本發(fā)明屬于機械加工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種攪拌摩擦加工用多攪拌頭機構(gòu)。

背景技術(shù)：

攪拌摩擦加工技術(shù)是從攪拌摩擦焊演變而來的一種加工方法，主要通過攪拌頭的高速旋轉(zhuǎn)和沿著加工方向的移動來實現(xiàn)。加工過程中，通過攪拌頭的強烈攪拌作用使被加工材料發(fā)生劇烈塑性變形、混合、破碎，實現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的致密化、均勻化和細(xì)化。因此，作為實現(xiàn)攪拌摩擦加工的關(guān)鍵組件，攪拌頭機構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣直接決定了攪拌摩擦加工的效率和效果。

目前報道的大部分專利與文獻(xiàn)中是關(guān)于攪拌摩擦焊接用單攪拌頭機構(gòu)的，它們更多關(guān)注于攪拌頭本身結(jié)構(gòu)(包括軸肩和攪拌針)的設(shè)計和改進(jìn)，例如：改進(jìn)軸肩表面內(nèi)凹槽形狀和分布、攪拌針形狀來改善材料的流動性、設(shè)計多軸肩或多攪拌針結(jié)構(gòu)來提高焊縫質(zhì)量等。如果將傳統(tǒng)的單攪拌頭機構(gòu)應(yīng)用到攪拌摩擦加工技術(shù)中，需要重復(fù)攪拌道次和反復(fù)更換攪拌旋轉(zhuǎn)方向來實現(xiàn)材料的表層或者整個塊體的加工制備。一方面，相鄰攪拌道次之間所需的冷卻時間間隔會導(dǎo)致生產(chǎn)效率大幅下降，尤其是針對制備較大尺寸規(guī)格的板材；另一方面，攪拌道次增加會對被加工材料母材的組織性能造成累積損傷，最終嚴(yán)重影響所制備材料的使用性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明了解決目前傳統(tǒng)單攪拌頭的攪拌摩擦加工技術(shù)的不足，提出一種應(yīng)用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構(gòu)，以期能避免傳統(tǒng)單個攪拌頭重復(fù)多次攪拌熱量積累降低生產(chǎn)效率，降低工件質(zhì)量的問題，從而提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。

本發(fā)明為達(dá)到上述發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種應(yīng)用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構(gòu)的特點包括：n個攪拌頭本體、n個夾套、輔助安裝盤、主安裝盤、主動齒輪、n-個從動齒輪、主動軸、n-個從動軸、定位銷；

在所述主安裝盤和輔助安裝盤之間設(shè)置有主動軸和n-個從動軸；所述主動軸貫穿設(shè)置在所述主安裝盤的中心位置處，在所述主動軸上套裝有所述主動齒輪；所述n-個從動軸貫穿設(shè)置所述主動軸的四周，在所述n-個從動軸上分別套裝有所述n-個從動齒輪；所述主動齒輪與所述n-個從動齒輪相互嚙合；所述定位銷固定在所述主安裝盤和輔助安裝盤之間形成防錯位結(jié)構(gòu)；

在所述主動齒輪、n-個從動齒輪的末端，并處于所述輔助安裝盤的底部設(shè)置有所述n個夾套；所述n個夾套分別用于固定所述n個攪拌頭本體；

所述多攪拌頭機構(gòu)是通過外部電機驅(qū)動所述主動軸和主動齒輪轉(zhuǎn)動，并帶動所述n-個從動齒輪轉(zhuǎn)動，從而形成所述n個攪拌頭本體的旋轉(zhuǎn)攪拌結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述的應(yīng)用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構(gòu)的特點也在于：在所述主動軸與所述主安裝盤的上表面之間固定環(huán)，以形成所述主動軸的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明采用主動齒輪嚙合多個從動齒輪的齒輪傳動機構(gòu)，通過安裝盤、夾套、定位銷等輔助機構(gòu)的配合使用，實現(xiàn)了多攪拌頭的同時轉(zhuǎn)動，有效地解決了傳統(tǒng)的攪拌摩擦加工技術(shù)中，需要多次反復(fù)進(jìn)行攪拌才能完成整塊材料加工的缺點；一次加工可實現(xiàn)傳統(tǒng)攪拌摩擦加工技術(shù)多次攪拌摩擦加工的效果，生產(chǎn)效率大大提高；并且不會出現(xiàn)傳統(tǒng)攪拌摩擦加工多次重復(fù)攪拌道次之間熱量積累、降低待加工工件質(zhì)量、需要降溫至室溫才能開始下一道次攪拌的問題，實現(xiàn)了材料攪拌摩擦加工的大批量生產(chǎn)。

2、本發(fā)明采用主動齒輪嚙合多個從動齒輪的齒輪嚙合結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)多個攪拌頭的同時轉(zhuǎn)動，能量利用率高，損耗?。?/p>

3、本發(fā)明采用主安裝盤和輔助安裝盤的配合使用將整個機構(gòu)安裝在攪拌摩擦焊機上，簡單方便，可根據(jù)不同型號的攪拌摩擦焊機設(shè)計不同的安裝盤，適用范圍更廣；

4、本發(fā)明采用定位銷和固定環(huán)固定主安裝盤和輔助安裝盤，形成防錯位結(jié)構(gòu)，保證了攪拌摩擦加工過程中整個多攪拌頭機構(gòu)的穩(wěn)定運行；

5、本發(fā)明采用夾套安裝攪拌頭，便于安裝和拆卸，可以根據(jù)實際生產(chǎn)要求增減攪拌頭數(shù)量，適用范圍更廣；可以根據(jù)不同待加工材料更換攪拌頭形狀，得到最優(yōu)的加工質(zhì)量。

