本发明提出一种大直径水冷套内壁冷却槽铣削方法及分度夹具，分度夹具包括主动滚轮架体与从动滚轮架体，两个滚轮架体根据大直径水冷套工件直径对称安装，以支撑和装夹工件；滚轮架体包括架体、压紧螺栓、连接螺栓、拉紧杆、轴承上盖、轴承端盖、轴承、滚轮、指针、垫块、固定螺栓和定位螺栓。本发明能够利用普通三轴立式铣床配合分度夹具加工大直径水冷套内壁冷却槽，分度夹具可稳固装夹不同规格的回转工件，可带动工件在加工过程中旋转，增加一个Y轴转动自由度，夹具上的指针与工件刻度线对齐可保证加工精度，降低制造成本。