CN112453681B - 一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，针对现有搅拌摩擦焊主轴技术在焊接结束时，搅拌针在焊缝末端留下一个匙孔，影响工件的成型性能，主轴的整体结构设计复杂，传动链多，模块化较难实现，提供一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴。本发明所述可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，包括电主轴***、回抽机构两部分。电主轴***包含搅拌轴肩、刀柄、前端盖、中空主轴、电主轴外壳、电机转子、电机定子、尾部端盖等。回抽机构包含搅拌针、连接球头、电动缸。本发明的结构简单，可以主要分为两大模块，提高了可靠性和整体性，本发明可以避免搅拌摩擦焊匙孔的产生。

Description

一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊设备领域，具体涉及一种带有回抽功能的搅拌摩擦焊电主轴。
背景技术
搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，于1991年由英国焊接研究所(TWI)发明的，高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，并在搅拌轴肩与搅拌针的搅拌和挤压作用下实现材料的连接。目前大多采用固定式的搅拌头，在焊接结束时，搅拌针在焊缝末端留下一个匙孔，影响工件的成型性能，考虑采用的就是搅拌针回抽的技术来消除匙孔。为实现主轴的回抽功能，部分主轴的整体结构设计复杂，传动链多，模块化较难实现，可靠性有待加强。
发明内容
本发明针对现有搅拌摩擦焊主轴技术存在的不足和缺陷，即焊接结束时，搅拌针在焊缝末端留下一个匙孔，影响工件的成型性能，主轴的整体结构设计复杂，传动链多，模块化较难实现，提供一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴。
本发明采用的技术方案为一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，包括电主轴***、回抽机构两部分。
电主轴***包含搅拌轴肩(1)、刀柄(2)、前端盖(3)、中空主轴(4)、前轴承室(5)、挡圈(6)、角接触球轴承ABCD(7)、螺纹挡圈A(8)、电主轴外壳(9)、电机转子(10)、电机定子(11)、后轴承室(12)、角接触球轴承E(13)、后轴承室端盖(14)、编码器(15)、连接套(16)、螺纹挡圈B(17)、尾部端盖(18)。回抽机构包含搅拌针(19)、回抽结构(20)。
所述角接触球轴承ABCD(7)安装在前轴承室(5)内部，角接触球轴承ABCD(7)后端由螺纹挡圈A(8)锁紧，电机定子(11)安装在电主轴外壳(9)的一端，其右侧面与电主轴外壳(9)的内壁贴紧，电机转子(10)过盈配合安装在中空主轴(4)第四阶梯轴上，且其位置与电机定子(11)紧密配合，角接触球轴承ABCD(7)与中空主轴(4)配合安装，将前轴承室(5)与电主轴外壳(9)另一端的端面通过螺栓固定，前端盖(3)通过螺栓固定在前轴承室(5)的左端面。后轴承室(12)通过螺栓与电主轴外壳(9)的右端面固定，后轴承室(12)的孔内装入角接触球轴承E(13)，且该角接触球轴承E(13)也装配在中空主轴(4)右侧的第一阶梯轴上。后轴承室端盖(14)通过螺栓固定在后轴承室(12)的右端面上，在后轴承室端盖(14)的右端面上固定编码器(15)的部件，编码器(15)的剩余部件安装在中空主轴(4)的右侧第一阶梯轴上，通过螺纹挡圈B(17)对其进行锁紧。