一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置的制作方法

1.本发明涉及搅拌摩擦焊技术领域，特别是涉及一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置。


背景技术：

2.搅拌摩擦焊作为一种先进的固相连接技术与普通熔化焊相比，其具有焊接热输入小、焊接过程无污染、焊后变形小等优势，对铝合金、镁合金等轻金属焊接具有明显优势。搅拌摩擦焊通过搅拌头对焊缝金属的挤压摩擦及金属自身的塑性变形产热实现连接。焊接时，搅拌头与工件的垂直方向有2.5
°
的夹角，在搅拌头对金属的挤压、搅拌、摩擦过程中，小部分金属从搅拌头轴肩两侧溢出，与母材金属粘连，形成飞边。
3.搅拌摩擦焊飞边形状不规则，凸出焊缝及母材表面，影响焊缝美观的同时，严重影响了零件焊缝区域的平面度及光洁度。目前主要采用三种方式去除搅拌摩擦焊飞边。第一种是零部件焊接工序完成后，再增加一步焊缝表面铣削工序，这种去飞边的方式增加了零部件的制造工序，延长了制造周期，成本投入较大。第二种是采用跟随机构去除焊缝表面飞边，通常在搅拌摩擦焊机头后侧安装去飞边机构，该机构需要单独安装固定、单独驱动，空间尺寸较大，去飞边铣刀中心线距搅拌头中心线直线距离通常在150mm以上，无法铣削弧度较大的平面焊缝，不能实现二维平面焊接飞边的去除，因去飞边机构位于搅拌头后侧一定位置，完成焊接时，去飞边机构与搅拌头一起抬起，离开工件，导致焊缝最后150mm的飞边无法去除。第三种是把去飞边机构固定在搅拌头上，搅拌头驱动去飞边机构同轴旋转，这种机构的优点是空间尺寸小，缺点是去飞边机构与搅拌头同轴，去飞边机构的轴线与工件垂直方向有2.5
°
夹角，导致铣削加工面与零部件表面形成2.5度夹角，在精确铣削飞边的同时铣伤焊缝表面，不能用于精加工，铣刀与搅拌头贴合安装，不利于排削，易发生粘刀。


