專利名稱：微型高速慣性摩擦焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
微型高速慣性摩擦焊機(jī)
一、 技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種焊機(jī)，尤其是涉及一種微型高速慣性摩擦焊機(jī)。
二、 背景技術(shù)
摩擦焊接技術(shù)作為一種先進(jìn)的固態(tài)連接技術(shù)(其焊合區(qū)為鍛造組織)，具有 優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低耗、清潔等技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征，通過(guò)與材料、計(jì)算機(jī)、知識(shí) 與信息處理、光機(jī)電一體化、軟件、可靠性工程等高新技術(shù)的緊密結(jié)合，其本 身也正在以高新技術(shù)的面貌展現(xiàn)在人們面前，并在國(guó)防軍工等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)中具有廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化前景。
隨著現(xiàn)代微機(jī)械及微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，摩擦焊機(jī)的發(fā)展方向之一是實(shí)現(xiàn) 焊機(jī)的微型化與高速化。
國(guó)內(nèi)摩擦焊機(jī)制造業(yè)于上世紀(jì)70年代開(kāi)始起步，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，通
用摩擦焊機(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)已形成一定規(guī)模，在一定程度上滿足了國(guó)內(nèi)低端和部 分中端用戶的需求，但與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)摩擦焊接技術(shù)的整體水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 力至今仍差距甚大，遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的迫切需求，迄今為止，國(guó)內(nèi)外在微 型高速慣性摩擦焊機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用方面的報(bào)道還十分少見(jiàn)。
國(guó)外，僅有美國(guó)MTI公司和德國(guó)KUKA公司研發(fā)生產(chǎn)微型焊機(jī)的報(bào)道， MTI公司生產(chǎn)的40型微型高速慣性摩擦焊機(jī)釆用主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與主軸體同軸安頁(yè)
裝的結(jié)構(gòu)方案，其主軸轉(zhuǎn)速為45000-6000Qrpm，飛輪的最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.00036 kg m2，最大焊接力為2.2KN，管型工件最大焊接面積為45.2 mm2; KUKA公 司生產(chǎn)的RS05E摩擦焊機(jī)的最大焊接力為5.0KN，焊件直徑(低碳鋼)為4>2-<1>8 mm。
三、實(shí)用新型內(nèi)容-
本實(shí)用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種微型高速慣性 摩擦焊機(jī)，其取消了所有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，具有轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)緊湊、易于平衡、 傳動(dòng)效率高以及重量輕、響應(yīng)迅速、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了慣性摩擦 焊機(jī)的微型化和高速化。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為
一種微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特殊之處在于包括安裝在床身上的焊機(jī) 主軸，工作滑臺(tái)與推力油缸連接，電主軸通過(guò)電磁離合器與焊機(jī)主軸以及安裝 在焊機(jī)主軸上的飛輪相連，旋轉(zhuǎn)夾具與焊機(jī)主軸連接，移動(dòng)夾具安裝在工作滑 臺(tái)上，電主軸上連有變頻器和傳感器，變頻器和傳感器與控制器連接。
電主軸支撐采用角接觸球軸承。
旋轉(zhuǎn)夾具和移動(dòng)夾具采用微型精密彈簧夾頭。
工作滑臺(tái)的導(dǎo)軌采用高導(dǎo)向精度的直線導(dǎo)軌。
