CN117047259A - 一种换刀机构、主轴系统及回填式搅拌摩擦点焊设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换刀机构、主轴系统及回填式搅拌摩擦点焊设备，涉及点焊设备技术领域，包括机械臂和管线包，还包括与机械臂和管线包连接的回填式搅拌摩擦点焊主轴，回填式搅拌摩擦点焊主轴包括电主轴、设有搅拌针自动换刀机构的搅拌针机构、设有搅拌套自动换刀机构的搅拌套机构以及压紧套机构；回填式搅拌摩擦点焊主轴上连接有电‑液混合驱动机构，电‑液混合驱动机构包括搅拌针驱动机构和搅拌套驱动机构，其中，搅拌针驱动机构与搅拌针机构相连，搅拌套驱动机构与搅拌套机构相连；该设备具有较大的扎入与回填轴向力；无需为C型钳的安装预留空间，自由度高，可实现无限大范围的点焊，还可以实现自动换刀，效率高。

Description

一种换刀机构、主轴系统及回填式搅拌摩擦点焊设备

技术领域

本发明涉及点焊设备技术领域，具体涉及一种换刀机构、主轴系统及回填式搅拌摩擦点焊设备。

背景技术

搅拌摩擦焊接是英国焊接研究所于1991年发明的一种新型固相连接技术，其出现使得铝合金等有色金属的连接技术发生了革命性的进步，被誉为最具革命性的焊接方法。短短二十几年里，搅拌摩擦焊技术已成功应用于航空、航天、船舶、列车、兵器、核能以及汽车等多个工业领域的铝合金、镁合金、铜合金等产品焊接中。搅拌摩擦点焊是在搅拌摩擦焊技术的基础上研究开发的一种新型的固相焊接技术。采用搅拌摩擦点焊技术可以形成类似电阻点焊和铆接的搭接接头，并且具有接头质量高，焊接质量稳定，变形小以及高效节能等优点，有效的弥补了电阻点焊和铆接的缺陷。回填式搅拌摩擦点焊的出现又成功的解决了传统搅拌摩擦点焊焊接完成后在焊点中心留有匙孔的问题，可以一次获得无匙孔、力学性能更佳的搭接接头，生产效率高而且易于实现自动化。

在现有技术中，与回填式搅拌摩擦点焊相关的技术可以参考公开号为CN105364298A、CN108817641A、CN108857044A、CN114273772A、CN105665917A、CN108213690A的专利文件，以上专利文件所公开的搅拌摩擦点焊设备均是通过伺服电机控制搅拌针和搅拌套上下运动的，均为旁轴驱动，存在较大的弯矩，体积大，输出力小；其中，公开号为CN108213690A的专利文件中，搅拌摩擦是通过齿轮齿条实现传动的，其余的均为丝杠方式实现传动。

再例如，公开号为CN111069762A、CN111069763A、CN107511583A、CN109202264A、CN206405600U的专利文件中，点焊设备底部均为C型钳或者类C型钳结构，因其喉深的限制，所以对焊点的位置存在要求，导致焊点位置必须在工件边缘处，工件底部需要有C型钳摆放空间以防止干涉；虽然其中CN109202264A中是机器人形式，但是机器人只起到搬运的作用，其本质还是C型钳结构；

同时，上述公开专利文件中的点焊设备均无自动换刀功能，采用人工手动换刀，包括搅拌针、搅拌套及压紧套，效率低，对工人技能要求高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换刀机构、主轴系统及回填式搅拌摩擦点焊设备，解决以下技术问题：

如何增强点焊设备的轴向输出力；

如何使焊点位置不受限制；

如何实现对焊具实现自动换刀。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种换刀机构，包括设有搅拌针自动换刀机构的搅拌针机构、设有搅拌套自动换刀机构的搅拌套机构以及设有压紧套自动换刀机构的压紧套机构，搅拌针机构、搅拌套机构与压紧套机构配合设置。

作为本发明更进一步的方案：所述搅拌针机构包括搅拌针模块外壳,搅拌针模块外壳内部设有搅拌针轴承,搅拌针轴承与搅拌针模块外壳之间设有搅拌针执行油缸,搅拌针执行油缸连接有搅拌针驱动机构，用以提供驱动力；

