带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置的制作方法

1.本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，尤其是涉及一种带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置。


背景技术：

2.搅拌摩擦焊接技术自从发明以来，一直在被深入的研究和广泛应用，在研究与应用的过程中，搅拌摩擦焊接技术也不断的在完善。众所周知，搅拌摩擦焊焊接完成后，在工件上会留下一个凹坑，称作匙孔。
3.搅拌摩擦焊接在焊接时，搅拌头轴线与焊缝所在平面的法线方向需要存在有一个3-5
°
左右的工艺倾角，若工艺倾角太大，搅拌头轴肩前沿部分与工件接触面会减少，不利于工件材料的流动；若工艺倾角太小，则容易形成飞边，搅拌针后面由于材料过少及压紧力小就会形成空洞，从而达不到焊接要求。
4.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有技术中的可回抽搅拌摩擦焊装置，可靠性比较低，结构存在不稳定性，且更为重要的是，为了使得搅拌头能够回抽减少匙孔，可回抽搅拌摩擦焊装置的回抽结构与工作台是垂直的，即与工件垂直(此时工艺倾角为0
°
)，参见图1所示，为了保证形成上述倾角，只适用于焊接环形焊缝100零件，且起始点只能设置在最高点a点以下的部分，如图1中的b点。
5.因此，现有技术中的可回抽搅拌摩擦焊装置，由于搅拌摩擦焊装置的回抽结构始终与工作台垂直，为了保证焊接质量，只能对环形焊缝进行焊接。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置，以解决现有技术中存在的为了保证焊接质量，现有技术中的可回抽搅拌摩擦焊装只能对环形焊缝进行焊接的技术问题；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。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
8.本实用新型提供的一种带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置，包括静支架、回抽驱动机构、位置调节组件和具有搅拌针的主轴组件，其中：
9.所述回抽驱动机构与所述主轴组件传动连接，用于带动所述搅拌针沿竖直方向往复移动；
10.所述主轴组件上设置有转动部位和移动部位，所述转动部位与所述静支架之间通过转轴组件转动连接，所述移动部位与所述静支架之间通过所述位置调节组件相连接，所述位置调节组件能调节所述移动部位与所述静支架之间的间隔距离，进而使所述主轴组件以所述转轴组件为轴心转动，以调节所述主轴组件相对于工件的角度。
11.优选的，所述转轴组件包括转轴体和轴套，其中：
12.所述转轴体将所述主轴组件上的所述转动部位和所述静支架转动连接，所述轴套
位于所述转轴体的两端。
13.优选的，所述移动部位设置在所述转动部位的上方，所述移动部位包括挂耳，所述位置调节组件连接所述挂耳和所述静支架。
14.优选的，所述位置调节组件包括螺杆、第一调节螺母和第二调节螺母，其中：
15.所述螺杆将所述移动部位和所述静支架转动连接，所述第一调节螺母、所述第二调节螺母均螺纹连接于所述螺杆上，且两者分别由所述移动部位的两侧抵靠在所述移动部位上。
16.优选的，所述主轴组件还包括有主轴本体、拉杆和套筒，其中：
17.所述套筒套设在所述主轴本体外，所述主轴本体与所述套筒转动连接，所述移动部位和所述转动部位均设置于所述套筒上；
18.所述拉杆的至少部分位于所述主轴本体的内腔中，并随所述主轴本体可转动的设置；所述搅拌针连接于所述拉杆的下端。
19.优选的，所述主轴本体的下端连接有轴肩，所述回抽驱动机构包括移动部，所述移动部与所述拉杆转动连接，且所述移动部能带动所述拉杆在所述主轴本体的内腔中沿竖直方向往复直线运动，以带动所述搅拌针上升和下降。
20.优选的，所述回抽驱动机构包括固定在回抽支架上的驱动装置和螺旋升降机，其中：
21.所述回抽支架与所述套筒固定连接，所述驱动装置与所述螺旋升降机驱动连接，所述螺旋升降机的丝杆作为所述移动部，并与所述拉杆的上端转动连接。
22.优选的，所述回抽支架内存在滑轨，所述拉杆的上端与所述移动部通过轴承连接，所述轴承位于一轴承座内，所述轴承座与所述滑轨在竖直方向上滑动连接。
23.优选的，所述主轴本体的下端连接有刀柄，所述轴肩与所述刀柄连接，所述刀柄与所述拉杆通过花键副连接，所述搅拌针与所述拉杆可拆卸连接，所述轴肩和所述搅拌针能随所述主轴同步转动。
