運動分析轂周期性間歇運動，起到了刀庫的分度（dù）作用（yòng）刀庫換刀的形式有機械手換刀和無機械手換刀兩（liǎng）種。在無機械手換刀方式（shì）中，刀庫可以是圓盤式、直線（xiàn）排列式，也可以是格子箱式等。無機械手換刀方（fāng）式中特別需（xū）要注意的是刀庫轉位定位的準確度。圓盤（pán）式刀庫容量較小，刀庫（kù）結構簡單緊湊，刀庫轉位、換（huàn）刀方便，易控製。鬥笠式刀庫，顧名思義，形狀像鬥笠，結（jié）構上屬於圓盤（pán）式刀庫一類，換刀方式屬於無（wú）機械手換刀係統，它由（yóu）刀庫橫移裝置、刀庫分度（dù）選刀裝置以及（jí）主軸上（shàng）的刀具自動裝（zhuāng）卸機構組成［1］。有容（róng）量較（jiào）小（xiǎo）、刀庫結構簡單緊湊、刀（dāo）庫轉位、換刀方便、易控（kòng）製等特點，在小中型（xíng）加工中心中應用較多。刀庫轉動定位（wèi）分度機構的性能好壞，直接影響刀庫的轉動、定位精（jīng）度。因此必須選擇合理的轉動定位分度機構，並進行正（zhèng）確地設計刀（dāo）庫尺寸的大小和計（jì）算其（qí）容刀量。刀庫分度裝置的作用是將刀庫中的刀具進行分度（dù），以達到選刀的目的。所以刀（dāo）庫的（de）分度裝置是加工中心刀庫的重要部件之一，它通過精準的分度（dù）、定位，使下個工序所需的刀具定位在指定位置，保證自動換刀裝置能準確地取到刀。

      目（mù）前（qián）圓盤式刀（dāo）庫分度裝置大多采（cǎi）用的是單頭雙導程蝸輪蝸杆傳動，此傳動機構在使用中可（kě）隨時調整蝸輪蝸杆的傳動間隙，實現準確的轉位分度，保證刀庫（kù）工作的可靠性，但此（cǐ）傳動機構較複雜（zá），而且單頭（tóu）雙（shuāng）導程蝸輪和蝸杆的加工較困難。

      鬥笠式刀庫一般使用在立（lì）式加工中心上，受立式加工（gōng）中（zhōng）心機（jī）床尺寸大小的限（xiàn）製，刀庫鼓輪盤尺寸一般不（bú）宜太大，即刀庫的容量不能太大。所以分度裝置多（duō）數使用的是（shì）經典的槽輪機構（即馬（mǎ）氏機構），該機構具有結構簡單、外（wài）形尺寸小、抗衝擊、在較（jiào）高轉速下工作平穩性較好、機械傳動效率高、間歇地進行分度轉位並且易製造等優點，在目前生產的（de）鬥笠式刀庫的加工中心機床上得到廣（guǎng）泛的應用［3］。但分度槽數多少直接影（yǐng）響到刀（dāo）庫在換刀（dāo）時的柔（róu）性衝擊和（hé）準確定位。本文主要論（lùn）證了分度槽數與（yǔ）機構運動平穩性的關係。

       １ 鬥笠式刀庫刀盤與分度裝（zhuāng）置（zhì）

      鬥笠式刀庫的分度裝置是利用了外齧（niè）合槽輪機構能把主動軸的勻速連續運動轉換為從動軸的周期性（xìng）間歇運動原（yuán）理設計的（de）一種分度（dù）轉位機構。該機構具體由（yóu）刀庫鼓輪、分度盤、定位法蘭、圓柱滾子等零部件組成（chéng），分度裝置的電機輸出軸軸線與定位法蘭、分度盤、刀庫鼓輪盤（pán）的回轉軸線平行。鬥（dòu）笠式刀庫選刀時，首先由（yóu）刀（dāo）庫回轉電機得到旋轉指令，輸入軸通過聯軸器帶動（dòng）定位法蘭旋轉，從而使在定位法蘭上（shàng）的圓柱滾子回繞法蘭中心轉動；當圓（yuán）柱滾子轉動一定角度，進入分度盤的分度槽中，撥動（dòng）分度盤（pán）開始作轉位（wèi）運動（dòng）；當分度盤轉過一定的角度後，圓柱滾子從分度槽中脫出，刀庫鼓輪盤（分度盤通過螺釘與刀（dāo）庫鼓輪（lún）連在一起轉動見圖1）即靜止不動，並由（yóu）定位法蘭的鎖止半軸定位（wèi）。

