[发明专利]提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置

说明书

本发明的提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，使搅拌头的夹持端与刀柄浮动连接，搅拌头能随刀柄旋转及轴向移动；在搅拌头上套设轴承，轴承的内圈与搅拌头过渡配合；在刀柄和搅拌头外套设转接套，转接套一端与主轴外壳连接，转接套另一端与轴承的外圈过盈配合；在搅拌头上螺纹连接螺纹套，轴承支撑在螺纹套上。本发明的提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，在不改变原有焊接设备主轴结构的条件下，提升主轴轴向承载能力，增大原有设备的焊接能力。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接领域，涉及一种提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置。

背景技术

搅拌摩擦焊接是通过搅拌头的旋转摩擦产热，使材料进入塑性状态，再通过搅拌头的搅拌与局部锻造作用造成被连接材料动态再结晶，从而形成致密焊缝。其中，搅拌头对被焊工件的轴向压力是保证焊接质量的重要因素。对于搅拌摩擦焊接设备而言，其轴向压力的承载能力是决定焊接厚度的关键指标。而焊接过程中的轴向压力主要通过搅拌头传递到与焊接主轴相配合的轴承组上，轴承组的承载能力决定了设备的焊接能力。当被焊工件的厚度增大时，焊接过程中产生的轴向压力也增大。现有设备的轴承组承载能力无法满足时，一般无法焊接。

为了焊接更大厚度的工件，现有技术主要采用优化工艺参数和改造焊接设备两种方法来实现。研究表明，优化工艺参数可以降低焊接过程的轴向压力，从而实现在原有设备上焊接更大厚度的工件。但该方法得到的工艺窗口较窄，造成焊接过程不可靠，焊接质量不稳定，工程应用难度大。而对于改造现有设备，除了对机床进行改造外，还需要对焊接主轴进行重新设计和改造。由于焊接主轴工况复杂，加工精度要求高，造成设计周期长，改造成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，在不改变原有焊接设备主轴结构的条件下，降低主轴承受的轴向压力，增大原有设备的焊接能力。

为了达到上述的目的，本发明提供一种提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，使搅拌头的夹持端与刀柄浮动连接，搅拌头能随刀柄旋转及轴向移动；在搅拌头上套设轴承，轴承的内圈与搅拌头过渡配合；在刀柄和搅拌头外套设转接套，转接套一端与主轴外壳连接，转接套另一端与轴承的外圈过盈配合；在搅拌头上螺纹连接螺纹套，轴承支撑在螺纹套上。

上述提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，其中，在搅拌头的夹持端安装键，在刀柄上开设槽，键与槽过渡配合，实现搅拌头的夹持端与刀柄的浮动连接。

上述提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，其中，假设槽沿轴线方向的长度为L₁，键沿轴线方向的长度为L₂，L₁-L₂≥2mm。

上述提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，其中，假设搅拌头夹持端下端面与刀柄下端面的距离为L₃，0.2mm≤L₃≤0.5mm。

上述提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，其中，所述轴承有多个，多个轴承沿轴线方向累叠在一起，均套在搅拌头上，多个轴承的内圈均与搅拌头过渡配合，多个轴承的外圈均与转接套过盈配合。螺纹套实现多个轴承的内圈轴向限位，转接套内部台阶面实现多个轴承外圈的轴向限位。

上述提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，其中，在搅拌头的外侧壁上加工外螺纹，实现螺纹套与搅拌头的连接。

上述提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，其中，在搅拌头的夹持端加工螺纹孔，键通过紧定螺钉、螺纹孔与搅拌头的夹持端连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的提升搅拌摩擦焊接设备主轴轴向承载能力装置，可在不改变原有焊接主轴结构的条件下，降低主轴的轴向压力，从而增大了原有设备的焊接能力，拓宽了应用范围；