電主軸的軸承和焊機(jī)主軸軸承與油霧器連接。
電磁離合器包括外套筒，端蓋板與外套筒連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵(lì)磁 線圈，勵(lì)磁線圈與線圈骨架連接，磁環(huán)采用稀土強(qiáng)永磁材料釹鐵硼材料制成， 膠接于左、右兩側(cè)端蓋板的環(huán)形凸臺(tái)上，磁環(huán)端面上膠合有橡膠墊圈，左側(cè)端
蓋板中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸，右側(cè)端蓋板中孔設(shè)有與安裝有飛 輪的焊機(jī)主軸軸體相連的另一外花鍵軸，外花鍵軸和另一外花鍵軸與磁環(huán)一側(cè) 的內(nèi)花鍵套采用花鍵連接，內(nèi)花鍵套、端蓋板、外套筒均采用導(dǎo)磁材料制成， 外花鍵軸和另一外花鍵軸采用非導(dǎo)磁材料制成，勵(lì)磁線圈通過(guò)繼電器與直流電 源連接，繼電器上連有壓敏電阻。
控制器為可編程控制器，人機(jī)界面與可編程控制器連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下
1、 本實(shí)用新型集成了高速切削加工技術(shù)中的電主軸單元技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了焊機(jī) 主軸——飛輪與其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同軸配置和直接驅(qū)動(dòng)，取消了所有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)， 其傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度為零("零傳動(dòng)")，并具有轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)緊湊、易于平衡、傳動(dòng)效 率高以及重量輕、響應(yīng)迅速、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了慣性摩擦焊 機(jī)的微型化和高速化。
2、 本實(shí)用新型通過(guò)焊機(jī)主軸及其軸系轉(zhuǎn)動(dòng)件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其固有的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的下限值達(dá)到3.2X10—5 kgm2;同時(shí)，在焊機(jī)主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)50000 rpm 的超高轉(zhuǎn)速條件下，焊機(jī)主軸及其軸系轉(zhuǎn)動(dòng)件的動(dòng)平衡品質(zhì)良好。
3、 本實(shí)用新型中電磁離合器采用小慣量、推挽式、花鍵齒結(jié)構(gòu)，能保證電 磁離合器在高達(dá)數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)的超高轉(zhuǎn)速下頻繁、快速和可靠的離合和傳遞較大的摩 擦峰值扭矩，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)， 并實(shí)現(xiàn)了電磁離合器的小型化。
4、 本實(shí)用新型所能焊接的工件尺寸的下限可細(xì)至01.5mm (棒材)。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型中電主軸的結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型中電主軸的電氣連接圖4為本實(shí)用新型中電磁離合器分離時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖5為本實(shí)用新型中電磁離合器接合時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖6為本實(shí)用新型中電磁離合器勵(lì)磁線圈的電源接線圖7為本實(shí)用新型中液壓系統(tǒng)原理圖8為本實(shí)用新型中計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的接線圖9為計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中控制器的接線圖10為計(jì)算機(jī)控制流程圖。
