新型数控分度头提升轴承制造精度与效率

1、序言

　　在轴承制造过程中，内、外套的精密分度和打孔是至关重要的环节，其工艺水准与质量直接关联着轴承的性能、使用寿命以及生产成本。当前，轴承行业普遍采用人工分度技术进行大型轴承内、外套的分度，这种方法的精度不足、累积误差较大、工作效率低下，且对工人的体力要求高，对轴承性能的提升产生了较大制约。皖南电机价格表为此，我们研发了一种新型大型数控分度头，它利用PLC可编程控制器，驱动步进电机自动完成分度工作，结构简便、制造成本低，有效解决了生产过程中的实际问题。

　　2、系统设计概述

　　步进电机是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。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有关，而与负载变化无关。即每输入一个脉冲信号，电机就转动一个步距角。其显著特点是仅有周期性误差，无累积误差。安徽皖南电机步进电机的运行需要步进电机驱动器这一电子设备来驱动，该设备将控制系统的脉冲信号转换为电机的角位移，即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。

　　在我们设计的数控分度头中，正是利用这种线性关系，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PLC+步进电机及可细分驱动器+数显尺。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

　　Q0.5：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。

　　3、分度算法

　　设总孔数为D2，总脉冲数D0，分度脉冲可计算为：D0/D2=D4+D5（余数）。若D5=0，则步进电机每转动一次，电机转角控制脉冲均为D4。若D5≠0，将D5与孔数的一半（D2/2=D8）进行比较，若小于孔数的一半，步进电机先按D4个脉冲分度，每转过一个分度角，余数D5累积一次，当累积数大于D8时，步进电机则按D4+1个脉冲分度一次，此时累积数减去D4+1脉冲的余数即D2-D5，然后再按D4个脉冲分度，依次类推直至分度完毕；若余数大于孔数的一半，步进电机先按D4+1个脉冲分度，余数按D2-D5累积，当累积数大于D8时，步进电机则按D4个脉冲分度一次，此时累积数减去D4脉冲的余数D5，然后再按D4+1个脉冲分度，依次类推直至分度完毕。此分度算法确保皖南电机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。

　　4、分度算法梯形图

　　5、结语

　　该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。