技术实现要素：

4.(1)要解决的技术问题
5.本发明实施例提供了一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，解决现有搅拌摩擦焊飞边去除困难，且去除效果不理想的技术问题。
6.(2)技术方案
7.本发明的实施例提出了一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，包括：支架、驱动部件和铣削部件，所述支架安装于搅拌摩擦焊机的主轴壳体上，所述铣削部件与所述支架转动连接，且所述铣削部件的中心设置有供搅拌摩擦焊机的搅拌头穿过的通孔，所述铣削部件通过所述驱动部件与搅拌摩擦焊机的刀柄连接，通过所述刀柄旋转带动所述搅拌头进行搅拌摩擦焊，同时通过所述驱动部件带动所述铣削部件进行铣削飞边。
8.进一步地，所述驱动部件采用球笼联轴器，所述球笼联轴器的内圈与所述刀柄固定连接，所述球笼联轴器的外圈与所述铣削部件固定连接，通过所述球笼联轴器实现所述刀柄与所述铣削部件的变角度、等速转动。
9.进一步地，所述刀柄的轴线与所述铣削部件的中心线呈2.5
°
夹角。
10.进一步地，所述支架与所述铣削部件之间设置有内孔轴承。
11.进一步地，所述铣削部件包括刀具安装架和铣刀，所述铣刀设置在所述刀具安装架底部。
12.进一步地，所述铣刀通过拉钉装配在所述刀具安装架的拉爪上，拉爪安装在拉杆上，通过拉杆一端的液压件实现刀具夹紧。
13.进一步地，所述铣刀采用三角形铣刀片。
14.进一步地，所述搅拌头采用双键传动方式与所述刀柄连接，且所述搅拌头的上部区域通过卡簧与所述刀柄实现轴向固定。
15.(3)有益效果
16.综上，本发明通过刀柄旋转带动搅拌头进行搅拌摩擦焊，同时通过驱动部件带动铣削部件进行铣削飞边，去飞边动作与搅拌头焊接动作同步，实现直线焊缝、平面二维焊缝的飞边去除，末段焊缝未铣削长度缩短到25mm范围内。同时确保铣削部件的铣削端面与焊缝表面平行，而不受搅拌头的变角度影响，避免了铣伤工件表面，可实现精度0.01mm的高精度飞边铣削。本发明具有体积小、高精度、高同步性等优点，通过其变角度同步传动的特点，可实现焊铣复合操作一步完成，减少了产品的加工工序，缩减了制造时间，降低了制造成本。可应用于电池托盘、水冷板、列车壁板等多类型零件的加工制造，解决常规制造工艺难以制造和制造成本过高的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明实施例的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置的安装示意图；
19.图2是本发明实施例的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置的结构示意图；
20.图3是本发明实施例的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置的局部示意图；
21.图中：1、支架；2、驱动部件；3、铣削部件；4、主轴壳体；5、搅拌头；6、刀柄；7、内孔轴承；8、刀具安装架；9、铣刀。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本技术。
24.请参考图1～图3，本发明的实施例提出了一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，包括：支架1、驱动部件2和铣削部件3，所述支架1安装于搅拌摩擦焊机的主轴壳体4上，为固
定安装，无旋转运动，所述支架1外轮廓面与所述刀柄6同轴，所述铣削部件3与所述支架1转动连接，即所述铣削部件3可相对于所述支架1转动，且所述铣削部件3的中心设置有供搅拌摩擦焊机的搅拌头5穿过的通孔，以避免所述铣削部件3与所述搅拌头5相互运动干涉，同时便于所述搅拌头5的变角度设置，所述铣削部件3通过所述驱动部件2与搅拌摩擦焊机的刀柄6连接，通过所述刀柄6旋转带动所述搅拌头5进行搅拌摩擦焊，同时通过所述驱动部件2带动所述铣削部件3进行铣削飞边。
25.本发明通过刀柄6旋转带动搅拌头5进行搅拌摩擦焊，同时通过驱动部件2带动铣削部件3进行铣削飞边，去飞边动作与搅拌头5焊接动作同步，实现直线焊缝、平面二维焊缝的飞边去除，末段焊缝未铣削长度缩短到25mm范围内。同时确保铣削部件3的铣削端面与焊缝表面平行，而不受搅拌头5的变角度影响，避免了铣伤工件表面，可实现精度0.01mm的高精度飞边铣削。本发明具有体积小、高精度、高同步性等优点，通过其变角度同步传动的特点，可实现焊铣复合操作一步完成，减少了产品的加工工序，缩减了制造时间，降低了制造成本。可应用于电池托盘、水冷板、列车壁板等多类型零件的加工制造，解决常规制造工艺难以制造和制造成本过高的问题。
26.在一些实施例中，所述驱动部件2采用球笼联轴器，所述球笼联轴器的内圈与所述刀柄6固定连接，所述球笼联轴器的外圈与所述铣削部件3固定连接，通过所述球笼联轴器实现所述刀柄6与所述铣削部件3的变角度、等速转动。球笼联轴器是通过球笼外环、星形内环、保持架、分别与主、从动轴相联，传力钢球的中心都位于通过联轴器中心的平面内，并装在由球形外环和星形内环外球面凹槽组成的滚道中，两个球面的中心与万向联轴器的中心重合，为了保证所有钢球中心都在两轴轴线间夹角的平分面上，钢球装在保持架的窗口内，从而保证联轴器主、从动轴之间的夹角变化时，传力点能始终位于夹角的平分线上，因此，球笼式万向联轴器主、从动轴间的转速得以保持同步。
27.在一些实施例中，所述刀柄6的轴线与所述铣削部件3的中心线呈2.5
°
夹角。
28.在一些实施例中，所述支架1与所述铣削部件3之间设置有内孔轴承7，能降低所述铣削部件3相对于所述支架1转动的摩擦力。
29.在一些实施例中，所述铣削部件3包括刀具安装架8和铣刀9，所述铣刀9设置在所述刀具安装架8底部，用于对飞边进行铣削。进一步地，所述铣刀9通过拉钉装配在所述刀具安装架8的拉爪上，拉爪安装在拉杆上，通过拉杆一端的液压件实现刀具夹紧。不同产品焊接时，根据被焊产品的加工精度及装夹条件状态，需要调整搅拌头5的焊接压入量，这就导致了不同产品焊接时搅拌头5轴肩与焊缝表面的垂直距离不同。可通过调节拉钉位置，调节铣刀9铣削深度，完成搅拌摩擦焊飞边的精准铣削，调节精度可达0.01mm。可根据被焊零部件的实际材质，更换不同材质、不同排削槽的铣刀9，完成搅拌摩擦焊飞边的同步铣削。
30.在一些实施例中，所述铣刀9采用三角形铣刀9片，铣刀9与飞边金属接触面积小，可有效防止粘刀。
31.在一些实施例中，所述搅拌头5采用双键传动方式与所述刀柄6连接，且所述搅拌头5的上部区域通过卡簧与所述刀柄6实现轴向固定。常规搅拌摩擦焊设备，搅拌头5采用顶丝侧固式与刀柄6连接，由于所述支架1位于于刀柄6和搅拌头5外侧，顶丝无法安装锁紧，因此搅拌头5采用双键传动方式与刀柄6连接，实现旋转运动，搅拌头5上部区域采用卡簧与刀柄6实现轴向固定，防止搅拌头5坠落。
32.焊接前，了解被焊接零部件的材质、加工精度、装夹状态，制定焊接工艺，确定合理的压入量，根据焊接压入量调整铣刀9高度。焊接开始后，搅拌头5和铣削部件3同步高速旋转。机头带动搅拌头5及铣削部件3垂直向下运动，轴肩接触焊缝表面，铣刀9略高于焊缝表面。搅拌头5沿焊缝方向移动，实现焊接，铣刀9与搅拌头5一起沿焊接方向前进，实现随焊随铣。焊接完成后，机头带动搅拌头5和铣削部件3垂直向上移动，焊铣复合工序完成。
33.实施例：
34.搅拌头5轴肩为12
㎜
，针长3
㎜
。被焊工件为3mm厚铝合金板材，焊缝为平面二维焊缝。刀柄6转速为1200rpm，焊接速度为200mm/min，焊接压入量为0.1mm，铣刀9距搅拌头5垂直距离为0.15mm。
35.焊接过程中，铣削部件3随搅拌头5同步高速旋转，机头带动搅拌头5和铣削部件3下扎，搅拌头5轴肩接触零件表面后，铣刀9刀头略高于被焊工件表面。机头以200mm/min速度沿焊接方向前进，焊接与去飞边过程同时进行，焊接结束后，搅拌头5和铣削部件3整体升起，刀柄6停机。焊铣复合加工后，被焊工件表面平整，末端飞边长度为23mm。
36.需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
37.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不限制于本技术。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围内。