圖中，卜電主軸，2-電磁離合器，3-焊機(jī)主軸，4-飛輪，5-旋轉(zhuǎn)夾具，6-旋轉(zhuǎn)側(cè)工件，7-移動(dòng)側(cè)工件，8-移動(dòng)夾具，9-推力油缸，10-床身，11-直線導(dǎo) 軌，12-工作滑臺(tái)，13-轉(zhuǎn)子軸，14-前防塵罩，15-前螺母，16-前小蓋，17-前 軸承，18-前外隔墊，19-前內(nèi)隔墊，20-前外套，21-前軸承座，22-定子，23-殼體和水套，24-后軸承，25-后內(nèi)隔墊，26-后外隔墊，27-滾珠保持架，28-后 軸承座，29-后螺母，30-調(diào)整墊，31-彈簧座和彈簧，32-后蓋，33-進(jìn)水嘴，34-進(jìn)油嘴，35-接線座，36-出油嘴，37-進(jìn)水嘴，38-頂絲，39-出水嘴，40-進(jìn)油 嘴，41-出油嘴，42-進(jìn)水嘴，43-油霧發(fā)生器，44-壓力繼電器，45-變頻器，46-外花鍵軸，47-磁環(huán)，48-內(nèi)花鍵套，49-外套筒，50-勵(lì)磁線圈，51-線圈骨架， 52-橡膠墊圈，53-端蓋板，54-外花鍵軸，55-繼電器，56-繼電器，57-勵(lì)磁線 圈，58-壓敏電阻，59-油箱，60-吸油濾油器，61-液壓泵，62-電動(dòng)機(jī)，63-線 隙式濾油器，64-壓力表，65-壓力表，66-壓力表，67-基板，68-減壓閥，69- 流量控制閥，70-電磁換向閥，71-減壓閥，72-流量控制閥，73-電磁換向閥， 74-電磁溢流閥，75-單向閥，76-三位四通電磁換向閥，77-冷卻器，78-推力油 缸，79-軟管總成，80-軟管總成，81-壓力繼電器，82-照明燈，83-液壓?jiǎn)?dòng)燈， 84-液壓停止燈，85-離合器，86-離合器，87-液壓泵電機(jī)，88-主軸變頻器，89-電主軸，90-焊接開(kāi)始按鈕，91-焊接停止按鈕，92-急停按鈕，93-滑臺(tái)原位行 程開(kāi)關(guān)，94-滑臺(tái)快進(jìn)行程開(kāi)關(guān)，95-滑臺(tái)遠(yuǎn)端限位，96-焊件接觸壓力開(kāi)關(guān)，97-水壓開(kāi)關(guān)，98-水霧氣壓開(kāi)關(guān)，99-油霧器液位，100-油霧器液位，101-變頻預(yù) 設(shè)速度到達(dá)，102-液壓泵起動(dòng)，103-液壓泵停止，104-位移傳感器，105-速度 設(shè)定。106-液壓建立，107-滑臺(tái)快進(jìn)，108-滑臺(tái)工進(jìn)，109-頂鍛，110-滑臺(tái)快 進(jìn)，lll-離合器合，112-液壓油泵電機(jī)，113-焊接開(kāi)始指示，114-焊接停止指 示。
五具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要由主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、傳感與傳感器系統(tǒng)、計(jì)算機(jī) 測(cè)控系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)的構(gòu)造特征如下
1、主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)
參見(jiàn)圖l，主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的主要配置見(jiàn)圖1，它主要由高速電主軸l、電磁 離合器2、焊機(jī)主軸3、飛輪4、旋轉(zhuǎn)夾具5、移動(dòng)夾具8、推力油缸9，以及床
身10、箱體、支架等支撐件(大件)組成。其中電主軸l (內(nèi)藏電機(jī)式主軸)
是焊機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力源，它通過(guò)電磁離合器2與焊機(jī)主軸3和安裝其上的飛 輪4相連，其支撐選用7204C (C級(jí)精度，兩個(gè))及7203C (C級(jí)精度， 一個(gè)) 型角接觸球軸承；飛輪4的作用是主要靠其釋放的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能提供給悍接工件所 需的能量(主要轉(zhuǎn)換為摩擦加熱功率)，以使電主軸1內(nèi)藏電機(jī)功率大為減?。?br> 旋轉(zhuǎn)夾具5和移動(dòng)夾具8均釆用微型精密彈簧夾頭，旋轉(zhuǎn)夾具5與焊機(jī)主軸3 相連，移動(dòng)夾具8安裝在工作滑臺(tái)12上，工作滑臺(tái)12進(jìn)給由推力油缸9驅(qū)動(dòng)， 其導(dǎo)軌選用高導(dǎo)向精度的直線導(dǎo)軌11;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還綜合考慮了各支撐件 (大件)的自身剛度、局部剛度和接觸剛度。
