一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置及方法

本发明涉及焊接，尤其涉及一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置及方法。

背景技术：

1、摩擦焊是一类能够获得良好冶金结合和力学性能的焊接接头的固相焊接技术，可焊接材料范围广、生产效率高，被广泛应用于航空航天、机械制造、石油钻探和汽车制造等领域。其中，针对非回转体工件产生了一种第三体或中间件摩擦焊接方法，发明专利zl202210108261.x公开了一种中间件旋转钢轨摩擦焊接装置，通过两侧面与钢轨端面接触的中间件旋转解决了长钢轨做高速相对运动的难题，能够实现高效、高质量的钢轨固相焊接，相比熔化焊，具有充分的技术优势。

2、作为焊接后必要的工艺环节，目前的中间件旋转钢轨摩擦焊接方法及设备尚未对焊接后的飞边和中间件周边余料去除提出系统性的方法，难以直接应用于大批量工业生产。由于中间件需以钢轨包络圆的方式完全覆盖钢轨的非回转截面，同时为稳定夹持和驱动其旋转，中间件周边需进一步留出足够裕量，对于这种中间件旋转摩擦焊，焊接后所需去除的盘状中间件余料和飞边通常具有较大的周长和厚度。此外，相较于闪光焊、气压焊和铝热焊等焊接方式，摩擦焊接后的中间件余料和所产生飞边的去除温度更低，材料的剪切强度更高。若单一使用推瘤刀这种传统的应用于闪光焊、气压焊和铝热焊的推瘤方式，则需要较大的推除力，且无法将推除后的中间件环状余料和飞边从钢轨上直接取下，难以顺利将飞边和中间件余料去除。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为达到上述目的，本发明提出了一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，包括：

3、机身，所述机身包括用于承载和固定钢轨两端的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第二部分之间固定设置有导轨；

4、切割组件，所述切割组件固定设置于所述导轨朝向机身第一部分的一端上，以使对第三摩擦体焊接后中间件的余料和飞边进行切割作业；

5、推除组件，所述推除组件可移动设置于所述导轨朝向机身第二部分的一端上，以使对第三摩擦体焊接后中间件的余料和飞边进行推除作业。

6、本发明能够一次性自动去除摩擦焊后中间件的多余部分和飞边，完善了第三体摩擦焊的生产流程，提高了生产效率，同时采用切割与分段推除相结合的方式，减小了低温、大截面中间件余料和飞边去除时所需推力，有效降低了设备吨位。且设备结构紧凑简洁，对前后工序以及各种长棒类旋转对称和非对称工件均具有良好的适应性。

7、可选地，所述第一部分上以及所述第二部分上均设置有机架，两个所述机架内部均贯穿设置有用于容纳钢轨的固定腔，所述固定腔的贯穿方向与所述导轨长度方向相同设置，且两个固定腔正对设置，每个所述机架侧壁上贯穿设置有若干组夹紧油缸，以使从钢轨两侧对钢轨夹紧固定，所述夹紧油缸朝向钢轨一侧的伸缩端设置有用于夹紧钢轨的夹具。

8、进一步地，所述第一部分背离机身第二部分一端设置有支撑臂，所述支撑臂的端部设置有用于支撑钢轨的支撑滚轮。

9、进一步地，所述第二部分对应机架背离机身第一部分一端设置有承载平台，所述承载平台上设置有用于对钢轨位置进行限位的限位块，所述机架与所述限位块之间设置有与所述钢轨抵接的摩擦滚轮，所述摩擦滚轮通过旋转轴固定连接于所述承载平台上，且所述摩擦滚轮传动连接有驱动电机。

10、进一步地，所述切割组件包括固定设置在所述导轨上的机械臂，所述机械臂包括依次连接的第一转动关节、第二转动关节以及第三移动关节，所述第三移动关节末端固定设置有等离子弧割枪。

11、进一步地，所述推除组件包括：

12、刀架，所述刀架可滑移设置于所述导轨朝向机身第二部分一端，所述刀架上设置有供所述钢轨穿过的推除孔；

13、分体式推除刀，所述分体式推除刀包括对称设置于所述推除孔两侧的第一刀体和第二刀体，且所述第一刀体与所述第二刀体均与所述刀架可滑移连接设置，所述第一刀体和第二刀体相对的两侧面上均设置有用于推除钢轨飞边的推除刀口；

