CN113231866A - 一种凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构 - Google Patents

Abstract

一种凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，具有换刀机械臂以及位于该换刀机械臂上的锁止销，所述提前锁刀结构包括提前锁刀垫板、提前锁刀杆组、以及提前锁刀连杆组，能够防止换刀时刀具脱离换刀臂的现象、能够抓取重刀且抓取刀平稳，带有提前锁刀装置、可实现重载刀具的快速换刀的结构稳定可靠、卧式安装方便、使用寿命长。

Description

一种凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构

技术领域

本发明涉及一种换刀机构，尤其涉及一种一种凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构。

背景技术

随着高端制造业的不断发展，越来越多地需要采用多种不同规格、不同类型的刀具进行加工，自动换刀技术越来越成为关注的焦点，客户端在使用上越来越讲求换到速度、换刀时所能承受的刀具重量，而自动换刀的速度往往决定生产效率，然而，在追求换刀速度的同时，经常会发生在换刀时发生刀具脱离刀臂的现象，这种现象的发生不仅影响产品使用上的安全和效率，也会间接影响到产品的寿命。自动换刀机构具有一可旋转的换刀臂，该换刀臂是在加工机构与刀库之间以换刀臂中心为轴而旋转，以利用换刀臂两端的扣爪的扣刀或松刀动作，以在加工机构与刀库之间进行更换刀具的动作。自动换刀一般经历如下过程：1)刀臂旋转；2)扣刀；3)向下拉刀；4)刀臂旋转；5)插刀；6)复位。在扣刀过程中，需要保证刀具被牢固地抓取以进行锁刀，并保证刀具的抓取位置精度，包括同轴度、垂直度、平面度等等，保证在插刀过程中，顺利向上拉刀入主轴，不因位置偏差导致刀具受损或脱落。

现有技术中存在很多有关自动换刀机构（ATC）的技术方案，为了确保刀具锁刀的牢固和精准也进行了各种各样的尝试。诸如中国专利文献CN209394359U中公开了一种自动换刀装置，通过调整刀库换刀机构的控制时序来提高换刀时间和效率。诸如中国专利文献CN205147910U公开了一种具有顶销盖板的刀臂，为了配合该刀臂完成锁刀动作，在驱动刀臂旋转的箱体上设置有向下按压顶销的驱动机构，在完成扣刀前，驱动机构先将顶销按压下去，驱动顶刀爪向内收缩，松开对刀具的锁紧，后进行扣刀，扣刀完成后，驱动机构上升，顶销被底部的弹性件作用向上，顶刀爪向外伸出，完成锁刀。

诸如中国专利文献CN206253947U公开了一种凸轮箱提前锁刀结构，包括凸轮箱驱动装置、受所述凸轮箱驱动装置进行旋转与上下运动的转轴、固定在所述转轴末端的刀臂，还包括固定在所述凸轮箱驱动装置上且位于所述刀臂上方的顶销压板，所述刀臂内部相对设置有锁紧刀具的顶刀爪、与所述顶刀爪铰接的且驱动所述顶刀爪内外收缩的顶销，所述顶销压板为圆盘状结构且其下表面设置有自下向上凹陷而成的斜坡楔面，所述顶销的顶端抵持着所述斜坡楔面且在进行旋转过程中受所述斜坡楔面限制进行上下运动。

