本发明涉及一种搅拌摩擦增材制造装置。
背景技术：
1、近年来，3d制造技术得到快速发展，在搅拌摩擦焊接的基础上，出现了搅拌摩擦增材制造技术，其能够利用搅拌头将金属粉末对基材进行增材制造，搅拌摩擦增材制造设备通常是安装在于现有的搅拌摩擦焊机、数控铣床、数控加工中心等机加工设备上，由于搅拌摩擦增材制造设备包括静止部分和转动部分，因此在工作时，需要将搅拌摩擦增材制造设备的静止部分和转动部分分别与机加工设备上的固定部分和驱动机构连接起来，才能使搅拌摩擦增材制造设备进行工作，由于不同机加工设备的固定部分和驱动机构上的连接结构与位置各不相同，使得同一套搅拌摩擦增材制造设备无法同时适应不同的机加工设备，为使同一套搅拌摩擦增材制造设备能够适应不同的机加工设备，需要根据各机加工设备的固定部分和驱动机构的具体情况加工不同规格的连接件，不但造成设备部件管理的不便，也造成搅拌摩擦增材制造设备的使用不便。
2、另外，采用金属粉末作为增材材料时，需要将金属粉末送入到静止部分和转动部分之间的缝隙内，并利用螺旋槽向下输送，但由于转动部分需要被连接到机加工设备的驱动机构上，导致无法设置用于盛装金属粉末的料仓，只能采用外部管道直接向螺旋槽内添加金属粉末，导致金属粉末的添加易于受到其他外部因素的干扰而造成中断，影响生产的持续进行。
技术实现思路
1、为解决现有搅拌摩擦增材制造装置均需要设置固定部分和转动部分两个安装结构的问题，本申请提出了一种搅拌摩擦增材制造装置，其包括一空心轴力矩电机，该空心轴力矩电机包括定子和转动地设置在定子内部的动子，该空心轴力矩电机的中心轴线沿竖直方向延伸，在动子上固定安装有一空心轴，一驱动轴固定安装在该空心轴上，该驱动轴包括一沿竖直方向延伸的内筒体，该内筒体的内腔形成为储料腔，该储料腔的上端形成为进料口，在该内筒体的下端密封地设置有一下端板，该下端板的下侧形成有向下延伸的螺旋输送杆，螺旋输送杆的下端形成为轴肩，并在轴肩的下侧形成有搅拌头；
2、在该定子的下端具有一外筒体，该外筒体套设在螺旋输送杆上，在螺旋输送杆与外筒体之间形成螺旋通道，并在外筒体与轴肩之间形成一呈环形的连通螺旋通道的出料口，在下端板上设置有连通储料腔与螺旋通道的出料孔；在竖直方向上，轴肩的下表面向下超过外筒体的下端面；储料腔内的金属粉末能够经出料孔进入到螺旋通道内，并在螺旋输送杆的推动下，进入到出料口内；在定子上设置有安装部，该安装部用于将搅拌摩擦增材制造装置连接到机加工设备上。其中的驱动轴可拆卸地安装在空心轴上。
3、本申请能够通过安装部连接到搅拌摩擦焊机、数控铣床、数控加工中心等机加工设备的固定部分上，利用机加工设备来对搅拌摩擦增材制造装置进行移动，当然也可以设置专门的移动装置，来对搅拌摩擦增材制造装置进行移动。本申请工作时，启动空心轴力矩电机，使驱动轴进行转动，同步带动搅拌头进行转动，储料腔内的金属粉末经出料孔由出料口排出，搅拌头对工件表面进行搅动，轴肩将金属粉末压入并进行搅拌焊接，形成增材层，机加工设备带动搅拌摩擦增材制造装置沿工件的表面进行移动，逐渐完成工件的修复或增材制造。
4、由于本申请利用空心轴力矩电机制作搅拌摩擦增材制造装置，同时利用空心结构的驱动轴的内腔作为储料腔，能够有效地减少设备的体积，由于本申请自带动力装置，无需外供动力，因此至少能够取消与机加工设备的驱动机构之间的连接部件，减少设备部件的数量，降低设备的管理和维护费用。同时由于本申请自带动力装置，因此也可以直接安装在其他没有主轴等旋转部件的机加工设备上，提高本申请的使用范围。
5、由于本申请利用驱动轴的内腔作为储料腔，能够存储一定量的金属粉末，因此在生产过程中，能够持续稳定地向出料口输送金属粉末，避免由于金属粉末的中断或输送量的变化而影响生产的正常进行。
6、进一步，在搅拌头的下表面上具有向下突出的搅拌针。利用搅拌针能够提高搅拌头进入到基材内的速度，提高作业效率。
7、进一步，在下端板的上表面形成有一向上突出的圆锥，该圆锥位于储料腔内，在下端板上设置有若干出料孔，该若干出料孔环绕该圆锥间隔设置；在内筒体的径向方向上，各出料孔均位于内筒体的内壁与圆锥的外周面之间，在圆锥的顶部倾斜安装有至少两个搅动弹簧，该至少两个搅动弹簧环绕圆锥间隔设置，搅动弹簧的一端固定在圆锥上，搅动弹簧的另一端为自由端。金属粉末在储料腔内下降时，易于产生架桥现象，导致金属粉末的断供，影响生产的持续进行，设置搅动弹簧后，在驱动轴转动时，会使搅动弹簧产生晃动，对搅动弹簧周围的金属粉末进行扰动，避免金属粉末产生架桥现象。另外，在搅动弹簧进行晃动时，也会使驱动轴产生振动，同时叠加驱动轴在转动时自身所产生的振动，能够进一步提高储料腔内金属粉末向下流动时的顺畅性。
