本发明属于摩擦增材制造领域和搅拌摩擦焊接，尤其涉及一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统。
背景技术：
1、摩擦增材是一种绿色的制造工艺，它在建立绿色低碳循环发展经济体系方面具有潜力。摩擦增材工艺对环境的影响较低，可以在普通大气环境、真空环境和水下环境下进行增材过程。
2、与传统的熔融增材工艺相比，摩擦增材是一种固相连接过程，可以有效避免熔融增材过程中的一些缺陷。现有的搅拌摩擦焊设备在使用时无法具有较高的自由度，进而不便应对一些具备特殊角度的焊接任务，同时，具备搅拌摩擦焊功能的设备无法兼顾摩擦增材工艺，使得设备利用率较低，因此，亟需一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统来解决。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，以解决上述问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，包括：电机支架，所述电机支架中部通过套筒端盖固接有套筒，所述套筒底部外侧同轴套设有固定座，所述固定座与所述套筒转动连接，所述固定座传动连接有第一驱动部，所述第一驱动部设置在所述电机支架上；
4、所述固定座底部固接有力矩电机固定座，所述力矩电机固定座转动连接有电主轴固定座，所述电主轴固定座传动连接有第二驱动部，所述电主轴固定座的转动轴与所述固定座的转动轴空间垂直设置；
5、所述电主轴固定座上设有电主轴组件，所述电主轴组件的转动轴与所述力矩电机固定座转动轴同轴转动连接；
6、所述套筒内竖直滑动有压杆，所述压杆顶部传动连接有第三驱动部，所述压杆底部设有母材安装组件；
7、所述母材安装组件可竖直穿过所述电主轴组件的转动轴。
8、优选的，所述第一驱动部包括伺服电机，所述伺服电机的固定端固接在所述电机支架上，所述伺服电机的输出轴轴接有主动圆柱齿轮，所述主动圆柱齿轮啮合有从动圆柱齿轮，所述从动圆柱齿轮同轴套设在所述固定座外侧，所述从动圆柱齿轮与所述固定座固接。
9、优选的，所述第二驱动部包括力矩电机，所述力矩电机的固定端固接在所述力矩电机固定座一侧，所述力矩电机的输出轴与所述电主轴固定座侧壁固接。
10、优选的，所述第三驱动部包括折返式伺服电缸，所述折返式伺服电缸的伸缩杆底端与所述压杆的顶端固接，所述折返式伺服电缸的固定端通过定位柱与所述电机支架固接。
11、优选的，所述电主轴组件包括电主轴驱动器，所述电主轴驱动器的固定端与所述电主轴固定座固接，所述电主轴驱动器中部转动连接有旋转电主轴，所述旋转电主轴与所述电主轴驱动器传动连接，所述电主轴驱动器使所述旋转电主轴转动，所述旋转电主轴沿其轴线方向贯通设置，所述旋转电主轴内设有阶梯孔，所述旋转电主轴与所述固定座同轴设置，所述旋转电主轴底端同轴设有转接头，所述转接头与所述旋转电主轴可拆卸连接。
12、优选的，所述母材安装组件包括差速组件和压杆弹簧装置，所述差速组件包括同步上盖，所述同步上盖外径与所述旋转电主轴通孔内径相匹配，所述同步上盖通过联结螺栓与所述压杆底部固接，所述同步上盖通过轴承与所述压杆弹簧装置转动连接。
13、优选的，所述压杆弹簧装置包括同步轴承安装座和压杆弹簧部；
14、所述同步轴承安装座包括同步上安装座，所述同步上安装座与所述同步上盖转动连接，所述同步上安装座下方设有同步下安装座，所述压杆弹簧部设置在所述同步下安装座与所述同步上安装座之间；
15、所述同步上安装座和所述同步下安装座的外径与所述旋转电主轴通孔内径相匹配。
16、优选的，所述同步下安装座与所述同步上安装座之间通过若干弹簧螺钉连接，若干所述弹簧螺钉环绕所述同步下安装座设置，若干所述弹簧螺钉使所述同步下安装座可相对所述同步上安装座竖直移动，所述同步上安装座与所述同步下安装座之间设有压杆弹簧，所述压杆弹簧顶端与所述同步上安装座底部固接，所述压杆弹簧底部与所述同步下安装座固接；
17、所述同步下安装座内同轴固接有橡胶套，所述橡胶套中部贯通设置；所述压杆弹簧与所述橡胶套同轴设置。
18、优选的，所述固定座与所述套筒之间通过深沟球轴承转动连接，所述深沟球轴承用于使所述固定座与所述套筒保持同轴转动，所述固定座顶部与所述电机支架之间设有推力球轴承，所述推力球轴承用于承担轴向推力。
19、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