24.优选的，所述搅拌摩擦焊主轴头还包括有转动驱动机构，所述转动驱动机构包括电机和皮带轮，其中：
25.所述主轴本体和所述电机的输出轴上均设置有皮带轮，所述电机的输出轴与所述主轴本体之间通过皮带传动，所述电机转动时能带动所述主轴本体转动
26.本实用新型提供的带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：上述回抽驱动机构与所述主轴组件传动连接，用于带动所述搅拌针沿竖直方向往复移动，当搅拌针上升时，即搅拌针回抽，仅轴肩与软化材料接触，且转动的轴肩将带有匙孔的软化材料搅拌，利于消除匙孔；且位置调节组件能调节主轴组件上移动部位与静支架之间的间隔距离，使主轴组件以转轴组件为轴心转动，从而调节主轴组件相对于工件的角度，从而满足焊缝的质量要求。上述装置实现了可回抽的搅拌摩擦焊装置中主轴组件的倾角调节，使可回抽的搅拌摩擦焊装置可以焊接直线焊缝，而不仅限于环形焊缝，扩大了应用范围。
附图说明
27.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。
28.图1是现有技术中可回抽的搅拌摩擦焊装置对环形工件焊接时的示意图；
29.图2是带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置的侧视图；
30.图3是带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置的正视图；
31.图4是图3中a-a处的剖面结构示意图；
32.图5是拉杆与刀柄、主轴的配合结构示意图；
33.图中100、焊缝；1、搅拌针；2、轴肩；3、主轴本体；4、套筒；5、静支架；8、滑轨；10、螺母；11、螺旋升降机；12、驱动装置；13、回抽支架；14、轴承；15、拉杆；16、锁紧螺母；17、电机；18、皮带；19、皮带轮；20、刀柄；21、辅助螺母；22、花键副；23、转轴体；24、轴套；25、压块；26、螺杆；27、第一调节螺母；28、第二调节螺母；29、挂耳。
具体实施方式
34.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。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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设备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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.现有技术中为了使得搅拌头能够回抽减少匙孔，可回抽搅拌摩擦焊装置的回抽结构与工作台是垂直的，即与工件垂直(此时工艺倾角为0
°
)，参见图1所示，为了保证形成上述倾角，只适用于焊接环形焊缝100的零件，且起始点只能设置在最高点a点以下的部分，如图1中的b点。因此，现有技术中的可回抽搅拌摩擦焊装置，由于搅拌摩擦焊装置的回抽结构始终与工作台垂直，为了保证焊接质量，只能对环形焊缝100进行焊接。
38.针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置，实现了可回抽的搅拌摩擦焊装置中主轴组件的倾角调节，使可回抽的搅拌摩擦焊装置可以焊接直线焊缝，而不仅限于环形焊缝，扩大了应用范围。
39.下面结合图1-图5对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
40.实施例一
41.如图2-图5所示，本实施例提供了一种带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置，包括静支架5、回抽驱动机构、位置调节组件和具有搅拌针1的主轴组件，其中：回抽驱动机构与主轴组件传动连接，用于带动搅拌针1沿竖直方向往复移动；主轴组件上设置有转动部位和移动部位，转动部位与静支架5之间通过转轴组件转动连接，移动部位与静支架5之间通过位置调节组件相连接，位置调节组件能调节移动部位与静支架5之间的间隔距离，进而使主轴组件以转轴组件为轴心转动，以调节主轴组件相对于工件的角度。
42.本实施例的带倾角的可回抽搅拌摩擦焊装置，上述回抽驱动机构与主轴组件传动连接，用于带动所述搅拌针1沿竖直方向往复移动，当搅拌针1上升时，即搅拌针1回抽，仅轴肩2与软化材料接触，且转动的轴肩2将带有匙孔的软化材料搅拌，利于消除匙孔；且位置调节组件能调节主轴组件上移动部位与静支架5之间的间隔距离，使主轴组件以转轴组件为轴心转动，从而调节主轴组件相对于工件的角度，从而满足焊缝的质量要求。上述装置实现了可回抽的搅拌摩擦焊装置中主轴组件的倾角调节，使可回抽的搅拌摩擦焊装置可以焊接直线焊缝，而不仅限于环形焊缝，扩大了应用范围。
