[发明专利]一种搅拌摩擦焊自动换刀系统有效
申请号: | 202110279664.6 | 申请日: | 2021-03-16 |
公开(公告)号: | CN113134676B | 公开(公告)日: | 2022-11-08 |
发明(设计)人: | 万龙;刘景麟;黄永宪 | 申请(专利权)人: | 哈尔滨工业大学 |
主分类号: | B23K20/12 | 分类号: | B23K20/12;B23K20/26 |
代理公司: | 北京鼎承知识产权代理有限公司 11551 | 代理人: | 张泉锰;赖庆梧 |
地址: | 150006 黑龙*** | 国省代码: | 黑龙江;23 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 搅拌 摩擦 自动 系统 | ||
本发明涉及搅拌摩擦焊技术领域,具体涉及一种可自动换刀的主轴系统,自动换刀系统及一种可自动换刀的焊接方法。其中的主轴系统中,通过在刀柄和轴套处设置电磁铁结构,通过刀柄控制开关、轴套控制开关控制各自电磁铁结构中电流的通断,从而控制电磁吸力的产生和消失,达到自动吸合或拆卸搅拌头或静止轴肩的目的,节约了更换刀具时间,而且避免人工换刀过程中可能遇到的危险。此种结构设计简单,操作方便,且无需设计专门的接合工具,提高了工作效率。
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊接的技术领域,具体涉及一种搅拌摩擦焊自动换刀系统。
背景技术
搅拌摩擦焊经过数十年发展,已由当初只能完成单一的平板直线焊接发展可以实现复杂零件和/或复杂轨迹的焊接。但是焊接轨迹复杂后,需要采用不同尺寸及形貌的搅拌头。对于复杂零件的焊接,同一个零件的焊接则需要不同尺寸的静止轴肩或搅拌头。若采用手动更换搅拌头或静止轴肩,一来,焊接结束后,搅拌头和轴肩的温度较高,手动更换对于操作人员存在一定的危险性,二来,若等搅拌头或轴肩冷却后再更换,需要较长时间,不利于生产效率的提升。
另一方面,搅拌摩擦焊接后焊缝两侧会出现飞边缺陷,不仅影响接头美观,而且对焊接接头的使用同样会产生一定的影响。通常焊接后,需要将零件转移到另外的工作台进行铣削加工,去除焊接飞边。这样零件需要进行二次装夹,再加上来回搬运,需要较长的工作时间以及大量的操作人员。
现有技术中,WO2017/115401公开了一种自动更换刀具的方法,通过设计一种搅拌摩擦接合用刀具来自动更换搅拌头。采用此方法,需要设计单独的接合刀具,而且只能更新搅拌头,不能满足搅拌头和静止轴肩都更换,另一方面,此接合刀具具有特定性,即只适用于安装搅拌头,不能适用安装铣刀。后续去除搅拌摩擦焊产生的飞边时,还是需要把焊接工件搬到其他工作平台上进行二次装夹。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于能够方便快捷地实现搅拌摩擦焊接过程中刀具(包括搅拌头、静止轴肩以及铣刀)的自动安装和更换。
为解决上述技术问题,本发明提供一种搅拌摩擦焊自动换刀系统,通过在搅拌摩擦焊主轴系统中的刀柄和/或轴套处设置电磁铁结构,通过控制开关控制电磁铁结构的通断,来实现对搅拌针、铣刀和/或静止轴肩的吸合和拆卸,从而达到自动安装或更换刀具的目的。
本发明提供一种可自动换刀的搅拌摩擦焊主轴系统,包括旋转主轴和刀柄,所述刀柄安装于旋转主轴上;其中,所述刀柄具有刀柄电磁铁结构,所述刀柄电磁铁结构由刀柄控制开关控制通断以实现搅拌头的吸合和拆卸。
特别地,上述可自动换刀主轴系统中,在所述刀柄电磁结构的位置开有环形通电槽;所述环形通电槽外套装有轴承;所述轴承上设有轴承导电槽,所述轴承导电槽用于放置电源线;所述轴承内圈固定有电刷结构,所述电刷结构的刷柄处与所述电源线相接,刷头处与所述环形通电槽接触;所述刀柄电磁结构通过所述环形通电槽、所述轴承导电槽、所述电刷结构、所述电源线与外部电源相连。
上述主轴系统中,所述刀柄具有安装搅拌头的空腔结构,所述空腔结构的水平横截面为多边形。
另外,上述主轴系统中,还包括搅拌头,所述搅拌头夹持柄与刀柄的接触区域为多棱柱结构,所述多棱柱结构的水平横截面与所述刀柄的空腔结构的水平横截面为相同的多边形。
特别地,上述主轴系统中,所述搅拌头与所述刀柄的装配长度为5-50mm。
上述主轴系统中,还包括轴套,所述轴套用于固定静止轴肩,所述轴套下端具有轴套电磁铁结构和通电孔,所述通电孔用于放置所述轴套电磁铁结构的电源线或电线缆,所述轴套电磁铁结构通过所述通电孔与外部电源相连,所述轴套电磁铁结构由轴套控制开关控制通断以实现静止轴肩的吸合和拆卸。
另外,上述主轴系统中,所述轴套与静止轴肩相接的端面具有内凹或者向外突出的第一卡位结构。
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