2磨损后整体更换。

其中，搅拌头2包括相连接的搅拌针22和轴肩体21，搅拌针22凸出于轴肩体21前端面，本例中搅拌针22和轴肩体21为一体结构，轴肩体21后部与所述刀柄1可拆卸地连接。

由于改变了搅拌头2结构，搅拌头2由轴肩体21和搅拌针22两部分组成，搅拌头2依靠轴肩体21后部与刀柄1直接连接，并且由于搅拌头2取消了体积较大的过渡部分和连接部分，搅拌头2整体尺寸大幅减小，相对于传统的搅拌头2，大大降低了成本，节约了资源。

作为优选，刀柄1后段为锥柄，中段为前小后大的锥形结构，前段为柱形结构，安装孔15开设在前段。锥柄便于与主轴中心孔的安装。

轴肩体21的后部为夹持部21a，刀柄1前端同轴地开设有用于接纳夹持部21a的安装孔15，所述夹持部21a伸入安装孔15内，并通过刀柄1上设置的锁紧件将夹持部21a沿刀柄1的径向压紧，限制搅拌头2与刀柄1之间的相对转动。

其中，轴肩体21前端面沿圆周方向开有凹槽21b，以增大搅拌摩擦焊过程中轴肩体21与被焊母材之间的摩擦以及对塑性金属材料的包拢汇聚能力，提高焊接效果。为了减小搅拌头2焊接过程中的热积累，提高搅拌头2的使用寿命，在轴肩体21圆周方向开有螺纹槽21c。

如图4和图6所示，搅拌针22主体呈锥形结构，外壁设置有螺旋状分布的凸起22a，并设置有三个斜切面22b，斜切面22b位置无凸起22a，搅拌针22的前端面B为球面。搅拌针22带有凸起22a和斜切面22b，以增大搅拌摩擦焊过程中搅拌针22与被焊母材之间的摩擦，提高焊接效果。

作为优选，搅拌针22与轴肩体21一体成型，夹持部21a的直径小于轴肩体21前部直径，如图6所示；或者轴肩体21各段直径相等。

作为优选，如图2和图8所示，锁紧件为锁紧螺栓3，夹持部21a一侧或两侧具有止挡面，对应的锁紧螺栓3为一个或两个，止挡面通过去除夹持部21a外壁材料的方式形成；刀柄1上沿径向设有用于安装锁紧螺栓3的锁紧螺孔18，锁紧螺栓3穿过所述锁紧螺孔18并抵在夹持部21a的止挡面上，将搅拌头2锁定。

具体地，锁紧螺孔18为相对设置的两个，两个锁紧螺栓3相对地顶在夹持部21a的两个止挡面上，刀柄1主体外壁与锁紧螺栓3的螺帽对应的位置为平面19。

锁紧螺栓3作为压紧件，一方面起到锁紧作用，另一方面还能实现调节，以适应不同直径的搅拌头2的锁紧。装夹内径在Φ3mm～Φ45mm范围内可调，从而满足1mm～30mm厚铝合金、镁合金和铜等材料或者产品的搅拌摩擦焊接需要。

为便于对搅拌头2的冷却，在刀柄1内设冷却液流通管道10，从而在搅拌摩擦焊接过程中，通过冷却液的散热，降低搅拌头在使用过程中的热量堆积，从而提高搅拌头的使用寿命，进一步节约搅拌头的使用成本。

如图8和图11所示，为便于与机床主轴4的对接，所述刀柄1上还设置有用于与机床主轴4连接的连接盘12，连接盘12上设置有连接孔16。从而通过螺栓6固定在主轴4上，为便于安装时定位，以及限制转动，所述连接盘12上设有定位槽17；本例中定位槽17为相对设置的两个，位于所述连接盘12外圆周上，连接时通过主轴4和定位槽17内设置的定位键5定位，通过螺栓6锁紧。

为了延长搅拌头2的使用寿命，搅拌针22与轴肩体21的连接处C圆弧过渡。

本发明的有益效果是：本发明一方面搅拌头2与刀柄1形成可拆卸连接，便于搅拌头2磨损后整体更换；另一方面改变了搅拌头2结构，搅拌头2由轴肩体21和搅拌针22两部分组成，搅拌头2依靠轴肩体21后部与刀柄1直接连接，并且由于搅拌头2取消了体积较大的过渡部分和连接部分，搅拌头2整体尺寸大幅减小，相对于传统的搅拌头2，大大降低了成本，节约了资源。

通过锁紧螺栓3固定搅拌头2，可以实现装夹直径的调节，从而适应性不同直径的搅拌头2。装夹内径在Φ3mm～Φ45mm范围内可调，从而满足1mm～30mm厚铝合金、镁合金和铜等材料或者产品的搅拌摩擦焊接需要。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。