43.作为可选的实施方式，参见图2-图3所示，转轴组件包括转轴体23和轴套24，其中：转轴体23将主轴组件上的转动部位和静支架5转动连接，轴套24位于转轴体23的两端，压块25与静支架5相连接，并与转轴体23转动连接。
44.当位置调节组件调节主轴组件上移动部位与静支架5之间的间隔距离时，主轴组件以转轴体23为轴心转动，转动至合适的角度后，固定位置调节组件，从而使主轴组件的搅拌针1与工件上焊缝所在平面的法线方向之间形成合适范围的工艺倾角，保证焊接质量。
45.作为可选的实施方式，参见图2和图3所示，移动部位设置在转动部位的上方，移动部位包括挂耳29，位置调节组件连接挂耳29和静支架5。
46.上述挂耳29的结构便于设置位置调节组件，从而实现静支架5与主轴组件的连接和位置调节。
47.本实施例中提供了一种位置调节组件的具体实施方式，参见图2-图3所示，位置调节组件包括螺杆26、第一调节螺母27和第二调节螺母28，其中：螺杆26将挂耳29和静支架5连接，具体的，螺杆26与静支架5之间通过一转轴转动连接，第一调节螺母27、第二调节螺母28均螺纹连接于螺杆26上，且两者分别由移动部位(挂耳29)的两侧抵靠在移动部位(挂耳29)上。
48.当需要增大搅拌针1轴线与焊缝所在平面的法线之间的工艺夹角时，参见图2，拧松第二调节螺母28，将第二调节螺母28向背离静支架5的方向拧动，推动挂耳29始终紧贴第二调节螺母28，并不断旋动第一调节螺母27，使第一调节螺母27向靠近第二调节螺母28的方向移动，并紧贴挂耳29的另一侧，这样，主轴组件与静支架5之间的倾角增大，即搅拌针1轴线与焊缝所在平面的法线之间的工艺夹角增大。
49.当需要减小搅拌针1轴线与焊缝所在平面的法线之间的工艺夹角时，参见图2，拧松第一调节螺母27，将第一调节螺母27向靠近静支架5的方向拧动，推动挂耳29始终紧贴第一调节螺母27，并不断旋动第二调节螺母28，使第二调节螺母28向靠近第一调节螺母27的方向移动，并紧贴挂耳29的另一侧，这样，主轴组件与静支架5之间的倾角减小，即搅拌针1轴线与焊缝所在平面的法线之间的工艺夹角减小。
50.上述结构，实现了可回抽式搅拌摩擦焊装置中主轴组件的倾角可调节，即，搅拌针
1轴线与焊缝所在平面的法线之间的工艺夹角可调节，其上述工艺夹角能够在适宜的大小范围内，从而保证焊接质量，能够对直线焊缝进行焊接。
51.实施例二
52.本实施例是在上述实施例一的基础上进行的改进，本实施例中提供了一种回抽驱动机构与主轴组件传动连接的具体实施方式，从而实现搅拌针1沿竖直方向能够往复移动，当搅拌针1上升回抽时消除匙孔。
53.参见图3和图4，本实施例的主轴组件还包括有主轴本体3、拉杆15和套筒4，其中：套筒4套设在主轴本体3外，主轴本体3与套筒4转动连接，移动部位和转动部位均设置于套筒4上；拉杆15的至少部分位于主轴本体3的内腔中，并随主轴本体3可转动的设置；搅拌针1连接于拉杆15的下端；主轴本体3的下端连接有轴肩2，回抽驱动机构包括移动部，移动部与拉杆15转动连接，且移动部能带动拉杆15在主轴本体3的内腔中沿竖直方向往复直线运动，以带动搅拌针1上升和下降。
54.上述拉杆15即能够随主轴本体3进行转动，又能够在移动部的带动下相对于主轴本体3在竖直方向上往复直线运动，从而带动搅拌针1的上升、下降。上述结构，在主轴本体3的内腔中设置了拉杆15，拉杆15与搅拌针1连接，回抽驱动装置12的移动部与拉杆15转动连接，不影响拉杆15随主轴本体3转动，且移动部能带动拉杆15在主轴本体3的内腔中沿竖直方向往复直线运动，并带动搅拌针1上升和下降，当搅拌针1上升时，即搅拌针1回抽，仅轴肩2与软化材料接触，且转动的轴肩2将带有匙孔的软化材料搅拌，利于消除匙孔。
55.作为可选的实施方式，参见图3、图4，回抽驱动机构包括固定在回抽支架13上的驱动装置12和螺旋升降机11，其中：回抽支架13与套筒4固定连接，驱动装置12与螺旋升降机11驱动连接，螺旋升降机11的丝杆作为移动部，并与拉杆15的上端转动连接。
56.驱动装置12可以为电机17，螺旋升降机11为现有的成熟技术，在此对其结构不做赘述，可采用sja系列螺旋升降机11。螺旋升降机11主要包括蜗轮、蜗杆、箱体、轴承、丝杆等零部件，工作原理为：电机17驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮减速旋转，蜗轮内腔加工内螺纹，驱动丝杆上下移动，由于内部有蜗轮蜗杆，丝杆的减速作用，达到放大推力的作用。本实施例中螺旋升降机11的丝杆作为上述移动部与拉杆15的上端转动连接，丝杆上下移动时能够带动拉杆15在主轴本体3内上下移动，且同时拉杆15能够随主轴本体3相对于丝杆转动，丝杆不会影响拉杆15的转动。
