一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭及其焊接方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，包括與摩擦焊接設(shè)備連接的支架、架體、用于對曲面攪拌摩擦焊接的攪拌針、第二主軸、用于驅(qū)動攪拌針轉(zhuǎn)動的第二攪拌電機、第一攪拌電機、第一主軸、第三攪拌電機、第三主軸和控制器；第二攪拌電機設(shè)置在第三主軸上，并通過第二主軸與攪拌針連接；第三主軸與架體連接，第三攪拌電機與第三主軸連接；第一攪拌電機設(shè)置在支架上，第一主軸一端與第一攪拌電機連接，另一端穿過支架與架體連接；控制器分別與第一攪拌電機、第二攪拌電機和第三攪拌電機信號連接。本發(fā)明專利技術(shù)還提供一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭焊接方法。本發(fā)明專利技術(shù)實用性強、操作簡單和靈活多變，可對曲面焊接工件進(jìn)行全方位焊接。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭及其焊接方法
本專利技術(shù)涉及機械加工
，更具體地說，涉及一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭及其焊接方法。
技術(shù)介紹
摩擦焊是利用工件端面相互運動、相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端部達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種方法。而攪拌摩擦焊接技術(shù)與常規(guī)摩擦焊接技術(shù)一樣，也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。不同之處在于攪拌摩擦焊接技術(shù)在焊接過程中是由一個圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針伸入工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉(zhuǎn)使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化，同時對材料進(jìn)行攪拌摩擦來完成焊接的。攪拌摩擦焊接技術(shù)為一種固相焊接技術(shù)，熱輸入量低，高效、節(jié)能、可靠性高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域。目前，公知市面上的攪拌摩擦焊用機頭大多數(shù)只能焊接一些結(jié)構(gòu)形狀相比較簡單一些的工件，但一些特殊的曲面焊接件就不是攪拌摩擦焊用機頭所能夠焊接的。而在針對大型曲面工件的拼焊時，采用市面上的攪拌摩擦焊用機頭進(jìn)行焊接加工，會出現(xiàn)拼接錯隙、工件表面不平整等問題導(dǎo)致攪拌頭壓入工件過深或者過淺，從而直接影響焊縫的焊接質(zhì)量。因此，現(xiàn)需提供一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，使得攪拌摩擦焊接技術(shù)可根據(jù)結(jié)合曲面焊接和萬向的特點，適用于曲面焊接工件上，以提高曲面工件的焊接質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭及其焊接方法；該萬向機頭及其焊接方法實用性強、操作簡單和靈活多變，可對曲面焊接工件進(jìn)行全方位焊接，從而不僅提高焊接的效率，而且提高焊接的質(zhì)量，并大大降低生產(chǎn)加工成本。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，用于與摩擦焊接設(shè)備連接；其特征在于：包括與摩擦焊接設(shè)備連接的支架、架體、用于對曲面攪拌摩擦焊接的攪拌針、第二主軸、用于驅(qū)動攪拌針轉(zhuǎn)動的第二攪拌電機、第一攪拌電機、第一主軸、第三攪拌電機、第三主軸和控制器；所述第二攪拌電機設(shè)置在第三主軸上，并通過第二主軸與攪拌針連接；所述第三主軸與架體連接，第三攪拌電機與第三主軸連接，實現(xiàn)第三攪拌電機驅(qū)動下第二攪拌電機在垂直方向上轉(zhuǎn)動來帶動攪拌針在垂直方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)焊接角度和升降；所述第一攪拌電機設(shè)置在支架上，第一主軸一端與第一攪拌電機連接，另一端穿過支架與架體連接，實現(xiàn)第一攪拌電機驅(qū)動下架體在水平方向上轉(zhuǎn)動來帶動架體上的第三攪拌電機和攪拌針在水平方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)攪拌針在水平面上的焊接位置；所述控制器分別與第一攪拌電機、第二攪拌電機和第三攪拌電機信號連接。在上述方案中，采用本專利技術(shù)曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，可使得焊接方向靈活多變，實現(xiàn)了曲面結(jié)構(gòu)工件攪拌摩擦焊的全方位焊接，相比市面上的摩擦攪拌機功能更強，應(yīng)用更加廣泛。