还诸如中国专利文献CN201970131U公开了一种具有提前锁刀机构的自动换刀机，包含一具有外壳的换刀机体、一设置于该换刀机体的驱动轴以及一设于该换刀机体内的滚子凸轮，还包含一提前锁刀机构，该提前锁刀机构包括：一连动件、一抵接盘以及一摆臂。其中，该抵接盘是活动地套接于该驱动轴；该连动件是活动地设置于该外壳的两相对壁体之间，且该连动件的一端是固接于该抵接盘；该摆臂是具有两端以及位于该两端之间的枢接部，该摆臂的枢接部是枢接于外壳，该摆臂的两端则分别活动地连接于该连动件和该滚子凸轮。然而，在该方案中，换刀时仍然会造成刀具脱离换刀臂的现象，或后退插刀时将会因为刀具与刀库或加工机构之间的踫撞而损坏。在该技术方案中，控制抵接盘的移动，从而在换刀臂6刀之后，由滚子凸轮的带动以及摆臂的摆动，以控制连动件连同抵接盘一起“提前”进行后移动作，使换刀臂的顶销能提前凸伸而出，进而限制活动杆前端的杆头亦提前处于无法回缩的扣刀状态而与扣爪一起稳定地扣住图未示的刀具，因此，该方案能够有效防止刀具的一端翘起进而防止换刀时刀具脱离换刀臂的现象，然而由于其利用滚子凸轮的带动以及摆臂的摆动，故而在需要抓取重刀的场合则会频频出错，尤其是连动出现偏移时会存在刀具脱离现象。

现有技术中亟需一种能够抓取重刀且抓取刀平稳，可实现重载刀具的快速换刀的结构稳定可靠、使用寿命长的换刀机构。

发明内容

鉴于现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种能够防止换刀时刀具脱离换刀臂的现象、能够抓取重刀且抓取刀平稳，带有提前锁刀装置、可实现重载刀具的快速换刀的结构稳定可靠、卧式安装方便、使用寿命长的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构。

具体而言，根据本发明的第一方面，提供一种凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，具有输出轴、换刀机械臂以及位于该换刀机械臂上的锁止销，通过输出轴的转动，带动所述换刀机械臂的安装轴转动，从而使得换刀机械臂转动，所述提前锁刀结构包括提前锁刀垫板、提前锁刀杆组、以及提前锁刀连杆组，所述提前锁刀垫板与所述提前锁刀杆组螺纹连接，所述提前锁刀连杆组与所述提前锁刀杆组传动连接，其特征在于，还包括蜗轮，该蜗轮圆周上具有圆周曲线，在该蜗轮与输出轴之间安装输出轴连杆组，随着蜗轮圆周运动，一端位于该蜗轮上的圆周曲线中的输出轴连杆组做往复运动。

根据本发明的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，还包括弧面凸轮，该弧面凸轮的背面具有一组平面凸轮曲线，通过该弧面凸轮做圆周运动，带动其背面的平面凸轮曲线运动，由此带动整个所述提前锁刀连杆组做直线往复运动，进而带动所述提前锁刀杆组做往复移动，所述提前锁刀垫板也做往复移动，与所述换刀机械臂上的锁止销配合，从而实现提前锁刀。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述换刀机械臂安装于换刀机械臂安装轴上，所述换刀机械臂安装轴通过所述提前锁刀杆组和提前锁刀垫板同轴安装于所述换刀机构的输出轴上。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述输出轴为四方形输出轴。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述四方形输出轴外周套设输出轴传动管，所述输出轴传动管的内壁形状与所述四方形输出轴外周形状相适配。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述弧面凸轮安装在所述蜗轮的蜗轮轴上，电机输出动力通过蜗轮将动力传至所述弧面凸轮，从而使得该弧面凸轮随之转动。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述输出轴连杆组设置若干强子滚子，当所述蜗轮做圆周运动，所述输出轴连杆组中的部分强子滚子在蜗轮的圆周曲线中做往复直线运动。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，在所述输出轴传动管中设置定位槽，所述输出轴连杆组的另一端，通过输出轴连杆组上的部分强子滚子卡在所述输出轴传动管的所述定位槽中。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述提前锁刀连杆组中设置有强子滚子，在所述弧面凸轮的一侧设置有平面凸轮曲线，所述强子滚子在弧面凸轮曲线的卡槽里随着卡槽运动的轨迹而绕着所述强子滚子的滚子轴转动。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，通过安装在所述滚子轴上的传动齿轮与安装在所述四方形输出轴上的传动齿轮的啮合，所述四方形输出轴与所述输出轴传动管的配合，带动所述四方形输出轴转动，从而带动换刀机械臂安装轴的转动，以实现所述换刀机械臂的转动。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，在所述输出轴连杆组中设有强力滚子，在所述输出轴传动管中设置定位槽，随着所述蜗轮做圆周运动，所述输出轴连杆组中的强力滚子在蜗轮的圆周曲线中按照该圆周曲线的轨迹运动而运动，从而使得该输出轴连杆组做往复直线运动，所述安装在所述输出轴连杆组上的强力滚子卡在所述输出轴传动管的定位槽里，使得所述换刀机械臂安装轴做直线往复运动。

