JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13815—2020
滚珠丝杠副 轴向静刚度试验规范
Ball screws -Static axial rigidity testing specification
2021-01-01实施
2020-04-16发布 中华人民共和国
机械行业标准
滚珠丝杠副轴向静刚度试验规范
JB/T13815-2020
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机械工业出版社出版发行北京市百万庄大街22号
邮政编码：100037
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210mm×297mm·0.75印张·23千字
2021年1月第1版第1次印刷
定价：15.00元
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书号：15111·15879 网址：http：//www.cmpbook.com 编辑部电话：（010》88379399 直销中心电话：（010）88379399
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版权专有 侵权必究 目 次
前言 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义， 4轴向静刚度试验.
4.1试验基本条件. 4.2试验设备 4.3试验方法.. 5试验数据处理及结果计算 5.1轴向静刚度计算.. 5.2滚珠丝杠副的轴向载荷F与其轴向变形位移。曲线. 5.3 曲线绘制方法.. 5.4 测量无预加载荷滚珠丝杠副轴向静刚度Rmu 5.5 测量预加载荷滚珠丝杠副轴向静刚度R. 5.6滚珠丝杠副轴向静刚度试验记录附录A（资料性附录）滚珠丝杠副轴向静刚度试验记录
2
图1 测量示意图图2滚珠丝杠副的轴向载荷F与其轴向变形位移曲线
表A.1滚珠丝杠副轴向加载/卸载测量数据记录表A.2滚珠丝杠副轴向静刚度试验结果报表表A.3滚珠丝杠副轴向静刚度试验报表表A.4滚珠丝杠副轴向静刚度试验汇总. 前 言
本标准按照GB/T1.1--2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会（SAC/TC22）归口。 本标准起草单位：山东博特精工股份有限公司、南京理工大学、南京工艺装备制造有限公司、陕西
汉江机床有限公司、大连高金数控集团有限公司、国家机床质量监督检验中心。
本标准主要起草人：杜伟、朱继生、欧屹、王兆坦、冯虎田、王禹林、冯宇、张柏林、季红丽、李栋、黄辉、刘建佐、石德福、张维、陈妍言、张余、王云菊。
本标准为首次发布。 滚珠丝杠副轴向静刚度试验规范
1范围
本标准规定了滚珠丝杠副轴向静刚度的术语和定义、试验基本条件。试验设备、试验方法、试验数据处理及结果计算。
本标准适用于公称直径为$25mmΦ63mm的滚珠丝杠副。 本标准轴向静刚度，仅考虑滚道与滚珠之间的轴向变形，不考虑滚珠丝杠及滚珠螺母本身的变形。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T17587.1一2017滚珠丝杠副第1部分：术语和符号 GB/T17587.3一2017滚珠丝杠副第3部分：验收条件和验收检验 GB/T17587.4—2008 3滚珠丝杠副第4部分：轴向静刚度
3术语和定义
GB/T17587.1—2017、GBT17587.3—2017GBT17587.4—2008界定的以及下列术语和定义、符号适用于本文件。 3.1
无预加载荷滚珠丝杠副轴向静刚度unpreloaded ball screwaxial static stiffness Rnul 滚珠丝杠副在外加轴向载荷等于30%Ca时的轴向刚度。
3.2
预加载荷滚珠丝杠副轴向静刚度preloadedball screwaxial staticstiffness Rnu2 滚珠丝杠副在预加载荷Fpr等于10%Ca*且外加轴向载荷不大于30%Ca时的轴向刚度。
4轴向静刚度试验
4.1试验基本条件 4.1.1样本
试验样本应随机抽取，拥有固定编号。同一批次样本应至少3根。 4.1.2环境温度
室温。 4.2试验设备 4.2.2试验台构成
由测台基座、加载组件、支承组件、试验工装（含滚珠螺母与滚珠丝杠工装》、测量组件和数据处理模块等构成。 4.2.3加载力范围
加载力应小于或等于30%Ca。 4.2.4螺钉
