学习笔记——机床电主轴性能测试标准理解

参考标准：JB/T 13826-2020

测量仪器：

什么是主轴试棒误差运动

 主轴试验棒：一种经过特殊加工的工具，直接放置在主轴上，用来检测主轴的一些误差。

主轴试验棒

试验棒使用

参考链接：新型主轴检测棒_哔哩哔哩_bilibili

所谓主轴试验棒误差运动就是将试验棒放置在机床主轴上，主轴旋转带动试验棒旋转来检测主轴误差的运动。（个人理解） 

球形测量棒：

测量环境要求： 

1.环境工作温度20C~22C
2.空气相对湿度不超过85%

3.测控设备远离电磁场干扰与机械振动，

4.避免腐蚀性气体的侵蚀空气中不应有过量的尘埃、酸、盐、腐蚀及爆炸性气体。

测量要求：

温度测量要求：

温度传感器的放置

（1）应将温度传感器放置于被测部件(电机绕组、电机铁、前轴承、后轴能测得最高温度的部位。

电机内部结构

   一般电机绕组放置在电机的中间（在绕组附近应该设有散热片，将传感器布置在散热片附近即可）

电机轴承

    一般电机放置两个轴承，即前轴承与后轴承，一般布置在电机的前端和后端，对于轴承温度测量的难点在于，电机在测量现场大部分都是组装好的，如何在尽量不拆开电机外壳的情况下，将传感器布置在轴承附近，对轴承温度进行测量。

（2）对于进出气流的空气或其他冷却介质的温度，温度传感器应放置在测得平均温度的部位(进
出气流的位置测多点，取接近平均温度的部位)。

     测温的目的：？

冷却介质温度的测定

（1）自然冷却电主轴
    对采用周围空气自然冷却的电主轴，温度传感器应安置在距主轴约 1m 处，处于电主轴高度的一半的位置，并应防止外来辐射热及气流的影响。
（2）强制外冷电主轴
    对采用外冷却器及管道通风冷却的电主轴，应在电主轴的冷却介质进口处测量冷却介质的温度。

（3）强制内冷电主轴
    对采用内冷却器冷却的电主轴，冷却介质的温度应在冷却器的出口处测量。

测量冷却介质温度的目的？

试验方法：

电主轴跑和试验

（1）试验目的：试验目的是消除油脂、零件间配合、装配力对电主轴的影响，使各零部件充分磨合，使电主轴达到一个稳定的状态，提高电主轴的精度和稳定性。（其实就是热机，将机器热身达到良好的状态后再对机器的性能进行测试）

（2）总则：

电主轴跑合运转试验分连续跑合运转试验和间断跑合运转试验，优先选用连续跑合运转试验。

1）连续跑合运转试验：

    1.将样品安装在跑合试验台上，安装时，注意电主轴套筒的表面不应损伤

    2.开启冷却及润滑系统。跑合反复进行“一定速度下的运转温升温度稳定一提高转速”的操作，逐步达到最高转速。按最高转速平均分为8组跑合，每组跑合时间不少于8min。

    3.跑合在常温下进行，应边测温，边跑合。跑合运转时的轴承测量温度最高不应超过55℃,如果超过此温度，应停止运转或减速，以降低温度。

    4.跑合运转时，圆滚子轴承的升温相对高，如果在同一电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。

2）间断跑合运转试验

    1.将样品安装在跑合试验台上，安装时，注意电主轴套筒的表面不得损伤。

    2.开启冷却及润滑系统。跑合先在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组至10组跑合，每组跑合10个周期，每个周期为1min至2min.为从0转速至该组速度的加减速。

    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。

    4.跑合运转时，圆滚子轴承的升温相对高，如果在同一电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。

3）跑合试验的结束

    在达到最高转速后，应跑合不少于 1h，电主轴轴承及绕组部位 1h 温升变化在 1C以内为止，表示电主轴温升已经稳定，跑合试验可以结束

这个图有什么用？

空载温升试验

（1）试验目的：
    试验目的是确定在最高转速下运行时的电主轴某些部分高于冷却介质温度的温升，主轴轴向热伸长，径向热偏移等特性。
（2）试验前准备
    电主轴在进行温升试验前应进行了充分的跑合试验。试验时电主轴冷却及润滑应符合该电主轴技术要求。
（3）温度传感器的安置及测量
    按6.10进行。
（4）试验方法