所述搅拌针轴承内圈上安装有搅拌针芯轴,搅拌针芯轴的中心轴向穿设有搅拌针拉刀机构连接杆，搅拌针拉刀机构连接杆的下端通过拉爪连接有搅拌针刀柄,搅拌针刀柄下端连接有搅拌针。

作为本发明更进一步的方案：所述搅拌针自动换刀机构包括弹簧一和限位一，所述弹簧一套设于搅拌针拉刀机构连接杆且位于搅拌针芯轴内部，弹簧一的上端与搅拌针芯轴固定连接、且下端与搅拌针拉刀机构连接杆固定连接；限位一设于搅拌针拉刀机构连接杆上方且与搅拌针拉刀机构连接杆之间有一段可活动距离，用以对搅拌针拉刀机构连接杆进行限位。

作为本发明更进一步的方案：所述搅拌套机构包括搅拌套模块外壳,所述搅拌套模块外壳内部设有搅拌套轴承,搅拌套轴承与搅拌套模块外壳之间设有搅拌套执行油缸,搅拌套执行油缸连接有搅拌套驱动机构，用以提供驱动力；

搅拌套轴承的内圈上安装有搅拌套芯轴,搅拌套芯轴设于搅拌针芯轴外部，搅拌套芯轴上端设有搅拌套拉刀机构连接杆、且下端通过支撑滚珠一连接有搅拌套刀柄,搅拌套刀柄下端连接有搅拌套，搅拌针穿设于搅拌套中。

作为本发明更进一步的方案：所述搅拌套自动换刀机构包括弹簧二和限位二,弹簧二套设于搅拌套芯轴,弹簧二的上端固定不动、下端与搅拌套芯轴相连，限位二设置于所述搅拌套拉刀机构连接杆的正上方。

作为本发明更进一步的方案：所述压紧套机构包括压紧套模块外壳,所述压紧套模块外壳与搅拌套模块外壳连接；压紧套自动换刀机构设于压紧套模块外壳内部，包括支撑滚珠二,所述压紧套自动换刀机构包括支撑滚珠二，支撑滚珠二下端设有压紧套刀柄,压紧套刀柄下端连接有压紧套。

一种主轴系统，其特征在于，包括主轴本体，还包括如上所述的换刀机构，所述换刀机构中的搅拌针机构与所述主轴本体连接。

作为本发明更进一步的方案：所述主轴系统连接有电-液混合驱动机构，所述电-液混合驱动机构包括与所述搅拌针机构连接的搅拌针驱动机构以及与所述搅拌套机构连接的搅拌套驱动机构。

作为本发明更进一步的方案：所述搅拌套驱动机构包括依次串联的搅拌套驱动电机、搅拌套减速机、搅拌套电动缸与搅拌套驱动油缸，搅拌套减速机安装于搅拌套驱动电机的输出端，搅拌套电动缸安装于搅拌套减速机的输出端，搅拌套驱动油缸安装于搅拌套电动缸的输出端。

作为本发明更进一步的方案：所述搅拌针驱动机构包括依次串联的搅拌针驱动电机、搅拌针减速机、搅拌针电动缸与搅拌针驱动油缸，搅拌针减速机安装于搅拌针驱动电机的输出端，搅拌针电动缸安装于搅拌针减速机的输出端，搅拌针驱动油缸安装于搅拌针电动缸的输出端。

作为本发明更进一步的方案：所述主轴本体外部安装有电主轴电机动力线及编码器接线口、水路接口、搅拌针执行油缸油路接口、搅拌套执行油缸油路接口、信号线转接盒、搅拌针位移传感器、搅拌套位移传感器、冷却气体入口、压紧套松刀气体入口以及压紧套拉刀气体入口。

