大型軸承內、外套上的分度、打孔是軸承中的關鍵工序，它的工藝水平和質量的高低直接影響軸承的質量、壽命和製造成本。目前軸承行業大型軸承內、外套的分度方式普遍采用人工分度方式，其分度精度低、累積誤差大、工作效率低、工人勞動強度大，對軸承性能的提高造成很大的影響。我們所研製的大型數控分度頭，采用PLC可編程控製器

，控製步進電機驅動蝸輪蝸杆對執行工件進行自動分度，結構簡單、製造費用低，較好地解決了生產中的實際問題。

總體設計方案

步進電機是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控製元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停(ting)止(zhi)的(de)位(wei)置(zhi)隻(zhi)取(qu)決(jue)於(yu)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)和(he)脈(mai)衝(chong)數(shu)，而(er)不(bu)受(shou)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)的(de)影(ying)響(xiang)，即(ji)給(gei)電(dian)機(ji)加(jia)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)
，電(dian)機(ji)則(ze)轉(zhuan)過(guo)一(yi)個(ge)步(bu)距(ju)角(jiao)。其(qi)重(zhong)要(yao)特(te)點(dian)是(shi)隻(zhi)有(you)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)誤(wu)差(cha)而(er)無(wu)累(lei)積(ji)誤(wu)差(cha)。步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)要(yao)有(you)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)這(zhe)一(yi)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi)進(jin)行(xing)驅(qu)動(dong)，這(zhe)種(zhong)裝(zhuang)置(zhi)就(jiu)是(shi)把(ba)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)發(fa)出(chu)的(de)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)轉(zhuan)化(hua)為(wei)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)角(jiao)位(wei)移(yi)，或(huo)者(zhe)說(shuo)：控kong製zhi係xi統tong每mei發fa一yi個ge脈mai衝chong信xin號hao
，通tong過guo驅qu動dong器qi就jiu使shi步bu進jin電dian機ji旋xuan轉zhuan一yi步bu距ju角jiao。所suo以yi步bu進jin電dian機ji的de轉zhuan速su與yu脈mai衝chong信xin號hao的de頻pin率lv成cheng正zheng比bi。因yin此ci
，控kong製zhi步bu進jin脈mai衝chong信xin號hao的de頻pin率lv，可ke以yi對dui電dian機ji精jing確que調tiao速su；控製步進脈衝的個數，可以對電機精確定位。

在我們所設計的數控分度頭中，就是利用這一線性關係

，用PLC進行電氣控製
、編寫分度算法程序，控製脈衝信號的頻率和脈衝數，步進電機驅動蝸輪蝸杆對執行工件進行精確分度，並可實現調整、手動分度、自動分度等多種電氣控製。

電氣控製方案為PLC+步進電機及可細分驅動器+數顯尺。PLC選用DVP20EH00T，AC220伏供電20點200HZ晶體管輸出類型；根據分度精度要求考慮，選用可細分驅動器及步進電機，考慮分度時對工件的扭矩M=FR=fNR，計算出最大扭矩為27Nm.按矩頻特性選取步進電機，選130BYG350A型三相混合式步進電機及配套細分驅動器MS-3H130M. PLC的I/O配置如下表：I0.0調整/分度Q0.0脈衝數I0.1急停Q0.1花盤上升I0.2步進轉位Q0.2花盤下降I0.3花盤卡緊/鬆開Q0.3故障指示I0.4花盤上升/下降Q0.4方向I0.5自動分度Q0.5 I0.6調整啟動/結束Q0.6 I0.7驅動器信號Q0.7 I0.10-I0.13孔數設置該數控分度頭在徑向安裝數顯尺來控製徑向分度尺寸；由PLC控製步進電機軸向分度。操作人員啟動電源，輸入分度數後，調整/分度開關置於分度位置即可實現手動或自動分度。在自動分度中可實現分度機構的鬆開、上升、分度、下降、卡緊再鬆開的順序控製。

分度算法

設總孔數為D2
，總脈衝數D0，分度脈衝可計算為：D0/D2=D4 +D5（餘數）。若D5=0時，步進電機每轉動一次，電機轉角控製脈衝均為D4.若D5≠0時，將D5與孔數的一半（D2/2=D8）進行比較，若小於孔數的一半，步進電機先按D4個脈衝分度

，步進電機每轉過一個分度角，餘數D5累積一次
，當累積數大於D8時，步進電機則按D4+1個脈衝分度一次
，此時累積數減去D4+1脈衝的餘數即D2-D5，然後再按D4個脈衝分度
，依次類推直至分度完畢；若餘數大於孔數的一半
，步進電機先按D4+1個脈衝分度
，餘數按D2-D5累積，當累積數大於D8時，步進電機則按D4個脈衝分度一次，此時累積數減去D4脈衝的餘數D5，然後再按D4+1個脈衝分度，依次類推直至分度完畢。這樣的分度算法，使孔與孔之間的分度誤差始終小於一個脈衝當量，可以實現在3600轉角誤差為0的分度精度要求。

分度算法梯形圖

該大型數控分度頭應用於1000mm～2000mm的軸承內、外套的分度。主要優點為：（1）分度精度高。驅動器在最高細分10000工作狀態下

，孔孔之間分度誤差可控製在7.3μm，可以實現3600轉角誤差為0的分度精度要求，滿足了工件的分度要求。（2）工作效率高，分度速度快。選用的PLC最高頻率為200HZ，在自動分度工作狀態下
，50個孔的分度工作不足十分鍾即可完成。（3）操作靈活
、簡便。該數控分度頭實現調整（不分度）、手動或自動分度等電氣操作。人工分度方式需要測量、畫線等費工費時

，由PLC控製的步進電機自動分度方式隻需輸入分度數，即可實現分度的多種控製。（4）該數控分度頭經濟、實用。投入使用後
，較好地解決了以往大型軸承內、外套的分度存在的問題，提高了軸承產品質量，降低工人勞動強度。

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