根据本发明的所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述蜗轮轴中还设置信号感应轮，以感知所述换刀机械臂的动作状态，并根据所感知的信号来相应控制所述弧面凸轮的动作。

根据本发明的另一方面，提供一种提前锁刀方法，利用如上述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，包括如下步骤：（1）通过安装在所述滚子轴上的传动齿轮与安装在所述四方形输出轴上的传动齿轮的啮合，所述四方形输出轴与所述输出轴传动管的配合，实现所述换刀机械臂的转动；（2）随着所述蜗轮做圆周运动，所述输出轴连杆组中的强力滚子在蜗轮的圆周曲线中按照该圆周曲线的轨迹运动而运动，从而使得该输出轴连杆组做往复直线运动，所述安装在所述输出轴连杆组上的强力滚子卡在所述输出轴传动管的定位槽里，使得所述换刀机械臂安装轴做直线往复运动；（3）通过该弧面凸轮做圆周运动，带动其背面的平面凸轮曲线运动，由此带动整个所述提前锁刀连杆组做直线往复运动，进而带动所述提前锁刀杆组做往复移动，所述提前锁刀垫板也做往复移动，与所述换刀机械臂上的锁止销配合，从而实现提前锁刀。

根据上述的提前锁刀方法，其特征在于，所述换刀过程经历如下动作：首先确定刀臂的待机位置、刀杯位置以及主轴位置，待主轴位置定位之后，将刀臂旋转60度，当刀臂进入主轴位置即实施向下拉刀动作，向下拉刀动作完成之后，立即旋转180度进行换刀动作，旋转180度之后，立即向上拉刀使得刀臂入主轴位置，然后反转60度，随即完成换刀动作。

根据上述的提前锁刀方法，其特征在于，通过所述信号感应轮，以感知所述换刀机械臂的动作状态，并根据所感知的信号来相应控制所述弧面凸轮的动作。

根据本发明，由于采用同步带轮与蜗轮杆传动结构，因此，随着蜗杆轴转动，蜗轮和弧面凸轮随之转动，强子滚子能够牢牢地卡在弧面凸轮的卡槽里一起同步转动，能够实现换刀机械臂的平稳旋转，从而能够有效避免刀具一端翘起而引起刀具脱落，同时，通过四方形输出轴与输出轴传动管的配合，即使是重载刀具，也可以实现牢牢地实现抓取与换刀的全过程。

根据本发明，由于蜗轮平稳沿着圆周方向运动，输出轴连杆组中的强力滚子能够平稳的在蜗轮的圆周曲线中按照圆周曲线的轨迹而运动，因此，结构上更加稳定可靠，适合重载刀具的牢固抓取，能够防止刀具不期望的脱落。

根据本发明，由于弧面凸轮的背面设置另外一组平面凸轮曲线，能够带动整个提前锁刀连杆组做直线往复运动，从而带动提前锁刀杆组做往复移动，这样，能够使得整个结构在转动过程中左右方向上纹丝不动，从而使得换刀机械臂能够稳定地锁止于导销之中，即使在重载刀具的场合，也能够举重若轻，实现重载刀具的快速换刀动作。