一种回填式搅拌摩擦点焊设备，包括机械臂和管线包，还包括如权利要求所述的主轴系统，所述机械臂和管线包与所述主轴系统相连。

本发明的有益效果：

本发明通过设置电-液混合驱动模式兼顾伺服电机的精度的同时利用液压方式获得了较大的扎入与回填轴向力。

本发明通过机械臂控制，去除C型钳喉深限制，无需为C型钳的安装预留空间，自由度高，可实现无限大范围的点焊。

本发明中的回填式搅拌摩擦点焊主轴包括电主轴、设有搅拌针自动换刀机构的搅拌针机构、设有搅拌套自动换刀机构的搅拌套机构以及压紧套机构，可以实现自动换刀，无需人工换刀，效率高，适用于量产产线；自动换刀系统设计结构简单合理，易实现。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是本发明一种实施例中电-液混合驱动机构的结构示意图；

图3是本发明一种实施例中回填式搅拌摩擦点焊主轴外部接口的结构示意图；

图4是本发明一种实施例中回填式搅拌摩擦点焊主轴的内部结构示意图；

图5是本发明一种实施例中回填式搅拌摩擦点焊主轴区别于图4角度的另一内部结构示意图；

图6是本发明一种实施例中电-液混合驱动原理图；

图7是本发明一种实施例中焊接工作与焊具更换的时序图；

图8是本发明一种实施例中驱动油缸与执行油缸的示意图。

图中；1；机械臂；2；管线包；3；电-液混合驱动机构；3-1；搅拌套驱动电机；3-2；搅拌套减速机；3-3；搅拌套电动缸；3-4；搅拌套驱动油缸；3-5；搅拌针驱动电机；3-6；搅拌针减速机；3-7；搅拌针电动缸；3-8；搅拌针驱动油缸；4；回填式搅拌摩擦点焊主轴；4-1；电主轴电机动力线及编码器线接口；4-2；水路接口；4-3；搅拌针执行油缸油路接口；4-4；搅拌套执行油缸油路接口；4-5；信号线转接盒；4-6；搅拌针位移传感器；4-7；搅拌套位移传感器；4-8；冷却气体入口；4-9；压紧套松刀气体入口；4-10；压紧套拉刀气体入口；4-11；电主轴；4-12；搅拌针拉刀机构连接杆；4-13；搅拌针芯轴；4-14；搅拌针轴承；4-15；搅拌针执行油缸；4-16；搅拌针模块外壳；4-17；外壳连接件；4-18；拉爪；4-19；搅拌针刀柄；4-20；搅拌针；4-21；搅拌套芯轴；4-22；搅拌套轴承；4-23；搅拌套执行油缸；4-24；搅拌套模块外壳；4-25；支撑滚珠一；4-26；搅拌套刀柄；4-27；搅拌套；4-28；压紧套模块外壳；4-29；支撑滚珠二；4-30；压紧套刀柄；4-31；压紧套；5、搅拌针自动换刀机构；5-1、弹簧一；5-2，限位一；6、搅拌套自动换刀机构；6-1、弹簧二；6-2、限位二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5所示，本发明为一种换刀机构、主轴系统及回填式搅拌摩擦点焊设备，该设备包括机械臂1和管线包2，机械臂1和管线包2是为现有技术中的通用机械，因此不再加以赘述；还包括与机械臂1和管线包2连接的主轴系统，所述主轴系统包括回填式搅拌摩擦点焊主轴4，所述机械臂1和管线包2与回填式搅拌摩擦点焊主轴4相连，所述回填式搅拌摩擦点焊主轴4包括主轴本体、设有搅拌针自动换刀机构5的搅拌针机构、设有搅拌套自动换刀机构6的搅拌套机构以及设有压紧套自动换刀机构的压紧套机构，所述主轴本体为电主轴4-11；回填式搅拌摩擦点焊主轴4上连接有电-液混合驱动机构3，电-液混合驱动机构3包括搅拌针驱动机构和搅拌套驱动机构，其中，搅拌针驱动机构与搅拌针机构相连，搅拌套驱动机构与搅拌套机构相连。

搅拌套驱动机构包括依次串联的搅拌套驱动电机3-1、搅拌套减速机3-2、搅拌套电动缸3-3与搅拌套驱动油缸3-4，搅拌套减速机3-2安装于搅拌套驱动电机3-1的输出端，搅拌套电动缸3-3安装于搅拌套减速机3-2的输出端，搅拌套驱动油缸3-4安装于搅拌套电动缸3-3的输出端。