8、进一步，在相邻两个出料孔之间设置有一向上延伸的挡板。利用挡板能够将储料腔的下部分割为若干个小型的料仓，当驱动轴的转速发生变化时，利用各个料仓，仍能够使金属粉末均匀地分配到各个出料孔内。挡板的高度控制在5-20mm之间。
9、具体地，出料孔由下向上沿空心轴的转动方向倾斜设置。该设计能够充分地利用驱动轴在转动时所产生的离心力，使金属粉末由出料孔流畅地排出，并进入到出料口。
10、进一步，为提高定子和空心轴在轴向上的连接强度，该定子包括一呈筒状的沿竖直方向延伸的外壳、可拆卸地安装在外壳顶部的上端盖和可拆卸地安装在外壳底部的下端盖，上端盖和下端盖分别经角接触轴承转动地连接在空心轴上。
11、进一步，为减少部件数量，该外筒体一体形成在该下端盖上。
12、进一步，为便于安装，该安装部形成在外壳或上端盖上。
13、进一步，为避免出料口内的金属粉末渗入到空心轴力矩电机的内部，在外筒体与内筒体之间设置有密封件。
14、进一步，为避免出料口内的金属粉末由定子与工件之间的缝隙向外溢出，在外筒体的外侧面上设置有一防溢板，该防溢板可拆卸地安装在外筒体上，且该防溢板的位置能够沿上下方向进行调整；该防溢板位于外筒体的下游侧。本申请将搅拌摩擦增材制造装置朝向工作时的移动方向的一侧称为下游侧，在搅拌摩擦增材制造装置工作时，下游侧的金属粉末尚未形成增材层，仍处于粉末状体，易于向外扩散，造成金属粉末的流失，利用防溢板，能够有效地减少金属粉末的流失量，当搅拌摩擦增材制造装置工作时，需要根据金属粉末在工件表面的厚度对防溢板的高度进行调整，以避免对搅拌摩擦增材制造装置的正常工作造成影响。
1.一种搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，包括一空心轴力矩电机，该空心轴力矩电机包括定子和转动地设置在定子内部的动子，该空心轴力矩电机的中心轴线沿竖直方向延伸，在动子上固定安装有一空心轴，一驱动轴固定安装在该空心轴上，该驱动轴包括一沿竖直方向延伸的内筒体，该内筒体的内腔形成为储料腔，该储料腔的上端形成为进料口，在该内筒体的下端密封地设置有一下端板，该下端板的下侧形成有向下延伸的螺旋输送杆，螺旋输送杆的下端形成为轴肩，并在轴肩的下侧形成有搅拌头；
2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，在搅拌头的下表面上具有向下突出的搅拌针。
3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，在下端板的上表面形成有一向上突出的圆锥，该圆锥位于储料腔内，在下端板上设置有若干出料孔，该若干出料孔环绕该圆锥间隔设置；在内筒体的径向方向上，各出料孔均位于内筒体的内壁与圆锥的外周面之间，在圆锥的顶部倾斜安装有至少两个搅动弹簧，该至少两个搅动弹簧环绕圆锥间隔设置，搅动弹簧的一端固定在圆锥上，搅动弹簧的另一端为自由端。
4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，在相邻两个出料孔之间设置有一向上延伸的挡板。
5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，出料孔由下向上沿空心轴的转动方向倾斜设置。
6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，该定子包括一呈筒状的沿竖直方向延伸的外壳、可拆卸地安装在外壳顶部的上端盖和可拆卸地安装在外壳底部的下端盖，上端盖和下端盖分别经角接触轴承转动地连接在空心轴上。
7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，该外筒体一体形成在该下端盖上。
8.根据权利要求6所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，该安装部形成在外壳或上端盖上。
9.根据权利要求1所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，在外筒体与内筒体之间设置有密封件。
10.根据权利要求1所述的搅拌摩擦增材制造装置，其特征在于，在外筒体的外侧面上设置有一防溢板，该防溢板可拆卸地安装在外筒体上，且该防溢板的位置能够沿上下方向进行调整；该防溢板位于外筒体的下游侧。