該萬向機頭不僅提高焊接的效率，而且提高焊接的質(zhì)量，并大大降低生產(chǎn)加工成本。本專利技術(shù)還包括用于檢測第一攪拌電機驅(qū)動架體水平方向轉(zhuǎn)動速度的第一傳感器；所述第一傳感器位于架體上，并靠近第一主軸設(shè)置；所述第一傳感器與控制器信號連接。本專利技術(shù)還包括用于檢測第一攪拌電機驅(qū)動架體水平方向轉(zhuǎn)動位置的第二傳感器；所述第二傳感器位于架體上，并遠(yuǎn)離第一主軸設(shè)置；所述第二傳感器與控制器信號連接。本專利技術(shù)還包括用于檢測第三攪拌電機驅(qū)動攪拌針垂直方向轉(zhuǎn)動位置和速度的第三傳感器；所述第三傳感器設(shè)置在第三主軸上，并與控制器信號連接。本專利技術(shù)通過三個攪拌電機與三個傳感器的控制，可使機頭焊接的靈活多變，通過三個傳感器的反饋可實現(xiàn)對攪拌針動作的精準(zhǔn)控制，從而提高曲面工件的焊接精度。本專利技術(shù)還包括用于使得第二主軸上的軸承承受大負(fù)荷的二軸套；所述二軸套套設(shè)在第二主軸上。二軸套能使軸承承受更大的負(fù)荷，既能減震，又能抗腐蝕，增加軸承的使用壽命。本專利技術(shù)還包括用于減速及增加轉(zhuǎn)矩功能的減速器；所述減速器與第三攪拌電機和第三主軸連接。減速器用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭的焊接方法，其特征在于：設(shè)置與摩擦焊接設(shè)備連接的支架、架體、用于對曲面攪拌摩擦焊接的攪拌針、第二主軸、用于驅(qū)動攪拌針轉(zhuǎn)動的第二攪拌電機、第一攪拌電機、第一主軸、第三攪拌電機、第三主軸和控制器；該專利技術(shù)包括以下步驟：第一步，調(diào)節(jié)攪拌針焊接起點的水平位置：控制器控制第一攪拌電機驅(qū)動架體在水平方向上轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)帶動架體上的第三攪拌電機和攪拌針在水平方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)攪拌針在水平面上的焊接位置，作為焊接曲面工件起點的水平位置；第二步，在起點的水平位置上調(diào)節(jié)攪拌針的焊接角度：控制器控制第三攪拌電機驅(qū)動第二攪拌電機在垂直方向上轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)帶動攪拌針在垂直方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)攪拌針在起點的水平位置上的焊接角度，作為焊接的起點；同時可調(diào)節(jié)攪拌針的焊接角度實現(xiàn)攪拌針的升降；第三步，控制器控制第二攪拌電機驅(qū)動攪拌針在焊接的起點進(jìn)行轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)攪拌摩擦焊接；攪拌摩擦焊接過程中，控制器分別控制第一攪拌電機和第三攪拌電機，驅(qū)動攪拌針分別在水平面位置和焊接角度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對曲面焊接工件的曲面上進(jìn)行全方位焊接。在架體上并靠近第一主軸處設(shè)置第一傳感器；所述第一傳感器檢測到第一攪拌電機驅(qū)動架體水平方向轉(zhuǎn)動的速度信息并反饋至控制器，實現(xiàn)控制器根據(jù)速度信息對第一攪拌電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。在架體上并遠(yuǎn)離第一主軸處設(shè)置第二傳感器；所述第二傳感器檢測到第一攪拌電機驅(qū)動架體水平方向轉(zhuǎn)動的位置信息并反饋至控制器，實現(xiàn)控制器根據(jù)位置信息對第一攪拌電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。在第三主軸上設(shè)置第三傳感器；所述第三傳感器檢測到第三攪拌電機驅(qū)動攪拌針垂直方向轉(zhuǎn)動的位置信息和速度信息并反饋至控制器，實現(xiàn)控制器根據(jù)位置信息和速度信息對第三攪拌電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點與有益效果：本專利技術(shù)的曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭及其焊接方法實用性強、操作簡單和靈活多變，可對曲面焊接工件進(jìn)行全方位焊接，從而不僅提高焊接的效率，而且提高焊接的質(zhì)量，并大大降低生產(chǎn)加工成本。附圖說明圖1是本專利技術(shù)曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭示意圖；其中，1為第一攪拌電機、2為第一傳感器、3為第二傳感器、4為第三傳感器、5為第二攪拌電機、6為二軸套、7為攪拌針、8為減速器、9為第三攪拌電機、10為支架、11為架體、12為第二主軸、13為第一主軸、14為第三主軸。