搅拌针驱动机构与搅拌轴驱动机构类似，包括依次串联的搅拌针驱动电机3-5、搅拌针减速机3-6、搅拌针电动缸3-7与搅拌针驱动油缸3-8，搅拌针减速机3-6安装于搅拌针驱动电机3-5的输出端，搅拌针电动缸3-7安装于搅拌针减速机3-6的输出端，搅拌针驱动油缸3-8安装于搅拌针电动缸3-7的输出端。

所述搅拌针机构与电主轴4-11连接，搅拌针机构包括搅拌针模块外壳4-16,搅拌针模块外壳4-16内部设有搅拌针轴承4-14,搅拌针轴承4-14与搅拌针模块外壳4-16之间设有搅拌针执行油缸4-15,搅拌针执行油缸4-15与搅拌针驱动油缸3-8的输出端相连，形成搅拌针油路；所述搅拌针轴承4-14内圈上安装有搅拌针芯轴4-13,搅拌针芯轴4-13的中心轴向穿设有搅拌针拉刀机构连接杆4-12，搅拌针拉刀机构连接杆4-12的下端通过拉爪4-18连接有搅拌针刀柄4-19,搅拌针刀柄4-19下端连接有搅拌针4-20。

搅拌针自动换刀机构5包括弹簧一5-1和限位一5-2，所述弹簧一5-1套设于搅拌针拉刀机构连接杆4-12且位于搅拌针芯轴4-13内部，弹簧一5-1的上端与搅拌针芯轴4-13固定连接、且下端与搅拌针拉刀机构连接杆4-12固定连接；限位一5-2设于搅拌针拉刀机构连接杆4-12正上方且与搅拌针拉刀机构连接杆4-12之间有一段可活动距离，用以对搅拌针拉刀机构连接杆4-12进行限位。

具体来说，在搅拌针油路的作用下，搅拌针芯轴4-13、搅拌针拉刀机构连接杆4-12、拉爪4-18、搅拌针刀柄4-19、搅拌针4-20一起轴向向上移动，等到搅拌针拉刀机构连接杆4-12的顶端顶到限位一5-2时不再向上移动，此时油缸还在作用，搅拌针拉刀机构连接杆4-12和拉爪4-18相对芯轴4-13向下移动，弹簧一5-1被压缩，拉爪5-18打开，搅拌针刀柄4-19脱离拉爪5-18的拉拽，实现松刀动作，同理，进行反向动作时，可以实现拉刀动作；整体结构简单、功能实现效果好，能够自动实现松拉刀动作。

进一步的，说搅拌套机构与搅拌针机构连接，搅拌套机构包括搅拌套模块外壳4-24,搅拌套模块外壳4-24与搅拌针模块外壳4-16之间通过外壳连接件4-17连接，搅拌套模块外壳4-24内部设有搅拌套轴承4-22,搅拌套轴承4-22与搅拌套模块外壳4-24之间设有搅拌套执行油缸4-23,搅拌套执行油缸4-23与搅拌套驱动油缸3-4的输出端相连，形成搅拌套油路；搅拌套轴承4-22的内圈上安装有搅拌套芯轴4-21,搅拌套芯轴4-21设于搅拌针芯轴4-13外部，搅拌套芯轴4-21上端设有搅拌套拉刀机构连接杆、且下端通过支撑滚珠一4-25连接有搅拌套刀柄4-26,搅拌套刀柄4-26下端连接有搅拌套4-27，搅拌套4-27套设于搅拌针4-20。

搅拌套自动换刀机构6包括弹簧二6-1和限位二6-2,弹簧二6-1套设于搅拌套芯轴4-21,弹簧二6-1的上端固定不动、下端与搅拌套芯轴4-21固定连接，限位二6-2设置于搅拌套拉刀机构连接杆的正上方。

展开来说，在搅拌套油路的作用下，搅拌套芯轴4-21、搅拌套拉刀机构连接杆、搅拌套刀柄4-26、搅拌套4-27、支撑滚珠一4-25一起轴向向上移动，等到搅拌套拉刀机构连接杆的顶端顶到限位二6-2时不再向上移动，此时油缸还在作用，支撑滚珠一4-25与搅拌套拉刀机构连接杆相对芯轴4-21向下移动，弹簧二6-1被压缩，支撑滚珠一4-25松开，搅拌套刀柄4-26脱离支撑滚珠一4-25，实现松刀动作，同理，进行反向动作时，可以实现拉刀动作；整体结构简单、功能实现效果好，能够自动实现松拉刀动作。