57.作为可选的实施方式，参见图4，回抽支架13内存在滑轨8，拉杆15的上端与移动部通过轴承14连接，轴承14位于一轴承座内，锁紧螺母16装在拉杆15上固定轴承14，轴承座与滑轨8在竖直方向上滑动连接。螺旋升降机11输出端(丝杆下端)通过螺母10与轴承座上端盖连接，轴承座上端盖与轴承座上端连接，轴承座上端盖与轴承座下端盖配合将轴承14封堵在轴承座内。
58.拉杆15与移动部之间通过轴承14转动连接，使移动部(螺旋升降机11的丝杆)上下移动时能够带动拉杆15在主轴本体3内上下移动，且同时拉杆15能够随主轴本体3相对于丝杆转动。轴承14固定在轴承座内，轴承座与滑轨8滑动连接，通过滑轨8防止拉杆15运动偏移，保证拉杆15在竖直方向上的运动精度。
59.本实施例的搅拌针1能够随拉杆15向上移动至不低于轴肩2的位置，这样，搅拌针1回抽，轴肩2部位与软化后的金属材料接触并对金属材料进行搅拌，将匙孔消除。
60.为了提高搅拌摩擦焊主轴头的自动化程度，作为可选的实施方式，本实施例的搅拌摩擦焊主轴头还包括有：位移传感器，用于检测搅拌针1在竖直方向上的位移；控制单元，与位移传感器和驱动装置12电连接，用于在接收到位移传感器传递的实际位移信号时与设定位移大小比较，并用于在实际位移大小达到设定位移时，控制驱动装置12停止运行。具体的，上述位移传感器可以为光栅尺，光栅尺为本领域内的成熟技术，在此对其结构不做赘述。具体的，光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床固定部件上，如回抽支架13上，光栅读数头装在机床活动部件上，如本实施例的拉杆15上，指示光栅装在光栅读数头中。控制单元包括控制器，如预存有设定程序的单片机。具体的，如当搅拌针1在上升3mm时能够保证轴肩2对软化的金属材料搅拌，消除焊缝，则将设定位移设置为3mm，位移传感器将搅拌针1的实际位移大小实时传输至控制单元，当位移传感器传送来的搅拌针1的实际位移大小为3mm时，与设定位移相等，此时控制单元发送停止运行的信号给驱动装置12，驱动装置12停止运动。上述位移传感器、控制单元与驱动装置12电连接的结构，大大提高了搅拌摩擦焊主轴头的自动化程度。
61.作为可选的实施方式，参见图4和图5所示，本实施例中主轴本体3与轴肩2的连接结构为：主轴本体3的下端连接有刀柄20，轴肩2与刀柄20连接，具体的，参见图4，轴肩2装在刀柄20上顶丝固定，辅助螺母21装在刀柄20上，搅拌针1穿过轴肩2与拉杆15螺纹连接。且参见图4所示，刀柄20与拉杆15通过花键副22连接，搅拌针1与拉杆15可拆卸连接，具体的，搅拌针1穿过轴肩2与拉杆15螺纹连接，以方便搅拌针1拆卸更换，轴肩2和搅拌针1能随主轴本体3同步转动。
62.本实施例中还示出了带动主轴本体3转动的一种具体实施方式，参见图4所示，搅拌摩擦焊主轴头还包括有转动驱动机构，转动驱动机构包括电机17和皮带轮19，其中：主轴本体3和电机17的输出轴上均设置有皮带轮19，电机17的输出轴与主轴本体3之间通过皮带18传动，电机17转动时能带动主轴本体3转动。电机17转动，并将动力通过皮带18传动至主轴本体3，从而带动主轴本体3以自身轴线为轴心转动，同时主轴本体3通过花键副22带动拉杆15同步转动。
63.具体工作时：电机17通过皮带18驱动主轴本体3旋转，主轴本体3旋转时，轴肩2与搅拌针1随刀柄20同步旋转。驱动装置12驱动螺旋升降机11做直线运动，螺旋升降机11通过轴承座带动拉杆15做直线运动，拉杆15与刀柄20通过花键副22配合，搅拌针1与拉杆15螺纹连接，这样通过螺旋升降机11在竖直方向上直线运动，带动搅拌针1在旋转运动的同时，做直线运动。
64.具体的，在对焊缝进行焊接时，搅拌针1位于焊缝内。当焊接完成时，螺旋升降机11使拉杆15上升，从而带动搅拌针1上升，此时轴肩2仍然与软化的金属材料接触，轴肩2与软化的金属材料接触，使软化的金属材料能够填充匙孔，从而消除匙孔。
65.在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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实用新型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。
67.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。