紧固螺钉等级不应低于12.9级。 4.2.5传感器指标 4.2.5.1位移传感器：量程应大于2mm，分辨力不大于0.2um，线性误差不超出土0.3%F.S。 4.2.5.2测力传感器：量程应大于30%Ca，线性误差不超出0.03%F.S。 4.2.6机构与工装 4.2.6.1加载机构及工装应有足够的强度。 4.2.6.2选择与被测样本配套的工装，样本应安装可靠。测量过程中滚珠丝杠相对于滚珠螺母无转动。 4.2.7防逆转
本标准采用滚珠螺母固定方式，应对滚珠丝杠采取防逆转措施。 4.2.8仪器性能
试验台加载装置运行正常，传感器及测量系统应工作可靠。 4.3试验方法 4.3.1安装条件
滚珠螺母固定。滚珠螺母端面距丝杠螺纹起始端不小于50mm。基准平面应选择滚珠螺母端面，或与其连接的可视为刚性的平行平面，其表面粗糙度Ra≤1.6um。示意图如图1所示。
a固定不旋转。 b轴向固定。 4.3.2加载条件
根据样本确定最大轴向加载载荷，实际加载载荷应小于最大轴向加载载荷。 4.3.3传感器布置
位移传感器在周向均匀对称分布，并与滚珠丝杠轴平行，传感器测量平面与基准平面距离为50mm 100mm，以减少测量过程中的误差。 4.3.4初始加载
通过样本轴心，对样本进行轴向初始加载，初始加载力为1%Ca，以消除各部件间的间隙。 4.3.5压力加载 4.3.5.1通过样本轴心，对样本进行模拟轴向压力加载，加载力控制在1%Ca～30%Ca范围内，并按一定的比例连续或断续均匀加载，实时测量变形位移的变化。根据加载力和变形位移的变化，得到一组加载力和变形位移数据，记作（F1、F2、、Fm），（5132m），并按表A.1进行记录 4.3.5.2如果使用多个传感器，则求出每次施加压力时各传感器测量数值的平均值，分别记作61 S2、、m，并按表A.1进行记录。 4.3.6压力卸载 4.3.6.1加载结束后，以加载的反顺序开始卸载，同时采集各加载力和变形位移数据，直到卸载至零为止，结束数据采集工作，得到一组卸载力和变形位移数据，记作（fi、f2、f》，（μ1μ2、、μm），并按表A.1进行记录。 4.3.6.2如果使用多个传感器，则求出每次施加压力时各传感器测量数值的平均值，分别记作μ1、 μ2、、μn并按表A.1进行记录。 4.3.7反向压力加载与卸载 4.3.7.1将样本调头安装，即进行轴向拉力加载，重复4.3.3～4.3.6，得到一组加载力和变形位移数据，记作（Fi、F2、、F"），（Si、2、、">；同时得到-组卸载力和变形位移数据，记作（fi、f2、"、 f"），（ui、μ2.、un)，并按表A.1进行记录。 4.3.7.2如果使用多个传感器，则求出每次施加压力时各传感器测量数值的平均值，分别记作（§i、 S2、"、Sn）及（ui、μ2、"、μm），并按表A.1进行记录。 4.3.8重复测量
对同一试验样本重复测量3次，测量过程重复4.3.4～4.3.7，得到3组加载力与变形位移数据，同时得到3组卸载力和变形位移数据。 4.3.9批次测量
对同一批次的试验样本，每根应按4.3.3～4.3.8的规定进行测量。： 5试验数据处理及结果计算
5.1轴向静刚度计算 AF AL
(1)
R:
式中： R轴向静刚度，单位为牛每微米（N/um); AF—轴向力，单位为牛（N)： AL一一轴向力变形量，单位为微米（μum）。
5.2滚珠丝杠副的轴向载荷F与其轴向变形位移曲线
滚珠丝杠副的轴向载荷F与其轴向变形位移曲线如图2所示。
adog
3Fpr
加
加载荐
FE
00/3
50 轴向变形位移5
250
图2滚珠丝杠副的轴向载荷F与其轴向变形位移6曲线
5.3曲线绘制方法
以加载时的压力为纵坐标，以加载时产生的对应变形位移为横坐标。将上述得到的3组参数，分别绘制在坐标图中，经过最小二乘法的线性拟合，得到轴向加载力与其轴向变形位移曲线，曲线的斜率即为样本的轴向静刚度值。 5.4测量无预加载荷滚珠丝杠副轴向静刚度Rnu1
样本按轴向加载力为30%Ca，测量3次，分别测得轴向变形量，计算滚珠丝杠副静刚度Rmul-1、Rmul-2、 Rnul-3：取其3次计算结果的平均值作为该样本的轴向静刚度，按公式（2）计算。
Rrul-I + Rrul-2 + Rrul-3
(2)
Rnul
3
式中： Rnul-1一一第一次测得的无预加载荷样本的轴向静刚度，单位为牛每微米（N/μm）； Rnul-2— 一第二次测得的无预加载荷样本的轴向静刚度，单位为牛每微米（N/um）； Rnul-3-- 一第三次测得的无预加载荷样本的轴向静刚度，单位为牛每微米（N/um）。
5.5测量预加载荷滚珠丝杠副轴向静刚度Rnu2
测量得到的样本3次轴向加载力与轴向变形位移曲线的斜率，即为样本的轴向静刚度Rnu2-1、Rmu2-2、