[实用新型]搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头

说明书

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊接领域，具体涉及一种适用于搅拌摩擦焊机床，实现大厚度、无匙孔搅拌摩擦焊接的搅拌针与轴肩差速旋转并且搅拌针可回抽的搅拌摩擦焊主轴头。 

背景技术

自从搅拌摩擦焊发明以来，搅拌摩擦焊技术得到广泛的关注和深入的研究，特别是针对铝合金材料，世界范围的研究机构学校以及大公司都对此进行了深入细致的研究和工程应用开发，并且在诸多工业制造领域得到了成功应用。但在实际工程应用中，传统的搅拌摩擦焊往往存在以下两方面的缺陷： 

（1）“匙孔”问题：在环形焊缝搅拌摩擦焊遇到的一个难题,就是焊缝尾端“匙孔”的消除。通常长直焊缝可以用“引焊板”来消除焊接尾端“匙孔”，但是环形焊缝“匙孔”的消除就不容易用引焊的方法来消除。 

（2）焊接厚度较大时的焊缝过热问题：搅拌摩擦焊80%以上的摩擦产热源于轴肩与被焊材料的摩擦。传统的搅拌摩擦焊在焊接厚度较大时搅拌针与轴肩一起高速旋转，很容易造成焊缝过热、飞边、毛刺、表面起皮等问题。但若轴肩不旋转而搅拌针高速旋转，此时需要很大的下压力，并且搅拌头前进阻力较大。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头，以解决现有技术中搅拌摩擦焊易产生“匙孔”以及焊缝过热而影响焊接质量的技术问题。 

为达到上述目的，本实用新型提供一种搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头，与摩擦搅拌焊机床连接，包括：主轴电机、回抽电机、主轴、回抽轴、轴肩转 轴、轴肩、搅拌针、滚珠丝杠、丝杠螺母、轴肩电机、同步带组件、联轴器组件和锥齿轮副组件，主轴电机通过同步带组件连接至主轴；回抽轴穿设于主轴且与主轴连接，其一端连接搅拌针，另一端通过联轴器组件连接回抽电机；滚珠丝杠一端与联轴器组件连接，另一端与丝杠螺母连接，丝杠螺母与机架连接；轴肩转轴同轴心套接至主轴外表面且与轴肩连接，轴肩电机通过锥齿轮副组件与轴肩转轴连接。 

依照本实用新型较佳实施例所述的搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头，该同步带组件进一步包括：第一同步带轮、同步带和第二同步带轮，第一同步带轮与主轴电机连接，第二同步带轮与主轴连接，同步带分别与第一同步带轮和第二同步带轮连接。 

依照本实用新型较佳实施例所述的搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头，该联轴器组件进一步包括：第一传动齿轮、第二传动齿轮和转接套，所述转接套分别与所述回抽轴和滚珠丝杠连接，所述第二传动齿轮与所述转接套套接连接，所述第一传动齿轮分别与所述回抽电机和第二传动齿轮同轴连接。 

依照本实用新型较佳实施例所述的搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头，该回抽轴与主轴花键连接。 

依照本实用新型较佳实施例所述的搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头，上述搅拌针的回抽范围最高可达30mm。 

本实用新型采用电传动和机械传动相结合的方式，同时实现轴肩和搅拌针的差速旋转和搅拌针的回抽，并且无需额外附加动力源，成本低、操作方便。 

轴肩转轴为空心轴结构，中间穿主轴，通过轴承安装在机架上，两者同轴心但没有传动连接。差速旋转功能的实现由轴肩电机通过第一锥齿轮副和第二锥齿轮副两级减速，将动力传递到轴肩转轴上，带动安装在轴肩转轴端面上的轴肩转动。由于主轴电机和轴肩电机分开单独控制，通过调节轴肩电机的转速，就可以实现不同焊接工况下对搅拌针和轴肩的转速差要求，从而降低摩擦产热，有效避免因焊缝过热造成的焊接质量问题。 

回抽轴中部与主轴通过花键连接，并且主轴为空心轴内部穿回抽轴两者同轴心，所以主轴和回抽轴间既可以做同步转动，也可以做轴向相对运动，安装在回抽轴上的搅拌针既可以在主轴电机带动下与主轴同步旋转，又可以在回抽电机的带动下，实现搅拌针伸出部分的长短变化。搅拌针回抽功能的实现是通过回抽电机带动第一传动齿轮和第二 传动齿轮，再到转接套，将动力传递到滚珠丝杠上，由于丝杠螺母固定在机架上，滚珠丝杠在丝杠螺母内边旋转边作轴向移动，然后通过转接套带动回抽轴轴向移动。搅拌针的回抽范围最高可达30mm，即本装置在焊接板材厚度不大于30mm时，可以实现搅拌头的回抽，从而在焊接环缝时，消除“匙孔”。 

综上所述，与现有技术相比，本实用新型同时实现了轴肩和搅拌针的差速旋转和搅拌针的回抽，有效提高了焊接质量，并且具有成本低、操作方便的优点。 

附图说明

图1为本实用新型搅拌针与轴肩差速旋转的回抽式搅拌摩擦焊主轴头的结构示意图； 

图2为本实用新型实施例的回抽轴与滚珠丝杠的连接示意图。 

具体实施方式