本实用新型涉及加工制造领域，特别涉及一种稳定性高的刀库旋转分度机构。
背景技术：
当前，国内制造业正处于转型关键期，加快制造业优化升级，推进中国制造向中国创造转变，中国速度向中国质量转变，制造大国向制造强国转变被更多的提出来。数控加工中心是当代制造业的主流、热门装备，其最大特点是具有刀具储备和自动换刀功能，而这种功能主要由刀库和自动换刀装置来实现。刀库及自动换刀装置是加工中心的重要组成部分和关键功能部件，国内数控加工中心加工效率和使用寿命往往被所配装刀库所限制，导致刀库功能部件的运行效率和可靠性已经严重制约了数控机床整机的运行效率及可靠性。为保证数控机床的运行效率和使用可靠性，研究刀库驱动机构的转动特性和定位特性，以实现加工中心换刀过程的更快旋转速度和更低的冲击载荷就显得很有必要。
刀库旋转分度机构主要用于刀库的分度和回转，保证刀库运行速度和可靠性。目前斗笠式刀库大多采用单头双导程蜗轮蜗杆机构、双导程圆柱凸轮分度机构或者槽轮机构来实现刀库的旋转分度。
其中单头双导程蜗轮蜗杆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，但此传动机构较复杂，且单头双导程蜗轮和蜗的加工较困难成本相对较；双导程圆柱凸轮分度机构承载能力强，分度转位平稳，适合应用在载荷较大的分度转位机构，但同时也存在机构较复杂，加工较困难成本相对较高的缺点，槽轮机构具有较高的转动效率，运行较为平稳，且结构简单，易制造，而现有的销槽轮机构，在做间歇运动过程中圆销每一次进入轮槽啮合时会产生较大的冲击载荷，导致圆销磨损或发生形变，从而使得运行平稳性较差；此外现有的销槽轮机构中圆销与拨盘采用的是一体式的设计，不便于对磨损形变后的圆销进行更换，通常是进行整体更换，增加了使用成本。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，提供一种稳定性高的刀库旋转分度机构。本实用新型具有防冲击能力强和运行平稳性高的特点。
本实用新型的技术方案：稳定性高的刀库旋转分度机构，包括基体，基体的底部设有一对滑轨，所述滑轨之间设有移动座，所述移动座的底部设有旋转分度盘，所述旋转分度盘的底部固定有刀库盘，所述移动座上设有驱动旋转分度盘旋转的分度转位机构，分度转位机构包括经转动轴设置在移动座底部的拨盘，所述旋转分度盘上设有等距设置的n个轮槽,其中n>8；所述拨盘上设有与轮槽啮合的圆销，所述轮槽的外端部设置有过渡圆弧，使得轮槽向外延伸形成缓冲槽，所述移动座上设有与转动轴传动连接的电机驱动机构，所述移动座与基体之间设有伸缩气缸；所述电机驱动机构包括固定在移动座上的伺服电机，所述转动轴上设有第一带轮，所述伺服电机的输出轴上设有与第一带轮相配合的第二带轮，所述第一带轮和第二带轮之间套设有防滑同步带。
上述的稳定性高的刀库旋转分度机构中，所述圆销设有两个且呈对称设置在拨盘上，且两个圆销的连接线经过拨盘的圆心。
前述的稳定性高的刀库旋转分度机构中，所述圆销包括设置在拨盘上的内销体，所述内销体的外侧套设有外销体，所述外销体由高强度的耐磨材质制成；所述内销体和外销体之间经固定机构相互固定，所述固定机构包括设置在外销体端部的定位孔，所述内销体上设有与定位孔对应的螺孔，所述定位孔和螺孔之间穿设有紧固螺栓，所述内销体和外销体之间经紧固螺栓固定。
前述的稳定性高的刀库旋转分度机构中，所述内销体的外壁周侧设有限位凸条，所述外销体上设有与限位凸条相配合的限位槽。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型在换刀过程中，移动座沿着滑轨滑动，进而将刀库盘推送至换刀位，然后分度转位机构驱动旋转分度盘进行分度旋转，分度旋转的旋转分度盘则带动刀库盘进行分度转动，来进行换刀，其中分度转位机构主要是利用电机驱动机构通过转动轴带动拨盘转动，转动的拨盘上以恒定角速度做连续回转，使得圆销与轮槽啮合传动，使得旋转分度盘以一动一停做周期性间歇回转，实现旋转分度盘的旋转分度动作，在所述的轮槽的外端部设置过渡圆弧，使得轮槽的端部向外延伸形成缓冲槽，通过设置过渡圆弧起到了降低了圆销与轮槽啮合时的冲击载荷的作用，从而降低了磨损，使得耐用度得到提高，本实用新型通过在转动轴上设有第一带轮，所述伺服电机的输出轴上安装第二带轮，所述第一带轮和第二带轮之间套设有防滑同步带，具有传动稳定的特点，其中通过伺服电机进行驱动，具有便于控制转速以及具有转动稳定的特点，从而拨盘处于一个平稳且恒定的转动状态，从而使得本实用新型具有运行平稳度高的特点。
