JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13829—2020
机械主轴 性能试验规范
Mechanical spindle units---Specification of performance and test
2021-01-01实施
2020-04-16发布 目 次
前言 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4符号. 5试验要求
I
5.1测量仪器和量具 5.2 环境要求， 5.3 润滑及冷却 5.4 样品安装. 5.5 试验前的准备. 6试验方法 6.1 跑合试验 6.2 温升试验 6.3 噪声测试. 6.4 振动测试 6.5 静刚度检验 6.6 动态加载试验. 6.7 主轴动态回转精度的测试. 附录A（资料性附录）主轴径向热偏移的测定附录B（资料性附录） 动态加载试验 B.1试验目的 B.2加载方法。 B.3 试验方法， B.4 轴向动态工作刚性的测定 B.5径向加载工作刚度试验.. 附录C（资料性附录）主轴动态回转精度的测试.. C.1测试目的.. C.2测试方法， C.3主轴轴向误差运动的测试. C.4主轴径向误差运动的测试. C.5主轴倾斜误差运动的测试
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主主电电
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图1 主轴温度-时间曲线图2主轴轴向热伸长测试. 图3温度-热伸长特性曲线（主轴回转中心轴向热伸长量Qz在曲线上查取） 图A.2 温度-径向热偏移曲线图B.1 轴向加载示意图图B.2 径向加载示意图图B.3 轴向位移-加载力曲线图B.4 径向位移加载力曲线图 C.1 主轴轴向误差运动传感器安装示意图图C.2 径向误差运动传感器安装示意图图C.3 主轴倾斜误差运动测试用传感器安装示意图
8
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电电电电国通电电电电电
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表C.1 倾斜误差运动测量用的检验球/位移传感器之间的最小轴向距离推荐值
..12 前言
本标准按照GB/T1.1一2009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，国家机床质量监督检验中心本标准主要起草人：李鄄、朱继生、季红丽、秦鹏、赵晶晶、张维、王继坤。 本标准为首次发布。 机械主轴性能试验规范
1范围
本标准规定了机械主轴单元性能试验的项目、试验仪器、试验方法。 本标准适用于以滚动轴承为支承的机械主轴（以下简称主轴）。
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。凡是注日期的引用支件，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/T10068一2008轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值 GB/T10069.1-2006旋转电机噪声测定方法及限值第1部分：旋转电机噪声测定方法 GB/T13574一1992金属切削机床静刚度检验通则 GB/T16768一1997金属切削机床振动测量方法 GB/T17421.3一2009机床检验通则第3部分：热效应的确定 GB/T17421.5一2015机床检验通则第5部分：噪声发射的确定 GB/T17421.7一2016机床检验通则第7部分：回转轴线的几何精度
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
径向加载工作刚度workingstiffnessofradialloading 主轴在某工作转速下，施加径向载荷时造成径向每单位位移变化的载荷值。
3.2
轴向加载工作刚度working stiffnessofaxial loading 主轴在某工作转速下，施加轴向载荷时造成轴向每单位位移变化的载荷值。
3.3
主轴轴向热伸长spindle'saxialthermal elongation 主轴在某工作转速下，轴伸端端面中心轴向位置随温度变化产生的位移。
3.4
主轴径向热偏移spindle's radialthermal deviation 主轴在某工作转速下，轴伸某测点径向位置随温度变化产生的位移。
4符号