具體實施方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實施例如圖1所示，本專利技術(shù)曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭是用于與摩擦焊接設(shè)備連接的，該萬向機頭包括與摩擦焊接設(shè)備連接的支架10、架體11、用于對曲面攪拌摩擦焊接的攪拌針7、第二主軸12、用于驅(qū)動攪拌針7轉(zhuǎn)動的第二攪拌電機5、第一攪拌電機1、第一主軸13、第三攪拌電機9、第三主軸14和控制器，其中，第二攪拌電機5設(shè)置在第三主軸14上，并通過第二主軸12與攪拌針7連接，第三主軸14與架體11連接，第三攪拌電機5與第三主軸14連接，實現(xiàn)第三攪拌電機9驅(qū)動下第二攪拌電機5在垂直方向上轉(zhuǎn)動來帶動攪拌針7在垂直方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)焊接角度和升降。而第一攪拌電機1設(shè)置在支架10上，第一主軸13一端與第一攪拌電機1連接，另一端穿過支架10與架體11連接，實現(xiàn)第一攪拌電機1驅(qū)動下架體11在水平方向上轉(zhuǎn)動來帶動架體11上的第三攪拌電機9和攪拌針7在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，用于與摩擦焊接設(shè)備連接；其特征在于：包括與摩擦焊接設(shè)備連接的支架、架體、用于對曲面攪拌摩擦焊接的攪拌針、第二主軸、用于驅(qū)動攪拌針轉(zhuǎn)動的第二攪拌電機、第一攪拌電機、第一主軸、第三攪拌電機、第三主軸和控制器；所述第二攪拌電機設(shè)置在第三主軸上，并通過第二主軸與攪拌針連接；所述第三主軸與架體連接，第三攪拌電機與第三主軸連接，實現(xiàn)第三攪拌電機驅(qū)動下第二攪拌電機在垂直方向上轉(zhuǎn)動來帶動攪拌針在垂直方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)焊接角度和升降；所述第一攪拌電機設(shè)置在支架上，第一主軸一端與第一攪拌電機連接，另一端穿過支架與架體連接，實現(xiàn)第一攪拌電機驅(qū)動下架體在水平方向上轉(zhuǎn)動來帶動架體上的第三攪拌電機和攪拌針在水平方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)攪拌針在水平面上的焊接位置；所述控制器分別與第一攪拌電機、第二攪拌電機和第三攪拌電機信號連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，用于與摩擦焊接設(shè)備連接；其特征在于：包括與摩擦焊接設(shè)備連接的支架、架體、用于對曲面攪拌摩擦焊接的攪拌針、第二主軸、用于驅(qū)動攪拌針轉(zhuǎn)動的第二攪拌電機、第一攪拌電機、第一主軸、第三攪拌電機、第三主軸和控制器；所述第二攪拌電機設(shè)置在第三主軸上，并通過第二主軸與攪拌針連接；所述第三主軸與架體連接，第三攪拌電機與第三主軸連接，實現(xiàn)第三攪拌電機驅(qū)動下第二攪拌電機在垂直方向上轉(zhuǎn)動來帶動攪拌針在垂直方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)焊接角度和升降；所述第一攪拌電機設(shè)置在支架上，第一主軸一端與第一攪拌電機連接，另一端穿過支架與架體連接，實現(xiàn)第一攪拌電機驅(qū)動下架體在水平方向上轉(zhuǎn)動來帶動架體上的第三攪拌電機和攪拌針在水平方向上轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)攪拌針在水平面上的焊接位置；所述控制器分別與第一攪拌電機、第二攪拌電機和第三攪拌電機信號連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，其特征在于：還包括用于檢測第一攪拌電機驅(qū)動架體水平方向轉(zhuǎn)動速度的第一傳感器；所述第一傳感器位于架體上，并靠近第一主軸設(shè)置；所述第一傳感器與控制器信號連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，其特征在于：還包括用于檢測第一攪拌電機驅(qū)動架體水平方向轉(zhuǎn)動位置的第二傳感器；所述第二傳感器位于架體上，并遠(yuǎn)離第一主軸設(shè)置；所述第二傳感器與控制器信號連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，其特征在于：還包括用于檢測第三攪拌電機驅(qū)動攪拌針垂直方向轉(zhuǎn)動位置和速度的第三傳感器；所述第三傳感器設(shè)置在第三主軸上，并與控制器信號連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，其特征在于：還包括用于使得第二主軸上的軸承承受大負(fù)荷的二軸套；所述二軸套套設(shè)在第二主軸上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面攪拌摩擦焊用的萬向機頭，其特征在于：還包括用于減速及增加轉(zhuǎn)矩功能的減速器；所述減速器與第三攪拌電機和第三主軸連接。7.一種曲面攪拌...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧新建，陳新華，柯黎明，蔣澤群，
申請(專利權(quán))人：佛山市三水區(qū)諾爾貝機器人研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44