连接套(16)的左侧端面通过螺栓与电主轴外壳(9)的右侧外沿固定，尾部端盖(18)通过螺栓与连接套(16)的右侧端面固定，刀柄(2)通过螺栓装配在中空主轴(4)的最左侧端面，搅拌轴肩(1)与刀柄(2)内孔配合安装固定，构成不包含回抽功能的电主轴。由电机转子(10)在通电后转动带动中空主轴(4)高速旋转，使得刀柄(2)和搅拌轴肩(1)一起旋转。回抽结构(20)尾部通过螺栓与尾部端盖(18)，搅拌针(19)与回抽结构(20)通过螺纹完成连接再从搅拌轴肩(1)伸出。所述的电主轴当通电内部的电机转子(10)转动，带动中空主轴(4)高速旋转完成主轴的主要运动功能。所述的回抽机构，由回抽结构(20)完成上下平移的运动，就可以使得搅拌针(19)完成逐渐回抽的功能，进而实现在搅拌摩擦焊中消除匙孔的功能。
本发明与现有的技术相比较，是由外部电机和内部电动缸一起构成了可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，外部电机主要是实现的电主轴的旋转运动，内部的回抽结构与搅拌针相连实现回抽的功能。本发明的结构简单，可以主要分为两大模块，提高了可靠性和整体性，本发明可以避免搅拌摩擦焊匙孔的产生。
附图说明
图1是本发明整体外观图。
图2是本发明的内部结构图。
图中：1为搅拌轴肩、2为刀柄、3为前端盖、4为中空主轴、5为前轴承室、6为挡圈、7为角接触球轴承ABCD、8为螺纹挡圈A、9为电主轴外壳、10为电机转子、11为电机定子、12为后轴承室、13为角接触球轴承E、14为后轴承室端盖、15为编码器、16为连接套、17为螺纹挡圈B、18为尾部端盖、19为搅拌针、20为回抽结构。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明所述可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，包括电主轴***、回抽机构两部分。
电主轴***包含搅拌轴肩(1)、刀柄(2)、前端盖(3)、中空主轴(4)、前轴承室(5)、挡圈(6)、角接触球轴承ABCD(7)、螺纹挡圈A(8)、电主轴外壳(9)、电机转子(10)、电机定子(11)、后轴承室(12)、角接触球轴承E(13)、后轴承室端盖(14)、编码器(15)、连接套(16)、螺纹挡圈B(17)、尾部端盖(18)。回抽机构包含搅拌针(19)、回抽结构(20)。
本发明所述可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，挡圈(6)安装在中空主轴(4)右侧第二阶梯轴上，与第一阶梯轴贴合，角接触球轴承ABCD(7)与挡圈(6)贴合，之后角接触球轴承ABCD(7)安装在前轴承室(5)内部，其后端有螺纹挡圈A(8)锁紧，电机定子(11)安装在电主轴外壳(9)的右端，其右侧面与电主轴外壳(9)的内壁贴紧，电机转子(10)过盈配合安装在中空主轴(4)第四阶梯轴上，且其位置与电机定子(11)紧密配合，角接触球轴承ABCD(7)与中空主轴(4)配合安装，将前轴承室(5)与电主轴外壳(9)左端端面通过螺栓固定，前端盖(3)通过螺栓固定在前轴承室(5)的左端面。后轴承室(12)通过螺栓与电主轴外壳(9)的右端面固定，后轴承室(12)的孔内装入角接触球轴承E(13)，且该角接触球轴承E(13)也装配在中空主轴(4)右侧的第一阶梯轴上。后轴承室端盖(14)通过螺栓固定在后轴承室(12)的右端面上，在后轴承室端盖(14)的右端面上固定编码器(15)的部件，编码器(15)的剩余部件安装在中空主轴(4)的右侧第一阶梯轴上，通过螺纹挡圈B(17)对其进行锁紧。连接套(16)的左侧端面通过螺栓与电主轴外壳(9)的右侧外沿固定，尾部端盖(18)通过螺栓与连接套(16)的右侧端面固定，刀柄(2)通过螺栓装配在中空主轴(4)的最左侧端面，搅拌轴肩(1)与刀柄(2)内孔配合安装固定。这样就构成了不包含回抽功能的电主轴。回抽结构(20)的尾部通过螺栓与尾部端盖(18)固定，搅拌针(19)与回抽结构(20)通过螺纹完成连接再从搅拌轴肩(1)伸出。所述的电主轴当通电内部的电机转子(10)转动，带动中空主轴(4)高速旋转完成主轴的主要运动功能。电机转子(10)在通电后转动带动中空主轴(4)高速旋转，使得刀柄(2)和搅拌轴肩(1)一起旋转。所述的回抽机构，由回抽结构(20)完成上下平移的运动，就可以使得搅拌针(19)完成逐渐回抽的功能，进而实现在搅拌摩擦焊中消除匙孔的功能。
