运动分析毂周期性间歇运动，起到了刀库的分度作用刀库换刀的形式有机械手换刀和无机械手换刀两种。在无机械手换刀方式中，刀库可以是圆盘式、直线排列式，也可以是格子箱式等。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度。圆盘式刀库容量较小，刀库结构简单紧凑，刀库转位、换刀方便，易控制。斗笠式刀库，顾名思义，形状像斗笠，结构上属于圆盘式刀库一类，换刀方式属于无机械手换刀系统，它由刀库横移装置、刀库分度选刀装置以及主轴上的刀具自动装卸机构组成［1］。有容量较小、刀库结构简单紧凑、刀库转位、换刀方便、易控制等特点，在小中型加工中心中应用较多。刀库转动定位分度机构的性能好坏，直接影响刀库的转动、定位精度。因此必须选择合理的转动定位分度机构，并进行正确地设计刀库尺寸的大小和计算其容刀量。刀库分度装置的作用是将刀库中的刀具进行分度，以达到选刀的目的。所以刀库的分度装置是加工中心刀库的重要部件之一，它通过精准的分度、定位，使下个工序所需的刀具定位在指定位置，保证自动换刀装置能准确地取到刀。

      目前圆盘式刀库分度装置大多采用的是单头双导程蜗轮蜗杆传动，此传动机构在使用中可随时调整蜗轮蜗杆的传动间隙，实现准确的转位分度，保证刀库工作的可靠性，但此传动机构较复杂，而且单头双导程蜗轮和蜗杆的加工较困难。

      斗笠式刀库一般使用在立式加工中心上，受立式加工中心机床尺寸大小的限制，刀库鼓轮盘尺寸一般不宜太大，即刀库的容量不能太大。所以分度装置多数使用的是经典的槽轮机构（即马氏机构），该机构具有结构简单、外形尺寸小、抗冲击、在较高转速下工作平稳性较好、机械传动效率高、间歇地进行分度转位并且易制造等优点，在目前生产的斗笠式刀库的加工中心机床上得到广泛的应用［3］。但分度槽数多少直接影响到刀库在换刀时的柔性冲击和准确定位。本文主要论证了分度槽数与机构运动平稳性的关系。

       １ 斗笠式刀库刀盘与分度装置

      斗笠式刀库的分度装置是利用了外啮合槽轮机构能把主动轴的匀速连续运动转换为从动轴的周期性间歇运动原理设计的一种分度转位机构。该机构具体由刀库鼓轮、分度盘、定位法兰、圆柱滚子等零部件组成，分度装置的电机输出轴轴线与定位法兰、分度盘、刀库鼓轮盘的回转轴线平行。斗笠式刀库选刀时，首先由刀库回转电机得到旋转指令，输入轴通过联轴器带动定位法兰旋转，从而使在定位法兰上的圆柱滚子回绕法兰中心转动；当圆柱滚子转动一定角度，进入分度盘的分度槽中，拨动分度盘开始作转位运动；当分度盘转过一定的角度后，圆柱滚子从分度槽中脱出，刀库鼓轮盘（分度盘通过螺钉与刀库鼓轮连在一起转动见图1）即静止不动，并由定位法兰的锁止半轴定位。

      定位法兰每回转一圈驱动分度盘转过一个槽。连续匀速运动的电机，带动定位法兰与圆柱滚子连续匀速转动。但圆柱滚子是间断性地转入分度槽的，从而使刀库轮（如图1）。

      分度盘与刀库鼓轮同轴，分度盘的分度槽数与刀库鼓轮上的刀数一致。定位法兰不断回转，分度盘就不停地进行分度，刀库鼓轮就不断重复上述的运动循环，从而将下一个工序所需刀具的刀位转到换刀位置上，以便让主轴进行换刀，实现刀库的自动换刀。

      ２ 刀库分度装置运动分析

      刀库在换刀前首先需要选刀，选刀的过程就是使刀库鼓轮满足一个周向间歇运动，也就是分度盘在分度的过程中，转位开始与转位结束位置上的瞬时角速度ω２=0。如图2，为了使圆柱滚子能顺利进入和脱出分度盘上的径向槽，在槽口的瞬时位置时，必须使转臂中心线Ｏ1Ｏ3 与分度槽的中心线Ｏ３Ｏ２ 垂直，即∠Ｏ1Ｏ3Ｏ２=90°。假设：

      Ｏ1Ｏ２=a，Ｏ1Ｏ３=R1，Ｏ２Ｏ３=R，圆柱滚子从进入至脱离径向槽这个过程，定位法兰的转角为2φ1（即∠Ｏ２Ｏ１Ｏ３=φ1），分度盘的转角为2φ2（即∠Ｏ1Ｏ2Ｏ３=φ2，2φ2=2π/z），则在直角三 

      定位法兰的角速度ω1 为常数，分度盘转位起、停时，分度盘的角速度ω2 和分度盘的角加速度ε 为槽数和定位法兰拨盘转角φ1 的函数，当拨盘匀速转动时，随着分度盘槽数Z 的增加，运动趋于平缓（如图3 所示）。

      当圆柱滚子开始进入和即将退出分度槽时，角加速度有突变（如图4 所示），且突变的大小是随着分度槽数Z的增加而减少。这说明刀库在开始选刀和选刀结束时，会产生震动和冲击，但分度槽数越多，刀库转位过程越平稳，产生的震动和冲击越小。从角速度、角加速度变化的曲线图得出：槽数Z 达到12（亦即刀库的刀数为12）以上时，分度装置分度过程就比较平稳了，换句话说，此时斗笠式刀库在选刀过程中，产生的震动和冲击已经很小，分度盘角速度变化不大，刀库运动趋于平稳.

       3 结语

      刀库的设计是加工中心设计的关键。采用以上方法设计的槽轮机构驱动的斗笠式刀库可实现刀库准确的分度回转运动，设计中既利用了槽轮机构的优点，又克服了其结构本身固有的缺点，同时采用交流伺服电机驱动，从而可保证较高的定位精度，同时加工中心的刀库中容刀量的多少，也决定了该加工中心的加工工艺范围。为保证加工中心能够适应并满足不同零件的多样性和复杂性的加工工序的要求，刀库必须具有一定的容刀量，刀库容刀量越大，加工中心的适应性越好，但是，刀库容量越大，刀库尺寸就越大，所占空间就越大，而容量小又不平稳也达不到使用要求。

      综上所述，在满足加工要求、经济实用的条件下，应尽量使加工中心的结构紧凑，减小加工中心的外形轮廓尺寸，尽量使其结构简单，易制造，从而降低生产加工中心的成本。一般应用在立式加工中心上的斗笠式刀库，建议采用刀库容刀量在15～20 把刀的范围内。