进一步的说，压紧套机构上连接有压紧套气路，压紧套机构包括压紧套模块外壳4-28,压紧套模块外壳4-28与搅拌套模块外壳4-24连接；压紧套自动换刀机构设于压紧套模块外壳4-28内部，包括支撑滚珠二4-29,支撑滚珠二4-29下端设有压紧套刀柄4-30,压紧套刀柄4-30下端连接有压紧套4-31,压紧套4-31套设于搅拌套4-27以及搅拌针4-20。

具体的说，松刀时在压紧套气路的作用下，支撑滚珠二4-29向下移动，支撑滚珠二4-29松开，压紧套刀柄4-30脱离支撑滚珠二4-29，实现松刀动作；同理，在安装上新刀柄后，在压紧套气路的作用下，支撑滚珠二4-29向上移动，卡住并拉紧新的压紧套刀柄，从而实现拉刀动作。

需要注意的是，在整个换刀机构中，搅拌针机构、搅拌套机构以及压紧套机构既可以同时实现松、拉刀动作，也可以分别独立按照设定顺序进行松、拉刀动作，例如，可以先进行压紧套松刀，再搅拌套松刀，最后进行搅拌针松刀；又和/或可以先进行搅拌针拉刀、再进行搅拌套拉刀、最后进行压紧套拉刀。

进一步的说，回填式搅拌摩擦点焊主轴4外部安装有电主轴电机动力线及编码器接线口4-1、水路接口4-2、搅拌针执行油缸油路接口4-3、搅拌套执行油缸油路接口4-4、信号线转接盒4-5、搅拌针位移传感器4-6、搅拌套位移传感器4-7、冷却气体入口4-8、压紧套松刀气体入口4-9以及压紧套拉刀气体入口4-10。

其中，水路接口4-2分为电机水路和非电机水路，电机水路用于冷却电机，而非电机水路用于冷却搅拌针机构、搅拌套机构和压紧套机构；搅拌针执行油缸油路接口4-3和搅拌套执行油缸油路接口4-4共同构成油路接口，用以控制搅拌针4-20和搅拌套4-27的上下轴向运动和松拉刀；冷却气体入口4-8、压紧套松刀气体入口4-9以及压紧套拉刀气体入口4-10共同构成了气路接口，压紧套松刀气体入口4-9和压紧套拉刀气体入口4-10分别负责压紧套4-31的松刀与拉刀，也可以向内部通油，利用液压油实现压紧套4-31的松拉刀功能，冷却气体入口4-8连接冷却气路，可以冷却焊具和工件，冷却气路内部也可以通其他冷却介质，比如冷却水等。

本发明的工作原理：

请参阅图6所示，油缸与管路里面的液压油为封闭的状态，在实际的焊接过程中只是传递力和位移的作用，搅拌针驱动油缸3-8与搅拌针执行油缸5-15连接，搅拌套驱动油缸3-4与搅拌套执行油缸4-23连接。驱动油缸与执行油缸直径、活塞面积与体积相同；焊接过程的焊具下扎和回填均由伺服电机驱动，电-液混合驱动机构上的驱动油缸在伺服电机的驱动下沿油缸轴线运动，导致驱动油缸体积发生变化，驱动油缸与执行油缸为密封回路，导致执行油缸体积相应的发生变化，使得执行油缸活塞沿着油缸轴向运动，最终控制焊具，即搅拌针和搅拌套沿主轴轴线上下运动。