6、本發(fā)明加工過程中，所有攪拌頭的中心線可以與加工方向在0°～90°之間變化，實現(xiàn)了0％～100％的搭接率；

綜上所述，本發(fā)明具有極大地市場應(yīng)用前景，可以有效地增加攪拌摩擦加工技術(shù)的應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多攪拌頭整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明多攪拌頭系統(tǒng)爆炸視圖；

圖3為本發(fā)明內(nèi)部齒輪嚙合示意圖；

圖4a為本發(fā)明多攪拌頭中心線和進(jìn)給方向(加工方向)成90°布置；

圖4b為本發(fā)明多攪拌頭中心線和進(jìn)給方向(加工方向)成45°布置；

圖5本發(fā)明為增加若干攪拌頭的布置示意圖；

圖中標(biāo)號：1為多攪拌頭；2為夾套；3為輔助安裝盤；4為主安裝盤；5主動齒輪；6為從動齒輪；7為主動軸；8為從動軸；9為定位銷；10為固定環(huán)；11為安裝盤固定槽；12為待加工板；13為整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本實施例中，如圖1和圖2所示，一種應(yīng)用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構(gòu)，包括：n個攪拌頭本體1、n個夾套2、輔助安裝盤3、主安裝盤4、主動齒輪5、n-1個從動齒輪6、主動軸7、n-1個從動軸8、定位銷9。

如圖3所示，主安裝盤4和輔助安裝盤3之間設(shè)置有主動軸7和n-1個從動軸8；主動軸7貫穿設(shè)置在主安裝盤4的中心位置處，在主動軸7上套裝有主動齒輪5；n-1個從動軸8貫穿設(shè)置在主動軸7的四周，在n-1個從動軸8上分別套裝有n-1個從動齒輪6；主動齒輪5與n-1個從動齒輪6相互嚙合；定位銷9固定在主安裝盤4和輔助安裝盤3之間形成防錯位結(jié)構(gòu)；

主動齒輪5、n-1個從動齒輪6的末端，并處于輔助安裝盤3的底部設(shè)置有n個夾套2；n個夾套2分別用于固定述n個攪拌頭本體1；

該多攪拌頭機構(gòu)通過外部電機驅(qū)動主動軸7和主動齒輪5轉(zhuǎn)動，并帶動n-1個從動齒輪6轉(zhuǎn)動，從而形成n個攪拌頭本體1的旋轉(zhuǎn)攪拌結(jié)構(gòu)；

具體實施中，主動軸7與主安裝盤4的上表面之間固定環(huán)10，以形成主動軸7的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。

如圖4a、圖4b和圖5所示，為本發(fā)明加工制造過程示意圖，整個制造過程由以下步驟組成：

步驟(1)首先將多攪拌頭機構(gòu)通過安裝槽安裝在攪拌摩擦焊機上，保持主安裝盤和副安裝盤固定不動；

步驟(2)將主動軸和攪拌摩擦焊機的主軸通過配合聯(lián)結(jié)在一起，通過攪拌摩擦焊機的主軸轉(zhuǎn)動來帶動多攪拌頭機構(gòu)主軸的轉(zhuǎn)動，從而通過齒輪傳動結(jié)構(gòu)帶動整個多攪拌頭機構(gòu)的轉(zhuǎn)動；

步驟(3)確定好加工初始位置后，根據(jù)不同加工材質(zhì)設(shè)置好整個機構(gòu)的主軸轉(zhuǎn)動速度；攪拌摩擦焊機帶動整個機構(gòu)以一定速度進(jìn)入待加工工件后，同樣根據(jù)不同加工材料按照設(shè)置好的進(jìn)給速度開始進(jìn)行攪拌摩擦加工過程。

步驟(4)完成一次加工后，攪拌摩擦焊機回退到初始位置，側(cè)向移動一定的距離，繼續(xù)下一次加工。

步驟(5)如此往復(fù)步驟(3)和(4)，直至完成整個零件的制備。

步驟(6)整個板材的加工根據(jù)安裝攪拌頭數(shù)量的不同，需要幾次加工即可完成。

如上述步驟(3)中，攪拌機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度在500～800rpm之間，速度太小不能完成加工，速度太大一方面會浪費能源，另一方面可能會破壞多攪拌頭的機械傳動機構(gòu)。

如上述步驟(3)中，多攪拌頭機構(gòu)進(jìn)入待加工工件的速度為0.5mm/min，進(jìn)給速度(加工速度)為30～75mm/min。

如上述步驟(3)中，通過調(diào)整多攪拌頭機構(gòu)上的安裝槽與攪拌摩擦焊機的角度，使多攪拌頭機構(gòu)上的攪拌頭中心連線與進(jìn)給方向(加工方向)在0～90°范圍內(nèi)變化，如圖4a和圖4b所示。當(dāng)角度為90°時，搭接率(即不同攪拌頭的加工范圍)為0％；當(dāng)角度為0°時，搭接率為100％，即所有攪拌頭按照同一條直線行走。此時若在每個位置分別安放攪拌針形狀不同(錐臺形、錐臺螺紋型、正方形等)時，可以綜合不同攪拌頭的優(yōu)點，一次加工完成后得到最優(yōu)的材料質(zhì)量。

如上述步驟(4)中，側(cè)向移動時要根據(jù)待加工工件計算好需要移動的次數(shù)以及每次需要安裝的攪拌頭數(shù)量。

本發(fā)明所涉及的多攪拌頭機構(gòu)不僅僅限定于安裝如圖所示的攪拌頭數(shù)量，可根據(jù)實際需求設(shè)計不同的安裝盤大小以安裝任意數(shù)量的攪拌頭來完成加工過程。