14、锁紧油缸，所述锁紧油缸的底座端以及输出端分别与所述第一刀体以及所述第二刀体固定连接设置，以使所述第一刀体与第二刀体在推除作业中保持抵接锁紧状态；

15、推除油缸，所述推除油缸固定设置于所述第二部分的机架上，且所述推除油缸的输出端穿过所述第二部分的机架与所述刀架固定连接，用以控制所述刀架在所述导轨上的移动。

16、进一步地，每个推除刀口均为中间凹陷、两侧凸起的阶梯型刀口，两个推除刀口正对设置且第一刀体与第二刀体抵接后两个推除刀口形成符合钢轨横截面外轮廓的推除刀孔。

17、本申请还提供一种摩擦焊中间件余料和飞边去除方法，包括如下步骤：

18、s1、通过驱动电机带动摩擦滚轮带动钢轨插入第一刀体、第二刀体的推除刀口内，将待处理的钢轨和中间件送入指定位置；

19、s2、完成钢轨送入后，控制夹紧油缸从钢轨的两侧将钢轨夹紧，以使钢轨保持在待加工位置；

20、s3、控制切割组件对中间件余料和飞边进行切割作业；

21、s4、控制推除组件对完成切割作业后的中间件进行推除作业，将经过切割的中间件余料部分及飞边完全推除；

22、s5、完成推除作业后，控制切割组件以及推除组件退位至初始位置，为下一次对中间件余料和飞边进行切割及推除做准备；

23、s6、夹紧油缸后退至初始位置以松开钢轨，将钢轨移出。

24、进一步地，所述s3中，切割作业进行时，使等离子弧割枪靠近中间件一侧表面，并在中间件余料和飞边切割出自中间件外缘至接近钢轨表面的割口。

25、进一步地，所述s4中，完成s3中割口切割后，移出等离子弧割枪，将钢轨上的分体式推除刀锁紧，之后沿钢轨轴线，控制推除油缸向中间件方向推动刀架。

26、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，其特征在于，所述第一部分上以及所述第二部分上均设置有机架，两个所述机架内部均贯穿设置有用于容纳钢轨的固定腔，所述固定腔的贯穿方向与所述导轨长度方向相同设置，且两个固定腔正对设置，每个所述机架侧壁上贯穿设置有若干组夹紧油缸，以使从钢轨两侧对钢轨夹紧固定，所述夹紧油缸朝向钢轨一侧的伸缩端设置有用于夹紧钢轨的夹具。

3.如权利要求1所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，其特征在于，所述第一部分背离机身第二部分一端设置有支撑臂，所述支撑臂的端部设置有用于支撑钢轨的支撑滚轮。

4.如权利要求1所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，其特征在于，所述第二部分对应机架背离机身第一部分一端设置有承载平台，所述承载平台上设置有用于对钢轨位置进行限位的限位块，所述机架与所述限位块之间设置有与所述钢轨抵接的摩擦滚轮，所述摩擦滚轮通过旋转轴固定连接于所述承载平台上，且所述摩擦滚轮传动连接有驱动电机。

5.如权利要求1所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，其特征在于，所述切割组件包括固定设置在所述导轨上的机械臂，所述机械臂包括依次连接的第一转动关节、第二转动关节以及第三移动关节，所述第三移动关节末端固定设置有等离子弧割枪。

6.如权利要求1所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，其特征在于，所述推除组件包括：

7.如权利要求6所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，其特征在于，每个推除刀口均为中间凹陷、两侧凸起的阶梯型刀口，两个推除刀口正对设置且第一刀体与第二刀体抵接后两个推除刀口形成符合钢轨横截面外轮廓的推除刀孔。

8.一种摩擦焊中间件余料和飞边去除方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除方法，其特征在于，所述s3中，切割作业进行时，使等离子弧割枪靠近中间件一侧表面，并在中间件余料和飞边切割出自中间件外缘至接近钢轨表面的割口。

10.如权利要求8所述的一种摩擦焊中间件余料和飞边去除方法，其特征在于，所述s4中，完成s3中割口切割后移出等离子弧割枪，将钢轨上的分体式推除刀锁紧，之后沿钢轨轴线，控制推除油缸向中间件方向推动刀架。

技术总结
本发明公开了一种摩擦焊中间件余料和飞边去除装置，包括：机身，机身包括用于承载和固定钢轨两端的第一部分和第二部分，第一部分与第二部分之间固定设置有导轨；切割组件，切割组件固定设置于导轨朝向机身第一部分的一端上，以使对第三摩擦体焊接后中间件的余料和飞边进行切割作业；推除组件，推除组件可移动设置于导轨朝向机身第二部分的一端上，以使对第三摩擦体焊接后中间件的余料和飞边进行推除作业。本发明能够一次性自动去除摩擦焊后中间件的多余部分和飞边，完善了第三体摩擦焊的生产流程，提高了生产效率，同时采用切割与分段推除相结合的方式，减小了低温、大截面中间件余料和飞边去除时所需推力，有效降低了设备吨位。

技术研发人员：朱志明,谢佳琪,张晗
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15