附图说明

图1（a）为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从其中一个侧面观察的立体示意图。（b）为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从另一个侧面观察（与（a）相对侧面）的立体示意图。

图2（a）为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从其中一个侧面观察的中央纵立面的立剖截面图。（b）为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从另一个侧面观察（与（a）旋转90度侧面）的中央纵立面的立剖截面图。

图3为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从其中一个侧面观察的局部侧面图。

图4为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从还一个侧面观察的立体局部剖视（透过外壳）示意图。

图5为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从还另一个侧面观察的立体局部剖视（透过外壳）示意图。

图6为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的换刀动作示意图。

具体实施方式

下面参照附图结合具体实施方式对本发明做出详细的描述。本领域技术人员懂得，该描述是示例性的，本发明并不仅仅限于该具体实施方式之中。

图1（a）为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从其中一个侧面观察的立体示意图。（b）为从另一个侧面观察（与（a）相对侧面）的立体示意图。

如图1（a）和1（b）所示，位于下方横向突出于换刀机构的为换刀机械臂安装轴，刀具即安装于该安装轴上。位于换刀机构上方的为电机，通过该电机输出轴的转动，带动换刀机构各部件的旋转。该图1（a）和1（b）为从相反的方向观察的立体视图，显示于图1（a）前面的部件将位于图1（b）的后面。

图2（a）为凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从其中一个侧面观察的中央纵立面的立剖截面图。（b）为从另一个侧面观察（与（a）旋转90度侧面）的中央纵立面的立剖截面图。

为了附图的直观性，图2（a）和图2（b）等高绘制，两者表达的部件仅仅是方位转动90度所观察的不同，除此之外为一一对应关系，故而对于附图标记均主要在图2(a)中进行标注，实际上，这些部件也同样存在于图2（b）中。

如图2（a）、2（b）所示，在黑色阴影部分所表达的换刀机构的外壳框架上方为电机1，通过该电机1输入动力，通过安装于电机1输出轴上的主动同步带轮2与从动同步带轮3之间的皮带传动（图3中示出该带轮2、3），带动所述蜗杆轴4转动，该蜗杆轴4通过蜗杆带动蜗轮5转动，蜗轮5将动力传至该蜗轮5的内侧面紧贴同轴安装的弧面凸轮6，使之随着蜗轮5的蜗轮轴7的转动而一起转动，在该弧面凸轮6的下方侧面横向安装滚子轴9，该滚子轴9能够随着该弧面凸轮6的转动而在水平方向上做旋转运动，图中标记10为强子滚子，设置于提前锁刀连杆组18（图5中示出）中，在工作状态下，所述强子滚子10滚入位于所述弧面凸轮6的背面的平面凸轮曲线的卡槽里，随着该槽的轨迹运动而相应做旋转运动，由此将传动牢牢锁在相应的运动轨道中，防止任何不期望的晃动发生。在所述滚子轴9的外周设置传动齿轮11，与安装于四方形输出轴15上的传动齿轮12啮合，将传动齿轮11随着滚子轴9的转动传动至传动齿轮12，从而使得四方形输出轴15也跟着做相应转动，所述四方形输出轴15外周套设输出轴传动管13，该输出轴传动管13的内壁与该四方形输出轴15的外壁形状相适配，确保旋转时两者之间不会出现不必要的滑动以保证其严格同步传动。

图3为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从其中一个侧面观察的局部侧面图。在该图3中，示出了主动同步带轮2和从动同步带轮3的连接状况。

图4为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的从还一个侧面观察的立体局部剖视（透过外壳）示意图。图5为相反侧观察的示意图。