本實(shí)用新型焊機(jī)主軸或飛輪的轉(zhuǎn)速可高達(dá)50000 rpm，由于微細(xì)工件施焊時(shí) 所需之焊接能量甚小，故在設(shè)計(jì)焊機(jī)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，必須最大限度地減小焊 機(jī)主軸及其軸系傳動(dòng)件(不包括飛輪)的固有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以使焊機(jī)所能焊接的 工件尺寸的下限盡可能降低。經(jīng)計(jì)算，焊機(jī)主軸軸系轉(zhuǎn)動(dòng)件的固有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 3.2X10—5 kgm2，其最大輸出功率為0.058 KW。為滿足焊接不同材質(zhì)及尺寸工件 的要求，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分級(jí)為三級(jí)，即3.7X10—3 kgm2、 1.56X10-3 kgm2、 4.83 X10-4 kgm2。
參見(jiàn)圖2和圖3，高速電主軸單元的功能是驅(qū)動(dòng)焊機(jī)主軸及安裝在主軸上的 飛輪等軸系轉(zhuǎn)動(dòng)件，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。電主軸最大轉(zhuǎn)速為60000 rpm,輸出功率為 2. 0 KW;前軸承17和后軸承24分別選用B7003C/P4X 1和B7002C/ P4X1型角 接觸球軸承，前者極限轉(zhuǎn)速為60000 rpm，后者極限轉(zhuǎn)速為75000 rpm;電主軸 采用油霧潤(rùn)滑，兼有潤(rùn)滑和冷卻雙重作用，其方法是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過(guò) 油霧發(fā)生器43將油液霧化并混入空氣流中，然后輸送到需要潤(rùn)滑的部位。當(dāng)電 主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，油霧可在軸承溝道內(nèi)形成彈性潤(rùn)滑油膜。油霧潤(rùn)滑屬持續(xù)潤(rùn) 滑，油霧經(jīng)過(guò)油路源源不斷進(jìn)入軸承，油、氣混合裝置的油路及氣路連接圖見(jiàn) 圖3。
高速電主軸選用丹麥Danfuss公司生產(chǎn)的VCT2840型變頻調(diào)速器(1000Hz) 進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。該變頻調(diào)速器具有仏/fFConst比例控制調(diào)速、網(wǎng)絡(luò)電壓補(bǔ)償、
電機(jī)轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)、電機(jī)加速啟動(dòng)與剎車(chē)快?？刂频绒D(zhuǎn)速控制功能，以及過(guò)流、 過(guò)壓、過(guò)熱、缺相等保護(hù)功能，故其安全可靠性較高。
參見(jiàn)圖4和圖5，電磁離合器采用小慣量、推挽式、花鍵齒結(jié)構(gòu)，以花鍵齒 機(jī)械嵌合副作為接合元件。參見(jiàn)圖4，包括外套筒49，端蓋板53與外套筒49 連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵(lì)磁線圈50，勵(lì)磁線圈50密繞于線圈骨架51上， 左側(cè)端蓋板53中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸46，右側(cè)端蓋板53中孔 設(shè)有與安裝有飛輪的焊機(jī)主軸軸體相連的外花鍵軸54，外花鍵軸46和外花鍵軸 54與磁環(huán)47—側(cè)的內(nèi)花鍵套48采用花鍵連接。根據(jù)磁路設(shè)計(jì)的要求，磁環(huán)47 采用稀土強(qiáng)永磁材料釹鐵硼材料制成，并將其膠接于左、右兩側(cè)端蓋板53的環(huán) 形凸臺(tái)上，為防止內(nèi)花鍵套48與磁環(huán)47吸合時(shí)產(chǎn)生沖擊，在磁環(huán)47端面上膠 合了一定厚度的橡膠墊圈52;內(nèi)花鍵套48、端蓋板53、外套筒49均采用導(dǎo)磁 材料電工純鐵DT4A制成，外花鍵軸釆用非導(dǎo)磁材料1Crl8Ni9Ti不銹鋼制成。 電磁離合器的勵(lì)磁線圈50在其線圈骨架51上密繞而成，銅線有效線徑為0. 55 mm，繞線層數(shù)為31層，每層匝數(shù)為61匝，勵(lì)磁電流為1.03A。計(jì)算結(jié)果表明， 電磁離合器產(chǎn)生的最大吸力或斥力為4.5 kg，傳遞的最大扭矩為0. 045 kgm。
參見(jiàn)圖6，電磁離合器的勵(lì)磁線圈57由直流電源(24VDC)供電，勵(lì)磁線圈 57通過(guò)繼電器55和繼電器56與直流電源連接，繼電器上連有壓敏電阻58，勵(lì) 磁電流的方向由圖中繼電器55或繼電器56控制，壓敏電阻58的作用是用來(lái)保 護(hù)繼電器觸頭，防止在頻繁通斷電路時(shí)觸頭間產(chǎn)生電弧而損壞觸頭。
參見(jiàn)圖4，當(dāng)電磁離合器處于分離狀態(tài)時(shí)，內(nèi)花鍵套48僅與外花鍵軸46嵌
