[发明专利]一种相位摩擦焊机及焊接方法

说明书

本发明公开了一种相位摩擦焊机及焊接方法，包括安装在固定架一端内侧的旋转装置，固定架另一端的外侧安装有液压缸，所述旋转装置的轴线位置上设有安装在移动架外侧的固定装置，液压缸伸缩杆的顶端安装有压力传感器，压力传感器固定在移动架内侧。本发明的焊接方法包括以下步骤：a、将两个焊接零件分别固定在对应的卡盘上，并保证其焊接中心重合；b、相关参数设置，当两零件接触时，电机加速；c、当移动距离达到设定值时，电机减速并停止；d、经过顶锻阶段及保压后，焊接完成。本发明可以焊接形状不规则的零件，并对焊接零件的位置进行调整，提高了摩擦过程中的稳定性，采用液压系统提供摩擦压力与顶锻力，施力位置与受力位置在同一直线上，降低了系统本身的刚度要求。

技术领域

本发明属于机械、液压、电气一体化技术领域，尤其涉及一种相位摩擦焊机及焊接方法。

背景技术

相位摩擦焊是一种在摩擦焊接过程中可以准确地使工件之间保持一定相位关系的特殊旋转摩擦焊,主要用于焊接界面为圆形或近圆形的如六方形钢、八方形钢、汽车操纵杆等对相互角度位置配合有要求的工件。现在的摩擦焊机存在不合理的机械结构设计，例如摩擦过程中旋转主轴的跳动、摩擦及顶锻过程中压力不足、焊接完成后工件相对位置倾斜等。现有技术中采用液压马达的相位摩擦焊机及焊接方法，由于采用固定的装夹方式，能焊接的零件种类较少，对于形状不规则的焊接零件，容易导致焊接零件的焊接中心不在一条直线上；采用液压马达与制动器结合的定位方式，液压马达的溢流以及制动器摩擦力的非线性会导致控制精度降低。

发明内容

发明目的：为了提高焊接质量，保证焊接的稳定性，本发明提供一种伺服电机提供主轴旋转动力，液压缸提供摩擦压力的相位摩擦焊机及焊接方法。

技术方案：本发明包括固定架和移动架，所述的固定架与移动架均由两块方形钢板与四根光轴连接而成，光轴的两端均加工有一段螺纹，光轴穿过方形钢板，其端部与方形钢板固定，所述移动架的一端伸入固定架内部，所述固定架一端的内侧安装有旋转装置，另一端的外侧安装有液压缸，通过液压缸带动移动架收缩，所述旋转装置的轴线位置上设有安装在移动架外侧的固定装置，所述的固定装置位于旋转装置与液压缸之间，液压缸伸缩杆的顶端安装有压力传感器，所述压力传感器固定在移动架内侧，所述的固定架与移动架的两侧中间位置安装有导向轴，所述的旋转装置包括安装在电机基座内的电机、主轴与三爪卡盘，所述的电机基座通过螺栓连接在固定架上；所述的固定装置包括四爪卡盘、调节圆盘与底座连接板，所述的底座连接板通过螺栓连接于移动架上。

所述的三爪卡盘与主轴上的凸台定位，并通过螺栓连接于主轴上。

所述的电机为伺服电机。

所述的主轴为四段阶梯轴，第一段为圆盘状，圆盘上加工有凸台，凸台周围均布螺纹孔，主轴第二段为光轴，第三段加工有螺纹，第四段为加工有键槽的光轴。

所述的四爪卡盘与调节圆盘上的凸台定位并固定在调节圆盘上，所述的调节圆盘通过锁紧螺母固定在底座连接板上。

所述的一种基于相位摩擦焊机的焊接方法，包括如下步骤：

a、将其中一个焊接零件装夹到三爪卡盘，另一个焊接零件装夹到四爪卡盘，调节四爪卡盘，保证两零件的焊接中心重合；

b、设置伺服电机预摩擦转速V1、摩擦压力F、伺服电机摩擦转速V2，液压缸带动移动架收缩，当两个焊接零件接触时，压力传感器输出压力信号，此时，伺服电机以恒定加速度a从V1加速到V2，液压缸上的位移传感器实时检测移动架移动的距离L1，并将位移信号发送到运动控制卡；

c、设置摩擦阶段结束后的位移L2,两个焊接零件的长度缩短并焊接到一起，当移动架移动的距离L1＝L2时，液压缸停止收缩,运动控制卡记录此时编码器反馈的角度信号c,伺服电机的运动模式改为位置控制，目标角度位置为d＝c+(360-c％360),运动控制卡控制伺服电机逐渐减速并停止到目标角度d；