如图4、5所示，所述凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，具有未图示的换刀机械臂以及位于该换刀机械臂上的锁止销，所述换刀机械臂安装与所述换刀机械臂安装轴21上，为了描述提前锁刀结构的方便，图中仅仅示出该安装轴21。所述提前锁刀结构包括提前锁刀垫板20、提前锁刀杆组19、以及提前锁刀连杆组18，所述提前锁刀垫板20与所述提前锁刀杆组19螺纹连接，所述提前锁刀连杆组18与所述提前锁刀杆组19传动连接，通过该弧面凸轮6（图2示出）做圆周运动，带动其背面的平面凸轮曲线运动，由此带动整个所述提前锁刀连杆组18做直线往复运动，进而带动所述提前锁刀杆组19做往复移动，所述提前锁刀垫板20也做往复移动，与所述换刀机械臂上的锁止销（未图示）配合，从而实现提前锁刀。

在本发明中，所述换刀机械臂安装于换刀机械臂安装轴21上，所述换刀机械臂安装轴21通过所述提前锁刀杆组19和提前锁刀垫板20同轴安装于所述换刀机构的输出轴15上。在一个优选实施例中，所述输出轴15为四方形输出轴。所述四方形输出轴15外周套设输出轴传动管13，所述输出轴传动管13的内壁形状与所述四方形输出轴11外周形状相适配。在一个优选实施例中，在该四方形输出轴11的外周设置四角轴套，以进一步与输出轴传动管13的内壁相适配。通过安装在所述滚子轴9上的传动齿轮11与安装在所述四方形输出轴15上的传动齿轮12的啮合，所述四方形输出轴15与所述输出轴传动管13的配合，实现所述换刀机械臂的转动。

在本发明中，电机1输入动力，通过主动同步带轮2与从动同步带轮3传递至蜗杆轴4，通过蜗杆与蜗轮5将动力传至弧面凸轮6，通过弧面凸轮6与滚子轴9中的强力滚子10旋转运动，将动力传至与滚子轴上的传动齿轮11，通过传动齿轮11与传动齿轮12啮合，最终实现四方形出力轴15旋转，带动换刀机械手安装轴21的旋转。从而使得换刀机械手旋转。

另外，在本发明的一个优选实施例中，在所述输出轴传动管13中设置定位槽（未图示），所述输出轴连杆组16的另一端，通过输出轴连杆组16上的部分强子滚子17卡在所述输出轴传动管13的所述定位槽中。所述提前锁刀连杆组18中设置的强子滚子10在弧面凸轮6的卡槽里随着卡槽运动的轨迹而绕着所述强子滚子10的滚子轴9转动。

根据本发明，在所述输出轴连杆组16中设有强力滚子17，在所述输出轴传动管13中设置定位槽，随着蜗轮5做圆周运动，所述输出轴连杆组16中的强力滚子17在蜗轮5的圆周曲线中按照该圆周曲线的轨迹运动而运动，从而使得该输出轴连杆组16做往复直线运动，所述安装在所述输出轴连杆组16上的强力滚子17卡在所述输出轴传动管13的定位槽里，使得所述换刀机械臂安装轴21做直线往复运动。

另外，在所述蜗轮5的蜗轮轴7上还设置信号感应轮8，以感知所述换刀机械臂的动作状态，并根据所感知的信号来相应控制所述弧面凸轮6的动作。

根据本发明的上述具体实施例方式，对所述的卧式换刀机构的提前锁刀结构进行了详细的说明，下面将对其利用如上述换刀结构的提前锁刀的方法做出详细描述，该提前锁刀流程包括如下步骤：（1）通过安装在滚子轴9上的传动齿轮11与安装在四方形输出轴15上的传动齿轮12的啮合，四方形输出轴15与输出轴传动管13的配合，实现换刀机械臂的转动；（2）随着蜗轮5做圆周运动，输出轴连杆组16中的强力滚子17在蜗轮5圆周曲线中按照该圆周曲线的轨迹运动而运动，从而使得该输出轴连杆组16做往复直线运动，所述安装在所述输出轴连杆组16上的强力滚子17卡在所述输出轴传动管13的定位槽里，使得换刀机械臂安装轴做直线往复运动；（3）通过弧面凸轮6做圆周运动，带动其背面的平面凸轮曲线运动，由此带动整个提前锁刀连杆组18做直线往复运动，进而带动所述提前锁刀杆组19做往复移动，提前锁刀垫板20也做往复移动，与所述换刀机械臂上的锁止销配合，从而实现提前锁刀。