下列符号适用于本文件。 Qa——温升试验结束时冷却介质温度，单位为摄氏度（℃); Wxd- 主轴径向加载工作刚度，单位为微米每牛（μm/N）； Wzd -主轴轴向加载工作刚度，单位为微米每牛（μm/N)； Fx 主轴径向加载力单位为牛（N）： FxN 主轴径向基准载荷，单位为牛（N)； Fz 主轴轴向加载力，单位为牛（N）； FZN 主轴轴向基准载荷，单位为牛（N）： OFXN" 基准载荷时主轴轴伸端中心径向位置变化量，单位为微米（um）； OFZN 基准载荷时主轴轴伸端中心轴向位置变化量，单位为微米（um）： OFx 径向加载时主轴轴伸端中心径向位置变化量，单位为微米（μm）； OFz 轴向加载时主轴轴伸端中心轴向位置变化量，单位为微米（um）： SQz 主轴回转中心轴向热伸长量，单位为微米（μm）； oQx 主轴回转中心径向热偏移量，单位为微米（um）； ox- 主轴运转时主轴回转径向误差运动，单位为微米（μm）； oz 主轴运转时主轴回转轴向误差运动，单位为微米（um）： da 一主轴运转时主轴倾斜误差运动：单位为微米（μm）： n-主轴转速，单位为转每分（r/min）。 本文件未规定符号按GB/T17421.7-2016的规定。
5试验要求
5.1 测量仪器和量具 5.1.1 位移传感器：用于测量主轴试棒的跳动和位移变化，分辨力不大于0.0005mm 5.1.2 力测量计：用于测量加载力，分辨力不大于1N。 5.1.3温度测量仪：用于测量主轴温度，分辨力不大于0.5℃ 5.1.4转速测量仪器：用于测量主轴转速，分辨力不大于1转。 5.1.5 标准球形测量棒：用于测量主轴位移及跳动，圆度误差不大于0.0005mm。 5.1.6 温升试验仪器及夹具还应符合GB/T17421.3-2009的规定。 5.1.7 温度传感器（含传输线）的测量误差不超出士0.3℃。 5.2环境要求 5.2.1环境温度为20℃～22℃。 5.2.2 空气相对湿度不超过85%。 5.2.3测控设备远离电磁场干扰与机械振动，避免腐蚀性气体的侵蚀。 5.2.4空气中不得有过量的尘埃、酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体。 5.3 3润滑及冷却
主轴的润滑及冷却条件应符合其技术条件或说明书的规定。 5.4样品安装
样品安装应与主轴实际工况相符合。 5.5试验前的准备
试验前被试主轴应进行跑合试验，被试主轴及相关的测试设备应置于检测环境中足够长的时间（12五以上比较适宜），以使之在试验前达到热稳定状态，应对被试主轴的装配情况进行检查，确保其无异常情况，检查线路及检测设备和仪器，确保其能满足试验要求和试验安全。
6试验方法
6.1跑合试验 6.1.1试验目的
试验目的是消除油脂、零件间配合，装配力对主轴的影响，使各零部件充分磨合，使主轴达到一个
稳定的状态：提高主轴的精度和稳定性。 6.1.2温度的检测 6.1.2.1测量部位
应在以下位置布置温度传感器： a）前轴承； b）后轴承 c）环境； d）冷却介质。
6.1.2.2不同类型主轴的测量方法 6.1.2.2.1空气冷却主轴
对于采用周围空气自然冷却的主轴，温度传感器应安置在距主轴约1m、处于主轴高度一半的位置，并应防止外来辐射热及气流的影响。 6.1.2.2.2强制外冷主轴
对于采用外冷却器及管道通风冷却的主轴，应在主轴的冷却介质进口处测量冷却介质的温度。 6.1.2.2.3强制内冷主轴
对于采用内冷却器冷却的主轴，冷却介质的温度应在冷却器的出口处测量。 6.1.2.3轴承温度的测定
轴承温度用温度传感器测量。对于滑动轴承，温度传感器放入轴承的测温孔内或者放在接近轴承的表面处；对于滚动轴承，温度传感器放在最接近轴承外圆处。 6.1.3试验方法 6.1.3.1连续跑合运转试验 6.1.3.1.1将样品安装在跑合试验台上，安装时，注意主轴套筒的表面不应损伤。 如果超过此温度，应停止运转或减速，以降低温度。 6.1.3.1.4跑合运转时，圆柱滚子轴承的升温相对高，如果在同一主轴上同时使用角接触球轴承和圆柱滚子轴承，应延长运转时间。 6.1.3.2间断跑合运转试验 6.1.3.2.1将样品安装在跑合试验台上，安装时，注意主轴套筒的表面不应损伤。 6.1.3.2.2开启冷却及润滑系统。跑合时主轴先在500r/min转速左右运行15min，再反复进行急加减速跑合，在急加减速跑合中，按最高转速平均分为8组一10组跑合，每组跑合10个周期，每个周期为 1min～2min，为从0转速至该组速度的加减速。 6.1.3.2.3应边测温，边跑合。跑合运转时的轴承测量温度最高不超过55℃，如果超过此温度，应增加跑合周期，降低跑合速度，以降低温度。 6.1.3.2.4跑合运转时，圆柱滚子轴承的升温相对高，如果在同一主轴上同时使用角接触球轴承和圆柱滚子轴承，应增加跑合周期。 6.1.4跑合试验的结束
在达到最高转速后，应跑合不少于1h，直到主轴轴承部位1h温升变化在1℃以内为止。此时，主轴温升已经稳定，跑合试验可以结束。 6.1.5数据采集与处理
应记录每段主轴的速度及时间，每间隔小于5min采集主轴温度、环境温度，绘制温度-时间-曲线（见图1），在曲线上取主轴温升值。
Q/CA
Qt
Q0 O 图1主轴温度-时间曲线
t/h
温升按公式（1）计算。
AQ=Q-0
(1)
6.2温升试验 6.2.1试验目的
试验的目的是确定在规定状态下运行时主轴某些部分高于冷却介质温度的温升、主轴轴向热伸长、 主轴径向热偏移等特性。 6.2.2一般性说明
应对被试主轴予以防护，防止产生的气流对被试主轴的影响，通常非常轻微的气流足以使热试验结