2、本实用新型中的圆销设有两个且呈对称设置在拨盘上，且两个圆销的连接线经过拨盘的圆心，双圆销的设置使得当拨盘上其中一个圆销沿着轮槽前端的缓冲槽脱离的瞬间，另一个圆销则恰好进入轮槽前端的缓冲槽，与单圆销相比有效地提高了旋转分度盘的转速，提高了刀库盘的换刀速率。
3、本实用新型中圆销是由内销体和外销体组合而成的，并且内销体和外销体通过特定的固定机构进行固定，具有便于安装和拆卸的特点，其中外销体由高强度的耐磨材质制成，在保证了圆销整体的耐磨性的同时，又便于对外销体进行安装和拆卸，便于长时间工作损坏后的外销体进行更换，同时又降低了使用成本。
4、本实用新型中内销体的外壁周侧设有限位凸条，所述外销体上设有与限位凸条相配合的限位槽，起到了限位防转的作用。避免内销体与外销体发生相对转动，而容易造成外销体松动脱落。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是圆销与轮槽的配合状态图；
图3是伸缩气缸的安装示意图；
图4是防滑同步带的安装示意图；
图5是圆销的结构示意图；
图6是限位槽的结构示意图；
图7是轮槽向外延伸形成缓冲槽的结构示意图；
图8是过渡圆弧的结构示意图；
图9是图7中a处放大图；
图10是实施例中本实用新型与传统的单圆销结构的旋转分度机构的角速度曲线的对比图；
图11是实施例中本实用新型与传统的单圆销结构的旋转分度机构的角加速度曲线的对比图。
1、基体；2、滑轨；3、移动座；4、旋转分度盘；5、刀库盘；6、分度转位机构；7、转动轴；8、拨盘；9、轮槽；10、圆销；11、过渡圆弧；12、电机驱动机构；13、伸缩气缸；14、伺服电机；15、第一带轮；16、第二带轮；17、防滑同步带；19、内销体；20、外销体；21、固定机构；22、定位孔；23、螺孔；24、紧固螺栓；25、限位凸条；26、限位槽；27、缓冲槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
实施例：稳定性高的刀库旋转分度机构，如图1-11所示，包括基体1，基体1的底部设有一对滑轨2，所述滑轨2之间设有移动座3，所述移动座3的底部设有旋转分度盘4，所述旋转分度盘4的底部固定有刀库盘5，所述移动座3上设有驱动旋转分度盘4旋转的分度转位机构6，分度转位机构6包括经转动轴7设置在移动座3底部的拨盘8，所述旋转分度盘4上设有等距设置的n个轮槽9,其中n>8；所述拨盘8上设有与轮槽9啮合的圆销10，所述轮槽的外端部设置有过渡圆弧11，使得轮槽9端部向外延伸形成缓冲槽27，所述移动座3上设有与转动轴7传动连接的电机驱动机构12，所述移动座3与基体1之间设有伸缩气缸13；所述电机驱动机构12包括固定在移动座3上的伺服电机14，所述转动轴7上设有第一带轮15，所述伺服电机14的输出轴上设有与第一带轮15相配合的第二带轮16，所述第一带轮15和第二带轮16之间套设有防滑同步带17，所述第一带轮15和第二带轮16的轮槽内均设有沿轮槽等间距分布的多个防滑凹槽，所述防滑同步带17的内带壁设有密布的且与定位凹槽相配合的防滑凸条，通过防滑凹槽和防滑凸条有效避免了防滑同步带发生打滑空转现象。
本实用新型在换刀过程中，移动座3沿着滑轨2滑动，进而将刀库盘5推送至换刀位，然后分度转位机构6驱动旋转分度盘4进行分度旋转，分度旋转的旋转分度盘4则带动刀库盘5进行分度转动，来进行换刀，其中分度转位机构6主要是利用电机驱动机构12通过转动轴7带动拨盘8转动，转动的拨盘8上以恒定角速度做连续回转，使得圆销10与轮槽9啮合传动，使得旋转分度盘4以一动一停做周期性间歇回转，实现旋转分度盘4的旋转分度动作，在所述的轮槽9的外端部设置过渡圆弧11，使得轮槽9端部向外延伸形成缓冲槽27，通过设置过渡圆弧11起到了降低了圆销10与轮槽9啮合时的冲击载荷的作用，从而降低了磨损，使得耐用度得到提高，本实用新型通过在转动轴7上设有第一带轮15，所述伺服电机14的输出轴上安装第二带轮16，所述第一带轮15和第二带轮16之间套设有防滑同步带17，具有传动稳定的特点，其中通过伺服电机14进行驱动，具有便于控制转速以及具有转动稳定的特点，从而拨盘8处于一个平稳且恒定的转动状态，从而实用新型具有运行平稳度高的特点。