合；參見(jiàn)圖5，當(dāng)繼電器得電時(shí)，勵(lì)磁線圈50中通過(guò)正向勵(lì)磁電流，內(nèi)花鍵套 48在左側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的斥力和右側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的吸力的共同作用下，加速沿軸向向
右移動(dòng)，其花鍵齒處于同時(shí)與外花鍵軸46、外花鍵軸54嵌合的狀態(tài)，即電主軸 l軸體與焊機(jī)主軸3接合，電磁離合器處于接合狀態(tài)；反之，當(dāng)繼電器55得電 (繼電器56失電)時(shí)，勵(lì)磁線圈50中通過(guò)反向勵(lì)磁電流，內(nèi)花鍵套48在右側(cè) 磁環(huán)產(chǎn)生的斥力和左側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的吸力的共同作用下，加速沿軸向向左移動(dòng)， 其花鍵齒與外花鍵軸46嵌合，而與外花鍵軸54脫離，即焊機(jī)主軸3與其動(dòng)力 源分離，電磁離合器處于分離狀態(tài)，只要通過(guò)焊機(jī)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)交替地改變 勵(lì)磁線圈中勵(lì)磁電流的方向，即可交替地控制電磁離合器的接合或分離。
實(shí)際工作時(shí)，焊機(jī)主軸3及安裝在它上面的飛輪4通過(guò)電磁離合器2中的 外花鍵軸46、內(nèi)花鍵套48、外花鍵軸54與電主軸1相連。慣性摩擦焊接時(shí)， 待焊工件的旋轉(zhuǎn)端夾持于旋轉(zhuǎn)夾具5中，而其移動(dòng)端夾持于工作滑臺(tái)12上的移 動(dòng)夾具8中，飛輪4首先被加速到預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速(電磁離合器處于接合狀態(tài))， 以轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的形式儲(chǔ)存焊接所需的能量，隨后焊機(jī)主軸3通過(guò)電磁離合器2與 電主軸l脫離(電磁離合器2處于分離狀態(tài))，飛輪4進(jìn)入慣性運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)移動(dòng)夾 具8夾持的工件移動(dòng)端在推力油缸9施加的軸向力的作用下，向旋轉(zhuǎn)側(cè)工件6 靠攏、接觸、并壓緊后，處于慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的飛輪因受摩擦扭矩的阻尼作用，其轉(zhuǎn) 速逐漸降低，儲(chǔ)存在飛輪中的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過(guò)被焊工件表面間的高速摩擦，逐漸 將其大部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，并快速加熱摩擦表面及其近區(qū)金屬，直至飛輪能 量耗盡而停止轉(zhuǎn)動(dòng)并保壓一段時(shí)間后，焊接過(guò)程結(jié)束。
2、液壓控制系統(tǒng)
參見(jiàn)圖7，液壓控制系統(tǒng)主要由液壓泵61、推力油缸78以及液壓控制閥組 等組成，其功能是對(duì)工件施加焊接力，并實(shí)現(xiàn)工作滑臺(tái)的快進(jìn)、工進(jìn)、頂鍛、 快退等工作程序的自動(dòng)變換。液壓控制系統(tǒng)的原理圖見(jiàn)圖7。
液壓控制系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)述如下-
系統(tǒng)建壓與調(diào)壓?jiǎn)?dòng)液壓泵61的控制按鈕，電磁鐵1DT得電，系統(tǒng)建壓。 系統(tǒng)壓力通過(guò)電磁溢流閥74調(diào)節(jié)，當(dāng)供油壓力表64指示為5. 0 MPa時(shí)，表示 系統(tǒng)壓力正常。
滑臺(tái)快進(jìn)油路啟動(dòng)快進(jìn)控制按鈕，電磁鐵1DT、 2DT同時(shí)得電，壓力油經(jīng) 電磁換向閥76進(jìn)入推力油缸78右腔；同時(shí)，推力油缸78左腔的壓力油經(jīng)單向 閥75流回油箱(卸荷)，工作滑臺(tái)向左快進(jìn)。
滑臺(tái)工進(jìn)油路當(dāng)工作滑臺(tái)移動(dòng)至行程開(kāi)關(guān)預(yù)先調(diào)定的位置時(shí)，電磁鐵2DT 失電，3DT得電，壓力油經(jīng)減壓閥71、流量控制閥72、電磁換向閥73流入推力 油缸右腔，轉(zhuǎn)入工進(jìn)狀態(tài)；工進(jìn)速度通過(guò)流量控制閥72調(diào)節(jié)，焊接壓力通過(guò)減 壓閥71調(diào)節(jié)，其值由壓力表7顯示。
