在轴承制造领域，内、外套的精密分度和精准打孔是保证轴承性能和寿命的关键步骤，其工艺水平直接影响到产品的质量、使用寿命和生产成本。目前，轴承行业广泛采用人工分度技术来处理大型轴承的内、外套分度，然而这种方法存在精度不足、累积误差较大、工作效率低下等问题，同时对操作人员的体力要求较高，这在一定程度上限制了轴承性能的提升。针对这些问题，安徽皖南电机研发了一种创新的大型数控分度头，该设备采用PLC可编程控制器，驱动步进电机自动完成分度任务，其结构设计简洁、制造成本低，有效解决了生产中的实际问题。

在系统设计方面，步进电机作为一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制元件，其工作原理是在正常工作范围内，电机的转速和停止位置仅与脉冲信号的频率和数量相关，而与负载变化无关。这意味着，每输入一个脉冲信号，电机就会转动一个步距角。步进电机的这一特性使得它仅有周期性误差，无累积误差。步进电机的运行依赖于步进电机驱动器，该设备负责将控制系统的脉冲信号转换为电机的角位移，确保控制系统每发送一个脉冲信号，驱动器便使电机旋转一个步距角。因此，步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，通过调节脉冲信号的频率，可以精确控制电机的转速；通过控制脉冲的数量，可以精确定位电机。

皖南电机设计的数控分度头正是利用了这种线性关系，通过PLC进行电气控制和编写分度算法程序，控制脉冲信号的频率和数量，实现步进电机驱动蜗轮蜗杆对工件进行精确分度，并支持调整、手动和自动分度等多种电气操作。

电气控制方案采用了PLC+步进电机及可细分驱动器+数显尺的组合。PLC选用DVP20EH00T，AC220伏供电，20点200HZ晶体管输出。根据分度精度要求，选择了可细分驱动器和步进电机，考虑到分度时对工件的扭矩M=FR=fNR，计算得出*大扭矩为27Nm。根据矩频特性选择步进电机，选用130BYG350A型三相混合式步进电机及配套细分驱动器MS-3H130M。

PLC的I/O配置如下表：

I0.0：调整/分度

Q0.0：脉冲数

I0.1：急停

Q0.1：花盘上升

I0.2：步进转位

Q0.2：花盘下降

I0.3：花盘卡紧/松开

Q0.3：故障指示

I0.4：花盘上升/下降

Q0.4：方向

I0.5：自动分度

I0.6：调整启动/结束

I0.7：驱动器信号

I0.10-I0.13：孔数设置

该数控分度头在径向安装数显尺以控制径向分度尺寸；由PLC控制步进电机轴向分度。操作人员启动电源，输入分度数后，将调整/分度开关置于分度位置即可实现手动或自动分度。在自动分度中，可实现分度机构的松开、上升、分度、下降、卡紧再松开的顺序控制。

分度算法的设计确保了孔与孔之间的分度误差始终小于一个脉冲当量，能够实现3600转角误差为0的分度精度要求。

皖南电机研发的这款大型数控分度头适用于1000mm～2000mm轴承内、外套的分度。其主要优势包括：（1）分度精度高。在*高细分10000的工作状态下，孔孔之间分度误差可控制在7.3μm，满足3600转角误差为0的分度精度要求，满足工件分度需求。（2）工作效率高，分度速度快。PLC*高频率为200HZ，在自动分度状态下，50个孔的分度工作仅需不到十分钟。（3）操作灵活简便。数控分度头支持调整（不分度）、手动或自动分度等多种电气操作，极大地简化了操作流程。（4）经济实用。该数控分度头有效解决了传统分度方法存在的问题，提高了轴承产品质量，降低了工人劳动强度。