引言

　　大型軸承內(nèi)、外套上的分度、打孔是軸承中的關(guān)鍵工序，它的工藝水平和質(zhì)量的高低直接影響軸承的質(zhì)量、壽命和制造成本。目前軸承行業(yè)大型軸承內(nèi)、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。我們所研制的大型數(shù)控分度頭，采用plc可編程控制器，控制步進電機驅(qū)動蝸輪蝸桿對執(zhí)行工件進行自動分度，結(jié)構(gòu)簡單、制造費用低，較好地解決了生產(chǎn)中的實際問題。

總體設(shè)計方案

　　步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。其重要特點是只有周期性的誤差而無累積誤差。步進電機的運行要有步進電機驅(qū)動器這一電子裝置進行驅(qū)動，這種裝置就是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說：

　　控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。因此，控制步進脈沖信號的頻率，可以對電機精確調(diào)速；控制步進脈沖的個數(shù)，可以對電機精確定位。

　　在我們所設(shè)計的數(shù)控分度頭中，就是利用這一線性關(guān)系，用plc進行電氣控制、編寫分度算法程序，控制脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，步進電機驅(qū)動蝸輪蝸桿對執(zhí)行工件進行精確分度，并可實現(xiàn)調(diào)整、手動分度、自動分度等多種電氣控制。

　　電氣控制方案為plc＋步進電機及可細分驅(qū)動器+數(shù)顯尺。plc選用dvp20eh00t，ac220v供電20點200hz晶體管輸出類型；根據(jù)分度精度要求考慮，選用可細分驅(qū)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(qū)動器ms-3h130m。

　　該數(shù)控分度頭在徑向安裝數(shù)顯尺來控制徑向分度尺寸；由plc控制步進電機軸向分度。操作人員啟動電源，輸入分度數(shù)后，調(diào)整/分度開關(guān)置于分度位置即可實現(xiàn)手動或自動分度。在自動分度中可實現(xiàn)分度機構(gòu)的松開、上升、分度、下降、卡緊再松開的順序控制。

分度算法

　　設(shè)總孔數(shù)為d2，總脈沖數(shù)d0，分度脈沖可計算為：d0/d2=d4+d5（余數(shù)）。若d5=0時，步進電機每轉(zhuǎn)動一次，電機轉(zhuǎn)角控制脈沖均為d4。若d5≠0時，將d5與孔數(shù)的一半（d2/2=d8）進行比較，若小于孔數(shù)的一半，步進電機先按d4個脈沖分度，步進電機每轉(zhuǎn)過一個分度角，余數(shù)d5累積一次，當累積數(shù)大于d8時，步進電機則按d4+1個脈沖分度一次，此時累積數(shù)減去d4+1脈沖的余數(shù)即d2-d5，然后再按d4個脈沖分度，依次類推直至分度完畢；若余數(shù)大于孔數(shù)的一半，步進電機先按d4+1個脈沖分度，余數(shù)按d2-d5累積，當累積數(shù)大于d8時，步進電機則按d4個脈沖分度一次，此時累積數(shù)減去d4脈沖的余數(shù)d5，然后再按d4+1個脈沖分度，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于一個脈沖當量，可以實現(xiàn)在3600轉(zhuǎn)角誤差為0的分度精度要求。

　　附表 plc的i/o配置表#p#分頁標題#e#

分度算法梯形圖

　　分度算法梯形圖如附圖所示。

結(jié)束語

　　該大型數(shù)控分度頭應(yīng)用于1000mm～2000mm的軸承內(nèi)、外套的分度。主要優(yōu)點為：（1）分度精度高。驅(qū)動器在最高細分10000工作狀態(tài)下，孔孔之間分度誤差可控制在7.3μm，可以實現(xiàn)3600轉(zhuǎn)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(tài)下，50個孔的分度工作不足十分鐘即可完成。（3）操作靈活、簡便。該數(shù)控分度頭實現(xiàn)調(diào)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控制的步進電機自動分度方式只需輸入分度數(shù)，即可實現(xiàn)分度的多種控制。（4）該數(shù)控分度頭經(jīng)濟、實用。投入使用后，較好地解決了以往大型軸承內(nèi)、外套的分度存在的問題，提高了軸承產(chǎn)品質(zhì)量，降低工人勞動強度。