技术特征：
1.一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，包括：支架、驱动部件和铣削部件，所述支架安装于搅拌摩擦焊机的主轴壳体上，所述铣削部件与所述支架转动连接，且所述铣削部件的中心设置有供搅拌摩擦焊机的搅拌头穿过的通孔，所述铣削部件通过所述驱动部件与搅拌摩擦焊机的刀柄连接，通过所述刀柄旋转带动所述搅拌头进行搅拌摩擦焊，同时通过所述驱动部件带动所述铣削部件进行铣削飞边。2.根据权利要求1所述的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，所述驱动部件采用球笼联轴器，所述球笼联轴器的内圈与所述刀柄固定连接，所述球笼联轴器的外圈与所述铣削部件固定连接，通过所述球笼联轴器实现所述刀柄与所述铣削部件的变角度、等速转动。3.根据权利要求2所述的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，所述刀柄的轴线与所述铣削部件的中心线呈2.5
°
夹角。4.根据权利要求1所述的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，所述支架与所述铣削部件之间设置有内孔轴承。5.根据权利要求1所述的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，所述铣削部件包括刀具安装架和铣刀，所述铣刀设置在所述刀具安装架底部。6.根据权利要求5所述的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，所述铣刀通过拉钉装配在所述刀具安装架的拉爪上，拉爪安装在拉杆上，通过拉杆一端的液压件实现刀具夹紧。7.根据权利要求6所述的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，所述铣刀采用三角形铣刀片。8.根据权利要求1～7任一项所述的一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置，其特征在于，所述搅拌头采用双键传动方式与所述刀柄连接，且所述搅拌头的上部区域通过卡簧与所述刀柄实现轴向固定。

技术总结
本发明涉及搅拌摩擦焊技术领域，特别是涉及一种同步精准去搅拌摩擦焊飞边装置。包括支架、驱动部件和铣削部件，支架安装于搅拌摩擦焊机的主轴壳体上，铣削部件与支架转动连接，且铣削部件的中心设置有供搅拌摩擦焊机的搅拌头穿过的通孔，铣削部件通过驱动部件与搅拌摩擦焊机的刀柄连接，通过刀柄旋转带动搅拌头进行搅拌摩擦焊，同时通过驱动部件带动铣削部件进行铣削飞边。本发明通过刀柄旋转带动搅拌头进行搅拌摩擦焊，同时通过驱动部件带动铣削部件进行铣削飞边，去飞边动作与搅拌头焊接动作同步，实现直线焊缝、平面二维焊缝的飞边去除，同时确保铣削部件的铣削端面与焊缝表面平行，而不受搅拌头的变角度影响，避免了铣伤工件表面。件表面。件表面。


技术研发人员：王楠 范强
受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/10/6