请参阅图7所示，焊具在焊接过程中的轴向运动与焊具自动换刀共用一套油路或气路，仅通过程序控制执行油缸或气缸的活塞位置实现焊接和自动换刀；设定搅拌针4-20、搅拌套4-27和压紧套4-31下端面处于同一平面时为原点位置，焊接过程中，搅拌针4-20向上运动的最大距离为a，向下运动的最大距离为b；搅拌套4-27向上运动的最大距离为c，向下运动的最大距离为d。设定搅拌针4-20松拉刀距离为e，搅拌套4-27松拉刀距离为f，则搅拌针4-20从原点位置开始向上运动（a+e）即可实现松刀功能，在这个位置装完新刀柄后运动到a位置时即可实现拉刀功能；同理搅拌套4-27从原点位置开始向上运动（c+f）即可实现松刀功能，在这个位置装完新刀柄后运动到c位置时即可实现拉刀功能；（a+1）、（b+1）、（c+1）、（d+1）均为安全预留位置，即正常焊接工作时，焊具上下运动的极限距离，额定距离分别为a、b、c、d。

请参阅图8所示：通过外部注油口向封闭油路内部注油，并完全排出空气，注完油后封堵死注油口；为了保证封闭油路的压力，通过保压气囊及时向封闭油路补压，保证整个油路压力的稳定性；通过压力表实时监控封闭油路压力，如压力过小，并且保压气囊也无法提供足够压力，则需要向封闭油路补油。

本设备不仅可以适用于回填式搅拌摩擦点焊，还能够用于无匙孔搅拌摩擦焊，实现回抽主轴功能，比如搅拌套扎入材料后搅拌针回抽，材料进入搅拌针4-20回抽的空腔中，然后主轴4-11向前移动，实现搅拌摩擦焊接，焊接结束时，搅拌套4-27向上回抽的同时搅拌针4-20向下回填，最终实现无匙孔搅拌摩擦焊接。

本设备可实现缺陷修复，如材料表面有缺陷，可将缺陷加工掉，并在加工区域 填补相同材料，然后通过回填式搅拌摩擦点焊方法在该位置进行焊接，焊完之后即可实现缺陷修复。

本设备还可实现铝/铜电极制备，铝/铜板材搭接，铝在上铜在下，焊具扎入铝板到达铜板表面，进行无匙孔点焊，焊完后去除其余材料即可获得铝/铜电极制备；也可通过回填式搅拌摩擦点焊常见的环形沟槽缺陷实现铝/铜电极制备，即通过焊接工艺控制铝/铜搭接焊完之后焊点存在环形沟槽缺陷，焊完后可轻易去除其余材料，仅在圆形焊点位置处铝合金与铜基体实现有效的焊接，后期加工后即可获得铝/铜电极。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (12)

1.一种换刀机构，其特征在于，包括设有搅拌针自动换刀机构（5）的搅拌针机构、设有搅拌套自动换刀机构（6）的搅拌套机构以及设有压紧套自动换刀机构的压紧套机构，搅拌针机构、搅拌套机构与压紧套机构配合设置。

2.根据权利要求1所述的换刀机构，其特征在于，所述搅拌针机构包括搅拌针模块外壳（4-16）,搅拌针模块外壳（4-16）内部设有搅拌针轴承（4-14）,搅拌针轴承（4-14）与搅拌针模块外壳（4-16）之间设有搅拌针执行油缸（4-15）,搅拌针执行油缸（4-15）连接有搅拌针驱动机构，用以提供驱动力；

所述搅拌针轴承（4-14）内圈上安装有搅拌针芯轴（4-13）,搅拌针芯轴（4-13）的中心轴向穿设有搅拌针拉刀机构连接杆（4-12），搅拌针拉刀机构连接杆（4-12）的下端通过拉爪（4-18）连接有搅拌针刀柄（4-19）,搅拌针刀柄（4-19）下端连接有搅拌针（4-20）。

3.根据权利要求2所述的换刀机构，其特征在于，所述搅拌针自动换刀机构（5）包括弹簧一（5-1）和限位一（5-2），所述弹簧一（5-1）套设于搅拌针拉刀机构连接杆（4-12）且位于搅拌针芯轴（4-13）内部，弹簧一（5-1）的上端与搅拌针芯轴（4-13）固定连接、且下端与搅拌针拉刀机构连接杆（4-12）固定连接；限位一（5-2）设于搅拌针拉刀机构连接杆（4-12）上方且与搅拌针拉刀机构连接杆（4-12）之间有一段可活动距离，用以对搅拌针拉刀机构连接杆（4-12）进行限位。