頂鍛油路當(dāng)壓力油達(dá)到壓力繼電器81預(yù)先調(diào)定的工作壓力時(shí)，壓力繼電 器動(dòng)作，3DT失電，4DT得電，轉(zhuǎn)入快速頂鍛狀態(tài)；頂鍛速度通過(guò)流量控制閥69 調(diào)節(jié)，頂鍛壓力通過(guò)減壓閥68調(diào)節(jié)，其值由壓力表66顯示。
滑臺(tái)快退油路當(dāng)頂鍛保壓延時(shí)一定時(shí)間后，電磁鐵4DT失電，5DT得電， 工作滑臺(tái)快速后退、復(fù)位，并進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
為了保證液壓控制系統(tǒng)工作的可靠性，供油過(guò)濾器選用高納污能力(e》
200)、高過(guò)濾精度(10tO的過(guò)濾器。
液壓控制系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)是額定壓力，50 bar;工作壓力調(diào)節(jié)范圍， 35 50bar;系統(tǒng)額定流量，12 L/min;油箱有效容積，100 L;工作介質(zhì)，VG32 或VG46高抗磨液壓油；電動(dòng)機(jī)功率，1.5 KW;電壓，380 VAC;頻率，50 Hz。
3、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)
參見(jiàn)圖8和圖9，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要由人機(jī)界面、可編程控制器(PLC)、 變頻器88、傳感器及低壓電器等組成，其中PLC是系統(tǒng)的控制中心，系統(tǒng)的 順序控制、互鎖保護(hù)及各部分的功能協(xié)調(diào)均由它來(lái)完成；人機(jī)界面是人機(jī)對(duì)話 的窗口，用于焊機(jī)操作、參數(shù)設(shè)置與在線修改以及焊機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示等；變頻 器用于焊機(jī)主軸的驅(qū)動(dòng)及其轉(zhuǎn)速的調(diào)速；傳感器用于焊機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、工件軸向 縮短量和油霧發(fā)生器液位的實(shí)時(shí)檢測(cè)以及工作滑臺(tái)行程的限位；低壓電器包括 空開(kāi)、繼電器、接觸器等。圖10所示為本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)控制流程圖。
本實(shí)用新型PLC控制器選用日本三菱公司產(chǎn)品，配置的主要器件包括 FX1N-24MR-001型主機(jī)；FX2N-2AD型A/D模塊(12位模擬量輸入，1 5V); F930G0T-BWD-C型觸摸顯示器及FX-50DU-CABO型觸摸顯示屏電纜等。飛輪轉(zhuǎn)速 由變頻器實(shí)時(shí)檢測(cè)，工件軸向變形量選用WDYC-10L型差動(dòng)變壓器式位移傳感器 (12VDC供電，0 5VDC輸出，量程10mm)實(shí)時(shí)檢測(cè)。
實(shí)際工作時(shí)，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)上電后，人機(jī)界面進(jìn)行自檢，自檢完成后進(jìn) 入"操作畫(huà)面"；操作面板上設(shè)置有多個(gè)功能按鈕，主要包括手動(dòng)/自動(dòng)操作 方式轉(zhuǎn)換、液壓泵啟/停、液壓建立/取消、滑臺(tái)快進(jìn)/工進(jìn)/快退、離合器接合/ 分離、頂鍛，以及焊機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)/停轉(zhuǎn)等；為實(shí)施程序控制和電氣互鎖保護(hù)，還 配置了用于表征工件已處于接觸狀態(tài)的壓力繼電器、滑臺(tái)限位行程開(kāi)關(guān)，以及 用于工況監(jiān)測(cè)的水壓繼電器、氣壓繼電器、油霧器液位監(jiān)測(cè)傳感器等。
當(dāng)人機(jī)界面上"手動(dòng)/自動(dòng)"按鈕轉(zhuǎn)換到手動(dòng)方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)液壓泵啟/停、 液壓建立/取消、滑臺(tái)快進(jìn)/工進(jìn)/快退、離合器接合/分離、焊機(jī)主軸停止、頂 鍛等操作；當(dāng)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)方式時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)操作，其控制流程見(jiàn)圖 10。
焊機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)間、頂鍛保壓時(shí)間等參數(shù)均可在線設(shè)置與修改。 本實(shí)用新型微型高速慣性摩擦焊機(jī)的主要性能參數(shù)如下