      定位法蘭每回轉一（yī）圈驅動分度盤轉（zhuǎn）過一個槽。連續勻速運（yùn）動的電機，帶動定位法蘭與圓柱滾子連續（xù）勻速（sù）轉動。但圓柱滾子（zǐ）是（shì）間斷性地轉入分度槽的，從而使刀庫輪（如圖1）。

      分度（dù）盤與刀庫鼓輪同軸，分度盤的分度槽數與（yǔ）刀庫鼓輪上的刀數一致。定位法蘭不斷回轉，分度盤就不停地進行分度，刀庫鼓輪就不斷重複上述的運動循（xún）環（huán），從而將下一個工序所需（xū）刀具的刀位轉到換刀位置上，以便讓主軸進行換刀（dāo），實現刀庫的自動換刀。

      ２ 刀（dāo）庫分度裝置運動分析

      刀庫在換刀前首先需要（yào）選（xuǎn）刀（dāo），選刀的過程就是使刀庫鼓輪滿足一個周向間歇運動，也就是分度盤在分度的過（guò）程中，轉位開始與轉位結束位置（zhì）上的瞬時角速度（dù）ω２=0。如圖2，為了使圓柱滾子能順利進入和脫出分度盤上的徑（jìng）向槽，在槽口的瞬時位置時，必須使轉臂中心線Ｏ1Ｏ3 與分度槽的中心線Ｏ３Ｏ２ 垂（chuí）直，即∠Ｏ1Ｏ3Ｏ２=90°。假（jiǎ）設（shè）：

      Ｏ1Ｏ２=a，Ｏ1Ｏ３=R1，Ｏ２Ｏ３=R，圓柱滾子從進入至脫離徑向槽（cáo）這個過程，定位法蘭的轉（zhuǎn）角為2φ1（即∠Ｏ２Ｏ１Ｏ３=φ1），分度盤的轉角為2φ2（即∠Ｏ1Ｏ2Ｏ３=φ2，2φ2=2π/z），則在直角三 

      定位法蘭（lán）的角速度ω1 為常數，分度盤轉位（wèi）起、停時，分度盤的角速度ω2 和分度盤的角（jiǎo）加速度（dù）ε 為槽數和定位法蘭撥盤轉（zhuǎn）角φ1 的（de）函（hán）數，當撥（bō）盤勻速轉（zhuǎn）動時，隨著分度（dù）盤槽數Z 的增（zēng）加，運動趨於平緩（huǎn）（如圖3 所示）。

      當圓柱滾子開始進入和（hé）即將退出分度（dù）槽時（shí），角加速度有（yǒu）突變（如圖4 所示），且（qiě）突變的大小是隨著分度槽數Z的增加（jiā）而減少。這說明刀庫在開始選刀和選刀結束時，會產生震動和衝擊，但分度槽數越多，刀庫轉位過程越平穩，產生的（de）震動和衝擊越小。從角速度、角加速（sù）度變（biàn）化的曲線圖得出：槽數Z 達到12（亦即刀庫（kù）的刀數為12）以上時，分度裝置分度過程就比較平穩了，換句（jù）話說，此時鬥笠式刀庫在選刀過程（chéng）中，產（chǎn）生的震動（dòng）和衝擊已經很小，分度盤角速度變（biàn）化不大（dà），刀庫運（yùn）動趨於平穩.

       3 結語

      刀庫的設計是加工中心設計的關鍵。采用（yòng）以上方法設計的槽輪機（jī）構驅動的鬥（dòu）笠式刀庫可實現刀庫準確的分度回轉（zhuǎn）運動，設計中既利用了槽輪機（jī）構的優點（diǎn），又克服了其結構本身固有的缺點，同時采用（yòng）交流伺服電機驅動，從而可保證較高的定位精度，同時加工（gōng）中心的刀庫中容刀量的（de）多少，也決定了該加工中心的加工工藝範圍。為保證加工中心能（néng）夠適應並滿足不同零件（jiàn）的多樣性和複雜性的加工工序（xù）的要求，刀（dāo）庫必（bì）須具有（yǒu）一定的容刀量，刀庫容刀量越大（dà），加工（gōng）中心的適應性越好，但是，刀庫容量越大（dà），刀庫尺寸就越大，所占空間就越（yuè）大，而容量小又不平穩也達（dá）不到（dào）使用要求。

      綜上所述，在滿足加工要求、經濟實用的條件下，應盡量使加工（gōng）中心的結構緊湊，減小加工（gōng）中心的外形輪廓尺寸，盡量使其結構簡單，易製造，從（cóng）而降低生產加工中心的成本。一般應用在（zài）立式加工中（zhōng）心（xīn）上的鬥笠式刀庫，建議采用（yòng）刀庫容刀量在15～20 把刀的範圍內。