[实用新型]可变径的摩擦挤压增材制造工具头

说明书

本实用新型涉及可变径的摩擦挤压增材制造工具头，工具头主体上设置有轴向贯穿的安装腔，安装腔内安装有可变径导向固定机构，可变径导向固定机构包括若干个直线滑轨，这若干个直线滑轨以安装腔轴心为轴合围布设，使得可变径导向固定机构中部形成轴向的金属方棒插孔，直线滑轨上设置一内环体和一外环体，外环体上设置有与直线滑轨一一对应的滑轨槽，内环体上设置有与直线滑轨一一对应的定位孔，直线滑轨上设置有第一滑轨柱和第二滑轨柱，第一滑轨柱插入定位孔定位，第二滑轨柱滑动设置在滑轨槽中，直线滑轨上还安装有夹持片。本实用新型通过可变径导向固定机构能够实现多种规格增材方棒的更换，从而实现不同宽度增材区的快速转变。

技术领域

本实用新型属于摩擦挤压固相增材制造领域，特别涉及一种可变径的摩擦挤压增材制造工具头。

背景技术

摩擦挤压增材制造技术（又称搅拌摩擦沉积增材制造技术）是一项新型的固相增材制造技术。它是利用高速旋转的消耗型棒料向下接近基材，在棒料摩擦挤压和工具头旋转搅拌的作用下，工具头附近的材料受热，发生塑性变形软化，但不熔化，随着工具头的横向移动和棒料的逐渐下压，材料最终沉积于基材上。该技术增材的组织均匀致密，构件残余应力低、综合力学性能优异，并且沉积速率远高于熔融金属增材制造技术。

然而现有公开的专利CN112620917A、CN111822844A以及CN115383279A中，工具头的空心轴内径仅设计成一种规格，每次也只能增材同一宽度的构件，但是在该技术的工程应用中，特别是在增材具有不同壁厚类型的大型金属构件，需要拆换不同内径的工具头，或者仅采用最小内径的工具头；前者会显著延长构件加工时间，后者在成形较厚构件时同样会降低增材速度，无法做到增材区宽度的自适应改变，这制约了该技术的工艺适应性，显著影响具有多种壁厚特征的复杂构件成形效率。因此，亟需设计一种工具头，能夹持不同直径的增材金属方棒，用以提高增材速度和效率。

实用新型内容

针对于上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种可变径的摩擦挤压增材制造工具头，该工具头通过可变径导向固定机构能够实现多种规格增材方棒的更换，从而实现不同宽度增材区的快速转变。

本实用新型采用的技术方案为：

可变径的摩擦挤压增材制造工具头，其中，包括工具头主体，工具头主体上设置有轴向贯穿的安装腔，安装腔内安装有可变径导向固定机构，可变径导向固定机构包括若干个直线滑轨，这若干个直线滑轨以安装腔轴心为轴合围布设，使得可变径导向固定机构中部形成轴向的金属方棒插孔，直线滑轨上设置一内环体和一外环体，内环体和外环体同轴设置，并能相对转动，内环体位于外环体内侧，外环体上设置有与直线滑轨一一对应的滑轨槽，内环体上设置有与直线滑轨一一对应的定位孔，直线滑轨上设置有第一滑轨柱和第二滑轨柱，第一滑轨柱插入定位孔定位，第二滑轨柱滑动设置在滑轨槽中，直线滑轨上还安装有夹持片，当外环体转动时，外环体能带动第二滑轨柱在滑轨槽中滑动，进而带动直线滑轨以第一滑轨柱为轴旋转，夹持片随着直线滑轨的旋转侵占或退出金属方棒插孔，改变金属方棒插孔直径。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的直线滑轨的数量为四个，直线滑轨合围形成的金属方棒插孔的横截面形状为正方形，内环体上的定位孔数量为四个，定位孔等间距布设在内环体上，外环体上的滑轨槽数量为四个，滑轨槽等间距布设在外环体上。

上述的滑轨槽为一直线槽，滑轨槽一端靠近外环体内侧，另一端靠近外环体外侧，使得滑轨槽两端距外环体环心的距离不相等。

上述的工具头主体上设置有一横向贯通工具头主体外侧和安装腔的工具头外壁缺口，摆柄一端与外环体固定连接，另一端从工具头外壁缺口伸出，通过横向拨动摆柄，能使外环体相对内环体转动。

上述的夹持片固定在直线滑轨底部，夹持片略高于直线滑轨底平面，使得夹持片与直线滑轨底平面间形成凹凸纹理。

上述的夹持片侵占金属方棒插孔时，能使金属方棒插孔孔径在0-30mm的范围内变化。