所述圆销10设置数量为两个且两个圆销对称设置在拨盘8上，且两个圆销10的连接线经过拨盘8的圆心，双圆销10的设置使得当拨盘8上其中一个圆销10沿着轮槽9前端的缓冲槽27从轮槽9前端的缓冲槽缓27脱离的瞬间，另一个圆销10则恰好进入轮槽9前端的缓冲槽27中，与单圆销10相比有效地提高了旋转分度盘4的转速，提高了刀库盘5的换刀速率。
如图5所示，所述圆销10包括设置在拨盘8上的内销体19，所述内销体19的外侧套设有外销体20，所述外销体20由高强度的耐磨材质制成。所述内销体19和外销体20之间经固定机构21相互固定，所述固定机构21包括设置在外销体20端部的定位孔22，所述内销体19上设有与定位孔22对应的螺孔23，所述定位孔22和螺孔23之间穿设有紧固螺栓24，所述内销体19和外销体20之间经紧固螺栓24固定，圆销10是由内销体19和外销体20组合而成的，并且内销体19和外销体20通过特定的固定机构21进行固定，具有便于安装和拆卸的特点，其中外销体20由高强度的耐磨材质制成，在保证了圆销10整体的耐磨性的同时，又便于对外销体20进行安装和拆卸，便于长时间工作损坏后的外销体20进行更换，同时又降低了使用成本。
如图6所示，所述内销体19的外壁周侧设有限位凸条25，所述外销体20上设有与限位凸条25相配合的限位槽26，起到了限位防转的作用。避免内销体19与外销体20发生相对转动，而容易造成外销体20松动脱落。
如图7、图8和图9所示，稳定性高的刀库旋转分度机构的提高稳定性的方法是，在轮槽的外端部设置过渡圆弧，使轮槽的端部向外延伸形成缓冲槽，轮槽的端部向外延伸形成缓冲槽方法是，得到旋转分度盘的初始槽顶半径s和改进槽顶半径s1，在改进槽顶和初始槽顶之间形成了一段过渡圆弧；其中初始槽顶半径s和改进槽顶半径s1的计算方法如下：
取旋转分度盘与拨盘的中心距为lmm，旋转分度盘上的轮槽的个数为z；
则，槽轮运动角
拨盘运动角2α1有：
圆销中心轨迹半径r有：
取圆销半径为r，且r≥r/6，
原始槽顶半径s有：
槽深h有：h＝[s-(l-r-r)]+(3～5mm)；
其中，改进槽顶是由原始槽顶进行向外延伸得到，使得改进槽顶和初始槽顶之间形成一段过渡圆弧，进而使得轮槽向外延伸形成改进槽，轮槽向外延伸形成改进槽的多出的部分则构成缓冲槽；对原始槽顶进行向外延伸得到改进槽顶的方法是，保持中心距为lmm，旋转分度盘上的轮槽的个数为z，槽轮运动角
所述的改进槽的设置满足，当拨盘上其中一个圆销沿着改进槽前端的缓冲槽从改进槽中脱离的瞬间，另一个圆销则恰好进入改进槽前端的缓冲槽。其中缓冲槽起到了对圆销进行锁止和定位的作用，并具有定位精准的特点，取消了原先的锁止弧设计，降低了运行过程中的磨损，提高了机构的耐用度。通过双圆销有效地提高了旋转分度盘的转动速度加倍。
当所述的拨盘上的两个圆销的连心线，和旋转分度盘的中心与拨盘的中心连线相互垂直时，即其中一个圆销沿着轮槽前端的缓冲槽从轮槽中脱离，另一个圆销则恰好进入轮槽前端的缓冲槽时，旋转分度盘的旋转起停瞬时角速度ω＝0，圆销与旋转分度盘之间无刚性冲击。
其中单圆销的运动系数：τ＝2α1/2π＝(z-2)/2z＝0.4372，通过在拨盘上设置两个圆销，使槽轮在拨盘一周内转过
如图10和图11所示，将本实用新型与传统的单圆销结构的旋转分度机构进行仿真对比分析的，其中图10中深黑色曲线为传统的单圆销结构的旋转分度机构的角速度曲线，浅褐色曲线为本实用新型的角速度曲线；其中图11中深黑色曲线为传统的单圆销结构的旋转分度机构的角加速度曲线，浅褐色曲线为本实用新型的角加速度曲线。
综合对比分析图10、图11可知：
(1)在相同的10秒内，本实用新型转过15个分度工位，传统的单圆销结构的旋转分度机构转过7.5个分度工位，速度提高了一倍。
(2)本实用新型和传统的单圆销结构的旋转分度机构的两种机构中槽轮角速度和角加速度均时刻变化，角速度在槽轮、拨盘和圆销的圆心共线时达到最大，角速度最大时角加速度正好为0。
(3)传统的单圆销结构的旋转分度机构的槽轮在周期内有一段角速度为0区域，使得角速度从0开始加速时产生冲击现象。本实用新型的槽轮的角速度并没有长期处于0状态，不需要反复克服静止惯性，因此冲击载荷大幅降低，从而磨损降低，耐用度提高。
综上所述，本实用新型的运转速度增加了一倍，而且其近似处于一直运动状态，不需要反复克服静止惯性，降低了角速度变化幅度，加上有过渡缓冲圆弧的存在，冲击和振动也小于传统的单圆销结构的旋转分度机构。