一种双轴肩搅拌摩擦焊装置、系统及自动调节方法与流程

技术特征：
1.一种双轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：包括，回抽式搅拌摩擦焊主轴头，其包括壳体、主轴以及位于主轴内部的回抽w轴；双轴肩搅拌组件，所述双轴肩搅拌组件包括焊接刀柄和转接轴，所述焊接刀柄的一端与所述主轴的输出端同轴连接，另一端同轴设置有上轴肩，所述转接轴设置于所述焊接刀柄内部，且所述转接轴的一端与所述回抽w轴的输出端同轴连接，另一端同轴连接有搅拌针，所述搅拌针的输出端延伸至焊接刀柄外并同轴连接有下轴肩；检测组件，所述检测组件包括涡流探头，所述涡流探头连接在壳体上；根据所述涡流探头实时检测被焊接工件的尺寸厚度变化，通过所述主轴和所述回抽w轴带动所述上轴肩和所述下轴肩在z轴方向上运动，经过实时调整使焊接过程中所述上轴肩和所述下轴肩相对于其焊接面的距离保持不变。2.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述检测组件包括支架，所述支架的一端与所述壳体相连，所述支架的另一端延伸至所述上轴肩的一侧，且所述支架靠近所述上轴肩的一端设置有安装板，所述涡流探头设置于所述安装板上。3.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述焊接刀柄靠近所述主轴一端的侧面上设置有环形边沿，所述环形边沿上开设有多个螺栓孔并通过螺栓与所述主轴连接。4.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述下轴肩上开设有螺纹孔，所述下轴肩通过所述螺纹孔同轴连接于所述搅拌针的输出端。5.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述焊接刀柄为管状结构，其包括内部的中心通孔，所述转接轴同轴设置于所述中心通孔中，且绕所述转接轴靠近所述回抽w轴一端的周向设置有环形边缘，所述环形边缘上对称设置有多个连接孔，所述转接轴通过螺栓在所述连接孔处与所述回抽w轴同轴连接。6.根据权利要求1所述的双轴肩搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述回抽w轴与所述主轴同步高速运转的同时可沿z轴独立运动，且其独立运动的范围为0mm-20mm。7.一种双轴肩搅拌摩擦焊系统，其特征在于，包括数控系统以及权利要求1-6中任意一项所述的双轴肩搅拌摩擦焊装置，且所述数控系统与所述双轴肩搅拌摩擦焊装置的涡流探头相连。8.一种基于涡流测量的双轴肩搅拌摩擦焊自动调节方法，利用如权利要求1-6中任意一项所述的双轴肩搅拌摩擦焊装置对搅拌摩擦焊过程进行自动调节，其特征在于：包括以下步骤，步骤s1：测量待焊接工件的焊接起始位置的厚度e，根据厚度e调整所述上轴肩和所述下轴肩之间的间距d，使间距d小于所述厚度e；步骤s2：对待焊接工件进行装夹和固定；步骤s3：移动摩擦焊主轴头使搅拌针位于工件的边缘，且使所述上轴肩至待焊接件上表面的距离与所述下轴肩至待焊接件下表面的距离相同；步骤s4：按照预设的焊接参数进行焊接，焊接过程中涡流探头实时测量其与工件上表面之间的距离a以及与工件下表面之间的距离b，根据数据对所述上轴肩和所述下轴肩的高度进行实时调整，使焊接过程中所述上轴肩和所述下轴肩相对于其焊接面的距离保持不变，直至焊接完成。
9.根据权利要求8所述的基于涡流测量的双轴肩搅拌摩擦焊自动调节方法，其特征在于：焊接过程中所述涡流探头实时测量其与工件上表面之间的距离a以及与工件下表面之间的距离b，并将数据反馈到主轴头的数控系统内，通过存储与运算输出实时前后落差
△
a＝a
n-a
n-1
与实时厚度c
n
＝b
n-a
n
的前后落差
△
c＝c
n-c
n-1
，并将
△
a和
△
c的数值分别叠加在带动主轴和回抽w轴运动的驱动结构上，驱动结构根据数值对上轴肩和下轴肩的高度进行实时调整，直至焊接完成。10.根据权利要求8所述的基于涡流测量的双轴肩搅拌摩擦焊自动调节方法，其特征在于：焊接过程中所述上轴肩与所述涡流探头的相对位置保持不变。

技术总结
本发明涉及一种双轴肩搅拌摩擦焊装置、系统及自动调节方法，包括回抽式搅拌摩擦焊主轴头，其包括主轴以及回抽W轴；双轴肩搅拌组件，其包括焊接刀柄和转接轴，焊接刀柄的一端与主轴同轴连接，另一端设置有上轴肩，转接轴设置于焊接刀柄内部，转接轴的一端与回抽W轴同轴连接，另一端同轴连接有搅拌针，搅拌针延伸至焊接刀柄外并同轴连接有下轴肩；检测组件，其包括涡流探头。能够根据待焊接件的尺寸或厚度的变化对上轴肩和下轴肩进行实时的自动调整，可适用于平面度及厚度均匀性差的工况；整个装置的结构及控制方法简单，不仅解决了常规搅拌摩擦焊对被焊接件根部无法焊透的问题且无需复杂的工装，还解决了常规装置适应性差不能工程化应用的问题。程化应用的问题。程化应用的问题。


技术研发人员：胡霞 李文晓 吴少阳 徐萌 徐晓霞 范美华 蒲炯 李羲童
受保护的技术使用者：航天工程装备（苏州）有限公司
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/3/3