[发明专利]一种搅拌摩擦焊接装置

说明书

本发明提供了一种搅拌摩擦焊接装置，包括用于连接第三方设备的法兰座，连接所述法兰座的主机箱、滚珠丝杠副，设于所述主机箱上的导轨滑块、电主轴，栓接在所述电主轴上的搅拌工具，与电主轴保持相对静止状态的限位板、恒压力传感器，与所述滚珠丝杠副连接的A轴驱动伺服电机，所述导轨滑块作为电主轴沿A轴的滑动支撑，其中，所述恒压力传感器用于获取所述搅拌工具的轴肩端面触碰待焊接零件表面时的实时压力反馈数值，所述A轴驱动伺服电机接收所述实时压力反馈数值，并根据该实时压力反馈数值控制所述搅拌工具的A轴压入调节量。本案的搅拌摩擦焊接装置操作简便，能实现更多更广及更灵活的轻合金间焊接，运行平稳，移动方便。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊接设备领域，主要用于于机器人连接或与其它设备连接来实现搅拌摩擦焊接的装置。

背景技术

搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的搅拌针(welding pin)伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转，边沿工件的接缝与工件相对移动。焊

头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用。在焊接过程中，搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头(主要是轴肩)与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。

目前市场上绝大多数的搅拌摩擦焊设备只适用于实现纵向（Y轴）、上下(Z轴)与工作台横向运动（X轴）的三轴联动平面焊接的工作状况。该设备具有笨拙、加工范围窄、不利于移动等缺点。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的缺陷，提供一种操作简便、更灵活、运行平稳的搅拌摩擦焊接装置。

特别地，本发明提供了一种搅拌摩擦焊接装置，所述搅拌摩擦焊接装置包括用于连接第三方设备的法兰座，连接所述法兰座的主机箱、滚珠丝杠副，设于所述主机箱上的导轨滑块、电主轴，栓接在所述电主轴上的搅拌工具，与电主轴保持相对静止状态的限位板、恒压力传感器，与所述滚珠丝杠副连接的A轴驱动伺服电机，所述导轨滑块作为电主轴沿A轴的滑动支撑，其中，所述恒压力传感器用于获取所述搅拌工具的轴肩端面触碰待焊接零件表面时的实时压力反馈数值，所述A轴驱动伺服电机接收所述实时压力反馈数值，并根据该实时压力反馈数值控制所述搅拌工具的A轴压入调节量。

进一步的，所述法兰座与所述第三方设备通过螺栓连接。

进一步的，所述第三方设备包括机器人。

进一步的，所述待焊接零件包括轻金属零件，所述轻金属零件包括铝合金零件、铜合金零件、钛合金零件、镁合金零件中的至少一种。

进一步的，所述根据该实时压力反馈数值控制所述搅拌工具的A轴压入量，A轴调节量具体包括：所述A轴驱动伺服电机根据所述实时压力反馈数值，驱动所述滚珠丝杠副向所述电主轴A轴运动提供动力，以使所述电主轴通过所述导轨滑块沿A轴中心线实现轴向直线补偿运动、并将焊接扭矩及顶锻力输出至所述搅拌工具，所述搅拌工具根据所述焊接扭矩及顶锻力调节所述A轴压入调节量。

进一步的，所述A轴驱动伺服电机根据所述实时压力反馈数值，驱动所述滚珠丝杠副向所述电主轴提供动力，以使所述电主轴通过所述导轨滑块沿A轴中心线实现轴向直线补偿运动具体包括：当所述实时压力反馈数值低于焊接工艺参数，则驱动所述滚珠丝杠副向所述电主轴提供动力，以使所述电主轴通过所述导轨滑块沿A轴中心线实现同步前进进给轴向直线补偿；当所述实时压力反馈数值高于焊接工艺参数，则驱动所述滚珠丝杠副向所述电主轴提供动力，以使所述电主轴通过所述导轨滑块沿A轴中心线实现同步后退进给轴向直线补偿。