图6为本发明一实施方式涉及的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构的换刀动作示意图。下面对所述换刀过程进行说明，如图6所示，换刀过程经历如下动作：首先确定刀臂的待机位置、刀杯位置以及主轴位置（即换刀机械臂安装轴21的轴线位置），待主轴位置定位之后，将刀臂旋转60度，当刀臂进入主轴位置即实施向下拉刀动作，向下拉刀动作完成之后，立即旋转180度进行换刀动作，旋转180度之后，立即向上拉刀使得刀臂入主轴位置，然后反转60度，随即完成换刀动作。

根据本发明，由于采用同步带轮与蜗轮杆传动结构，因此，随着蜗杆轴转动，蜗轮和弧面凸轮随之转动，强子滚子能够牢牢地卡在弧面凸轮的卡槽里一起同步转动，能够实现换刀机械臂的平稳旋转，从而能够有效避免刀具一端翘起而引起刀具脱落，同时，通过四方形输出轴与输出轴传动管的配合，即使是重载刀具，也可以实现牢牢地实现抓取与换刀的全过程。

根据本发明，由于蜗轮平稳沿着圆周方向运动，输出轴连杆组中的强力滚子能够平稳的在蜗轮的圆周曲线中按照圆周曲线的轨迹而运动，因此，结构上更加稳定可靠，适合重载刀具的牢固抓取，能够防止刀具不期望的脱落。

根据本发明，由于弧面凸轮的背面设置另外一组平面凸轮曲线，能够带动整个提前锁刀连杆组做直线往复运动，从而带动提前锁刀杆组做往复移动，这样，能够使得整个结构在转动过程中左右方向上纹丝不动，从而使得换刀机械臂能够稳定地锁止于导销之中，即使在重载刀具的场合，也能够举重若轻，实现重载刀具的快速换刀动作。

以上尽管根据具体实施方式对本发明做出了详细的说明，然而，本领域技术人员懂得，该说明是示例性的，其可以做出各种修饰和变更，只要不脱离本发明宗旨和精神，这些修饰和变更均应落入本发明范畴之内，本发明保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1.一种凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，具有输出轴、换刀机械臂以及位于该换刀机械臂上的锁止销，通过输出轴的转动，带动所述换刀机械臂的安装轴转动，从而使得换刀机械臂转动，所述提前锁刀结构包括提前锁刀垫板、提前锁刀杆组、以及提前锁刀连杆组，所述提前锁刀垫板与所述提前锁刀杆组螺纹连接，所述提前锁刀连杆组与所述提前锁刀杆组传动连接，其特征在于，还包括蜗轮，该蜗轮圆周上具有圆周曲线，在该蜗轮与输出轴之间安装输出轴连杆组，随着蜗轮圆周运动，一端位于该蜗轮上的圆周曲线中的输出轴连杆组做往复运动。

2.根据权利要求1所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，还包括弧面凸轮，该弧面凸轮的背面具有一组平面凸轮曲线，通过该弧面凸轮做圆周运动，带动其背面的平面凸轮曲线运动，由此带动整个所述提前锁刀连杆组做直线往复运动，进而带动所述提前锁刀杆组做往复移动，所述提前锁刀垫板也做往复移动，与所述换刀机械臂上的锁止销配合，从而实现提前锁刀。

3.根据权利要求1所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述换刀机械臂安装于换刀机械臂安装轴上，所述换刀机械臂安装轴通过所述提前锁刀杆组和提前锁刀垫板同轴安装于所述换刀机构的输出轴上。

4.根据权利要求3所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述输出轴为四方形输出轴。

5.根据权利要求4所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述四方形输出轴外周套设输出轴传动管，所述输出轴传动管的内壁形状与所述四方形输出轴外周形状相适配。