① 主軸轉(zhuǎn)速10000-50000 rpm (可調(diào));
② 主軸最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3.2X10-5kgm2;
③ 最大焊接力5.0 KN;
④ 焊件直徑范圍(棒材)cH. 5-4)5.0 mm;
⑤ 焊件長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)端，20-30mm;移動(dòng)端，20-50 mm;
⑥ 焊機(jī)動(dòng)態(tài)精度主軸徑向跳動(dòng)量《0.015 mm，軸向竄動(dòng)量《0.020 mm;
⑦ 旋轉(zhuǎn)夾具徑向跳動(dòng)量《0.035 mm;
⑧ 移動(dòng)夾具軸線與主軸軸線同軸度偏差《0.05 mm。
權(quán)利要求1、一種微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特征在于包括安裝在床身(10)上的焊機(jī)主軸(3)，工作滑臺(tái)(12)與推力油缸(9)連接，電主軸(1)通過(guò)電磁離合器(2)與焊機(jī)主軸(3)以及安裝在焊機(jī)主軸(3)上的飛輪(4)相連，旋轉(zhuǎn)夾具(5)與焊機(jī)主軸(3)連接，移動(dòng)夾具(8)安裝在工作滑臺(tái)(12)上，電主軸(1)上連有變頻器和傳感器，變頻器和傳感器與控制器連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特征在于電主軸(1) 支撐采用角接觸球軸承。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)夾具 (5)和移動(dòng)夾具(8)采用微型精密彈簧夾頭。
4、 .根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特征在于工作滑臺(tái) (12)的導(dǎo)軌采用高導(dǎo)向精度的直線導(dǎo)軌。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特征在于電主軸(l) 的軸承和焊機(jī)主軸(3)軸承與油霧發(fā)生器(43)器連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特征在于電磁離合 器(2)包括外套筒(49)，端蓋板(53)與外套筒(49)連接構(gòu)成殼體，殼體 內(nèi)裝有勵(lì)磁線圈(50)，勵(lì)磁線圈(50)與線圈骨架(51)連接，磁環(huán)(47)采 用稀土強(qiáng)永磁材料釹鐵硼材料制成，膠接于左、右兩側(cè)端蓋板(53)的環(huán)形凸 臺(tái)上，磁環(huán)(47)端面上膠合有橡膠墊圈(52)，左側(cè)端蓋板(53)中孔設(shè)有與 電主軸(1)軸體相連的外花鍵軸(46)，右側(cè)端蓋板(53)中孔設(shè)有與安裝有 飛輪(4)的焊機(jī)主軸(3)軸體相連的外花鍵軸(54)，外花鍵軸(54)和外花鍵軸(46)與磁環(huán)(47) —側(cè)的內(nèi)花鍵套(48)采用花鍵連接，內(nèi)花鍵套 (48)、端蓋板(53)、外套筒(49)均采用導(dǎo)磁材料制成，外花鍵軸(46)和 外花鍵軸(54)釆用非導(dǎo)磁材料制成，勵(lì)磁線圈(50)通過(guò)繼電器與直流電源 連接，繼電器上連有壓敏電阻(58)。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其特征在于控制器 為可編程控制器，人機(jī)界面與可編程控制器連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微型高速慣性摩擦焊機(jī)，其取消了所有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，具有轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)緊湊、易于平衡、傳動(dòng)效率高以及重量輕、響應(yīng)迅速、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了慣性摩擦焊機(jī)的微型化和高速化。本實(shí)用新型包括安裝在床身上的焊機(jī)主軸，工作滑臺(tái)與推力油缸連接，電主軸通過(guò)電磁離合器與焊機(jī)主軸以及安裝在焊機(jī)主軸上的飛輪相連，旋轉(zhuǎn)夾具與焊機(jī)主軸連接，移動(dòng)夾具安裝在工作滑臺(tái)上，電主軸上連有變頻器和傳感器，變頻器和傳感器與控制器連接。
文檔編號(hào)F16D25/00GK201012430SQ20072003120
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者時(shí)渭清, 杜生輝, 杰 楊, 段立宇, 湯積成, 王文斌, 田俊輝, 暢智文 申請(qǐng)人:西安固本科技實(shí)業(yè)有限公司