4.根据权利要求2所述的换刀机构，其特征在于，所述搅拌套机构包括搅拌套模块外壳（4-24）,所述搅拌套模块外壳（4-24）内部设有搅拌套轴承（4-22）,搅拌套轴承（4-22）与搅拌套模块外壳（4-24）之间设有搅拌套执行油缸（4-23）,搅拌套执行油缸（4-23）连接有搅拌套驱动机构，用以提供驱动力；

搅拌套轴承（4-22）的内圈上安装有搅拌套芯轴（4-21）,搅拌套芯轴（4-21）设于搅拌针芯轴（4-13）外部，搅拌套芯轴（4-21）上端设有搅拌套拉刀机构连接杆、且下端通过支撑滚珠一（4-25）连接有搅拌套刀柄（4-26）,搅拌套刀柄（4-26）下端连接有搅拌套（4-27），搅拌针（4-20）穿设于搅拌套（4-27）中。

5.根据权利要求4所述的换刀机构，其特征在于，所述搅拌套自动换刀机构（6）包括弹簧二（6-1）和限位二（6-2）,弹簧二（6-1）套设于搅拌套芯轴（4-21）,弹簧二（6-1）的上端固定不动、下端与搅拌套芯轴（4-21）相连，限位二（6-2）设置于所述搅拌套拉刀机构连接杆的正上方。

6.根据权利要求1所述的换刀机构，其特征在于，所述压紧套机构包括压紧套模块外壳（4-28）,所述压紧套模块外壳（4-28）与搅拌套模块外壳（4-24）连接；压紧套自动换刀机构设于压紧套模块外壳（4-28）内部，包括支撑滚珠二（4-29）,所述压紧套自动换刀机构包括支撑滚珠二（4-29），支撑滚珠二（4-29）下端设有压紧套刀柄（4-30）,压紧套刀柄（4-30）下端连接有压紧套（4-31）。

7.一种主轴系统，其特征在于，包括主轴本体，还包括如权利要求1-6中任一所述的换刀机构，所述换刀机构中的搅拌针机构与所述主轴本体连接。

8.根据权利要求7所述的主轴系统，其特征在于，所述主轴系统连接有电-液混合驱动机构（3），所述电-液混合驱动机构（3）包括与所述搅拌针机构连接的搅拌针驱动机构以及与所述搅拌套机构连接的搅拌套驱动机构。

9.根据权利要求8所述的主轴系统，其特征在于，所述搅拌套驱动机构包括依次串联的搅拌套驱动电机（3-1）、搅拌套减速机（3-2）、搅拌套电动缸（3-3）与搅拌套驱动油缸（3-4），搅拌套减速机（3-2）安装于搅拌套驱动电机（3-1）的输出端，搅拌套电动缸（3-3）安装于搅拌套减速机（3-2）的输出端，搅拌套驱动油缸（3-4）安装于搅拌套电动缸（3-3）的输出端。

10.根据权利要求8所述的主轴系统，其特征在于，所述搅拌针驱动机构包括依次串联的搅拌针驱动电机（3-5）、搅拌针减速机（3-6）、搅拌针电动缸（3-7）与搅拌针驱动油缸（3-8），搅拌针减速机（3-6）安装于搅拌针驱动电机（3-5）的输出端，搅拌针电动缸（3-7）安装于搅拌针减速机（3-6）的输出端，搅拌针驱动油缸（3-8）安装于搅拌针电动缸（3-7）的输出端。

11.根据权利要求7所述的主轴系统，其特征在于，所述主轴本体外部安装有电主轴电机动力线及编码器接线口（4-1）、水路接口（4-2）、搅拌针执行油缸油路接口（4-3）、搅拌套执行油缸油路接口（4-4）、信号线转接盒（4-5）、搅拌针位移传感器（4-6）、搅拌套位移传感器（4-7）、冷却气体入口（4-8）、压紧套松刀气体入口（4-9）以及压紧套拉刀气体入口（4-10）。

12.一种回填式搅拌摩擦点焊设备，包括机械臂（1）和管线包（2），其特征在于，还包括如权利要求7所述的主轴系统，所述机械臂（1）和管线包（2）与所述主轴系统相连。