[发明专利]五轴三维轨迹搅拌摩擦焊接系统

权利要求书

1.一种基于龙门式框架结构的五自由度搅拌摩擦焊接设备；该装置包括：五轴数控搅拌摩擦焊机床本体，五个运动轴中有三个位平动轴和两个位旋转轴，平动轴的作用在于带动搅拌针运动，确定其在机床行程空间中的位置和运动轨迹；两个旋转轴通过位置组合，实现搅拌针方向的调整和姿态变换的控制；本发明设备上安装有用于控制整机机械系统和控制系统的控制器；焊接装置上可安装不同规格的搅拌针，待焊工件可任意放置在机床滑台上，通过调整控制控制中的相关参数来描述待焊轨迹在机床坐标系中的设置，实现在机床行程空间内对任意三维轨迹的焊接；在焊接前，需要操作者输入具有搅拌针位置信息和焊接工艺信息的焊机控制程序；焊接过程中，搅拌针沿焊接指令制定的轨迹运动，同时，在开启搅拌针位置实时调整功能，可以在搅拌针运动过程中，实现对搅拌针位置沿主轴方向进行调整，以适应实际焊接轨迹与预定轨迹之间的偏差；通过电主轴提供的高速旋转旋动，搅拌针和待焊工件在沿焊接轨迹行进间发生相互作用，实现三维轨迹搅拌摩擦焊的实施。

2.根据权利要求1所述的机床系统，其特征在于，搅拌针的姿态调整装置由具有两个旋转自由度的旋转工作头实现，这两个旋转轴的轴线相互垂直布置，其驱动装置采用由伺服电机驱动的二次包络环面蜗杆来带动旋转轴旋转，此蜗杆具有动时接触齿数多，使每一接触点的载荷较小；传动时润滑条件好；齿面接触应力小，传动承载能力大，传动效率高，定位精度好的特点；同时，机构结构紧凑，自身刚度好。

3.根据权利要求1所述的机床系统，其特征在于，在焊接过程中，搅拌针沿当前主轴轴线方向的位置可实时进行调整，调整量通过外部输入设备实时输入到控制器当中；并且此功能可通过特定的开关打开或者关闭。