6.根据权利要求1所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述弧面凸轮安装在所述蜗轮的蜗轮轴上，电机输出动力通过蜗轮将动力传至所述弧面凸轮，从而使得该弧面凸轮随之转动。

7.根据权利要求6所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述输出轴连杆组设置若干强子滚子，当所述蜗轮做圆周运动，所述输出轴连杆组中的部分强子滚子在蜗轮的圆周曲线中做往复直线运动。

8.根据权利要求5所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，在所述输出轴传动管中设置定位槽，所述输出轴连杆组的另一端，通过输出轴连杆组上的部分强子滚子卡在所述输出轴传动管的所述定位槽中。

9.根据权利要求1所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述提前锁刀连杆组中设置有强子滚子，在所述弧面凸轮的一侧设置有平面凸轮曲线，所述强子滚子在弧面凸轮曲线的卡槽里随着卡槽运动的轨迹而绕着所述强子滚子的滚子轴转动。

10.根据权利要求5所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，通过安装在所述滚子轴上的传动齿轮与安装在所述四方形输出轴上的传动齿轮的啮合，所述四方形输出轴与所述输出轴传动管的配合，带动所述四方形输出轴转动，从而带动换刀机械臂安装轴的转动，以实现所述换刀机械臂的转动。

11.根据权利要求10所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，在所述输出轴连杆组中设有强力滚子，在所述输出轴传动管中设置定位槽，随着所述蜗轮做圆周运动，所述输出轴连杆组中的强力滚子在蜗轮的圆周曲线中按照该圆周曲线的轨迹运动而运动，从而使得该输出轴连杆组做往复直线运动，所述安装在所述输出轴连杆组上的强力滚子卡在所述输出轴传动管的定位槽里，使得所述换刀机械臂安装轴做直线往复运动。

12.根据权利要求1所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，所述蜗轮轴中还设置信号感应轮，以感知所述换刀机械臂的动作状态，并根据所感知的信号来相应控制所述弧面凸轮的动作。

13.一种提前锁刀方法，利用如上述权利要求1-12所述的凸轮式带提前自锁自动旋转举升换刀机构，其特征在于，包括如下步骤：（1）通过安装在所述滚子轴上的传动齿轮与安装在所述四方形输出轴上的传动齿轮的啮合，所述四方形输出轴与所述输出轴传动管的配合，实现所述换刀机械臂的转动；（2）随着所述蜗轮做圆周运动，所述输出轴连杆组中的强力滚子在蜗轮的圆周曲线中按照该圆周曲线的轨迹运动而运动，从而使得该输出轴连杆组做往复直线运动，所述安装在所述输出轴连杆组上的强力滚子卡在所述输出轴传动管的定位槽里，使得所述换刀机械臂安装轴做直线往复运动；（3）通过该弧面凸轮做圆周运动，带动其背面的平面凸轮曲线运动，由此带动整个所述提前锁刀连杆组做直线往复运动，进而带动所述提前锁刀杆组做往复移动，所述提前锁刀垫板也做往复移动，与所述换刀机械臂上的锁止销配合，从而实现提前锁刀。

14.根据权利要求13所述的提前锁刀方法，其特征在于，所述换刀过程经历如下动作：首先确定刀臂的待机位置、刀杯位置以及主轴位置，待主轴位置定位之后，将刀臂旋转60度，当刀臂进入主轴位置即实施向下拉刀动作，向下拉刀动作完成之后，立即旋转180度进行换刀动作，旋转180度之后，立即向上拉刀使得刀臂入主轴位置，然后反转60度，随即完成换刀动作。

15.根据权利要求13或14所述的提前锁刀方法，其特征在于，通过所述信号感应轮，以感知所述换刀机械臂的动作状态，并根据所感知的信号来相应控制所述弧面凸轮的动作。

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