20、使用时，当使用搅拌摩擦焊工艺时，将搅拌头安装在电主轴组件的转动轴上以后，通过电主轴组件驱动搅拌头转动，通过第二驱动部使电主轴固定座转动，进而使电主轴组件的转动轴偏离初始位置，实现搅拌头角度的改变，进一步的通过第一驱动部使固定座相对于套筒转动，进而改变搅拌头的朝向，实现了搅拌头多自由度方向的变化。当使用摩擦增材工艺时，使电主轴组件的转动轴与套筒共轴线设置，将母材安装在母材安装组件上，并使母材的底端穿过电主轴组件的转动轴，通过电主轴组件使母材转动，通过第三驱动部使压杆下压使母材与工作面保持一定压力，进而实现摩擦增材。当使用减材工艺时，将减材刀头安装在电主轴组件的转动轴上以后，通过电主轴组件驱动减材刀头转动，通过第二驱动部使电主轴固定座转动，进而时电主轴组件的转动轴角度发生改变，从而实现刀头角度的改变，进一步的通过第一驱动部使固定座相对于套筒转动，进而改变刀头的朝向，实现了刀头多自由度方向的转动。
1.一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于，包括：电机支架(2)，所述电机支架(2)中部通过套筒端盖(27)固接有套筒(26)，所述套筒(26)底部外侧同轴套设有固定座(13)，所述固定座(13)与所述套筒(26)转动连接，所述固定座(13)传动连接有第一驱动部，所述第一驱动部设置在所述电机支架(2)上；
2.根据权利要求1所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述第一驱动部包括伺服电机(28)，所述伺服电机(28)的固定端固接在所述电机支架(2)上，所述伺服电机(28)的输出轴轴接有主动圆柱齿轮(22)，所述主动圆柱齿轮(22)啮合有从动圆柱齿轮(23)，所述从动圆柱齿轮(23)同轴套设在所述固定座(13)外侧，所述从动圆柱齿轮(23)与所述固定座(13)固接。
3.根据权利要求1所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述第二驱动部包括力矩电机(11)，所述力矩电机(11)的固定端固接在所述力矩电机固定座(12)一侧，所述力矩电机(11)的输出轴与所述电主轴固定座(10)侧壁固接。
4.根据权利要求1所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述第三驱动部包括折返式伺服电缸(3)，所述折返式伺服电缸(3)的伸缩杆底端与所述压杆(4)的顶端固接，所述折返式伺服电缸(3)的固定端通过定位柱(15)与所述电机支架(2)固接。
5.根据权利要求1所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述电主轴组件包括电主轴驱动器(9)，所述电主轴驱动器(9)的固定端与所述电主轴固定座(10)固接，所述电主轴驱动器(9)中部转动连接有旋转电主轴(14)，所述旋转电主轴(14)与所述电主轴驱动器(9)传动连接，所述电主轴驱动器(9)使所述旋转电主轴(14)转动，所述旋转电主轴(14)沿其轴线方向贯通设置，所述旋转电主轴(14)内设有阶梯孔，所述旋转电主轴(14)与所述固定座(13)同轴设置，所述旋转电主轴(14)底端同轴设有转接头，所述转接头与所述旋转电主轴(14)可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述母材安装组件包括差速组件(6)和压杆弹簧装置(7)，所述差速组件(6)包括同步上盖(16)，所述同步上盖(16)外径与所述旋转电主轴(14)通孔内径相匹配，所述同步上盖(16)通过联结螺栓(5)与所述压杆(4)底部固接，所述同步上盖(16)通过轴承与所述压杆弹簧装置(7)转动连接。
7.根据权利要求6所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述压杆弹簧装置(7)包括同步轴承安装座(17)和压杆弹簧部；
8.根据权利要求7所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述同步下安装座(19)与所述同步上安装座(18)之间通过若干弹簧螺钉(8)连接，若干所述弹簧螺钉(8)环绕所述同步下安装座(19)设置，若干所述弹簧螺钉(8)使所述同步下安装座(19)可相对所述同步上安装座(18)竖直移动，所述同步上安装座(18)与所述同步下安装座(19)之间设有压杆弹簧(21)，所述压杆弹簧(21)顶端与所述同步上安装座(18)底部固接，所述压杆弹簧(21)底部与所述同步下安装座(19)固接；
9.根据权利要求1所述的一种多维度增减材制造与搅拌摩擦焊接的复合主轴系统，其特征在于：所述固定座(13)与所述套筒(26)之间通过深沟球轴承(24)转动连接，所述深沟球轴承(24)用于使所述固定座(13)与所述套筒(26)保持同轴转动，所述固定座(13)顶部与所述电机支架(2)之间设有推力球轴承(25)，所述推力球轴承(25)用于承担轴向推力。