所述电主轴的主要工作过程是，将电主轴通电后，由电主轴的电机转子(10)转动，从而使得中空主轴(4)高速旋转，同时将通过螺栓与中空主轴(4)固定的刀柄(2)一起旋转，刀柄(2)带动其内部孔安装的搅拌轴肩(1)转动。同时在电主轴旋转的同时，内部的回抽机构工作，回抽结构(20)通电使得搅拌针(19)伸出，同时搅拌针(19)会跟随搅拌轴肩(1)一起高速旋转。在电主轴外壳(9)上加工有出入水孔，在前轴承室(5)和电机定子(11)外表面加工有梯形槽，在工作过程中，由入水孔进水，在内部循环降低主轴温度后，从出水孔排出，构成电主轴的一套冷却回路。最后针对需要位置，回抽结构(20)带动搅拌针(19)运动，就可以使得搅拌针(19)完成逐渐回抽的功能，进而实现在搅拌摩擦焊中消除匙孔。如上就是整体工作过程。

Claims (3)

1.一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，其特征在于：包括电主轴***、回抽机构两部分；电主轴***中，角接触球轴承ABCD(7)安装在前轴承室(5)内部，角接触球轴承ABCD(7)后端由螺纹挡圈A(8)锁紧，连接套(16)的左侧端面通过螺栓与电主轴外壳(9)的外沿固定，尾部端盖(18)通过螺栓与连接套(16)的端面固定；刀柄(2)通过螺栓装配在中空主轴(4)的端面，搅拌轴肩(1)与刀柄(2)内孔配合安装固定，构成不包含回抽功能的电主轴；由电机转子(10)在通电后转动带动中空主轴(4)旋转，使得刀柄(2)和搅拌轴肩(1)一起旋转；回抽机中，搅拌针(19)与回抽结构(20)通过螺纹完成连接再从搅拌轴肩(1)伸出，回抽机的回抽结构(20)尾部通过螺栓与尾部端盖(18)；
所述的电主轴当通电内部的电机转子(10)转动，带动中空主轴(4)高速旋转完成主轴的运动功能；所述的回抽机构，由回抽结构(20)完成上下平移的运动，使得搅拌针(19)完成逐渐回抽的功能，进而实现在搅拌摩擦焊中消除匙孔的功能；
电主轴***中，电机定子(11)安装在电主轴外壳(9)的一端，侧面与电主轴外壳(9)的内壁贴紧；电机转子(10)过盈配合安装在中空主轴(4)第四阶梯轴上，且其位置与电机定子(11)紧密配合，角接触球轴承ABCD(7)与中空主轴(4)配合安装。
2.根据权利要求1所述的一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，其特征在于：电主轴***中，将前轴承室(5)与电主轴外壳(9)另一端的端面通过螺栓固定，前端盖(3)通过螺栓固定在前轴承室(5)的左端面；后轴承室(12)通过螺栓与电主轴外壳(9)的右端面固定，后轴承室(12)的孔内装入角接触球轴承E(13)，且该角接触球轴承E(13)也装配在中空主轴(4)右侧的第一阶梯轴上。
3.根据权利要求1所述的一种可回抽的搅拌摩擦焊电主轴，其特征在于：电主轴***中，后轴承室端盖(14)通过螺栓固定在后轴承室(12)的右端面上，在后轴承室端盖(14)的右端面上固定编码器(15)的部件，编码器(15)的剩余部件安装在中空主轴(4)的右侧第一阶梯轴上，通过螺纹挡圈B(17)对其进行锁紧。
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