电主轴温升试验过程：

1. 被试电主轴应经过跑合试验，出厂检验时的空载温升试验可与跑合试验可同时进行。

2.按电主轴安装要求，固定好电主轴，按6.10要求安置温度传感器，按图2安装动态精度带球测量棒及位移传感器。

3.启动电主轴，逐步将转速升至最高转速。如电主轴放置较长时间，应在中低速运行15min以上，
升速时应注意监控，防止故障发生。

电主轴轴向热伸长测定方法

1. 在电主轴空载温升试验时进行
2.在电主轴端部装球型测量棒，测量球前端位置离电主轴前端面为距离为L1，为减少测量棒受
温度的影响，L1长度应尽量小，正对球心轴向装一支位移传感器 (见图2)，球心对于回转中心的偏心减少到最低。

3.测量轴向位移，测量时应消除测量棒偏心误差，及主轴旋转造成的轴向偏移。每间隔小于5min采集电主轴前轴承温度，环境温度，轴向位移，直至空载温升试验结束。

4. 绘制热伸长特性曲线，即空运转时温度与电主轴端面中心轴向位移的关系曲线(见图3)温度稳定时总位移量即为电主轴热伸长量。

 测量这个有什么用，温升对机床有什么影响，为什么要测这个？

最大转矩特性试验

(1) 试验目的
    最大转矩特性试验目的是测定电主轴在额定状态下的最大转矩。

(2)试验方法
    试验时，试验电源由正波电源提供。一般应在额定频率(或基准频率)、额定电压下进行测定，如试验频率不能达到额定频率，可以降低试验频率但应尽量接近额定频率，并按电主轴的 v-f 曲线选取该频率所对应的电压。

什么是正波电源？为什么要正波电源提供？
（3）用转矩测量仪法测定最大转矩时，应测取被试电主轴的转矩转速特性曲线，最大转矩从曲线上求取。

    为什么要从图中获取？
（4）转矩转速特性曲线可用自动记录仪直接描绘。逐点测定转矩转速曲线时，测取的点数应满足正确求取各种转矩(最大转矩、最小转矩、同步转矩和堵转转矩)的需要。转矩测量点应尽可能密一些。

自动记录仪是什么？

（5）试验过程中，应防止被试电主轴过热而影响测量的准确性，必要时，转矩转速特性曲线可分段测量。

分段测量具体是指什么，具体如何操作？

（6）以电主轴作负载时，被试电主轴与传感器、电主轴用联轴器联接。被试电主轴与配试电机的转向应一致。逐渐增加被试电主轴的负载，并同时读取转矩、转速和电压值。

具体如何操作？

（7）用自动记录仪描绘转矩转速特性曲线，被试电主轴端电乐与转速的关系曲线。用自动记录仪描绘转矩转速曲线时，建议在被试电主轴转速上升和下降的情况下测取两条转矩转速曲线，取其平均值。每条曲线上描绘时间不少于 15s (见di

噪声测试试验

1.电主轴安装好后，空运转至转速稳定状态，不应有异常的尖叫声和冲击声

2.空运转噪声测量时，测量环境和安装要求应符合 GB/T 10069.1-2006 的规定。测量仪器和数据处理方法应符合 GB/T 16769-2008 的规定。

测量环境和安装要求

测量仪器和数据处理方法

3.测量时配套设施(润滑装置、液压装置、冷却装置等)所发出的噪声作为背景噪声处理。测点位置见图 5，测点高度位于电主轴中心线所在的水平面内。
4.以各测点测得的最大值为电主轴的噪声值。

 振动测试试验

1.测量时，电主轴安装定位外径下垫置 5mm~l0mm 的弹性体或用弹性体悬挂，测点位于电主轴外

2.壳上对应前后支承的部位及端面，在最高转速下运转至稳定后，按 GB/T 10068.1-2008 的规定测试。

GB/T 10068.1-2008已经弃用现采用GB/T 10068.1-2020

链接：GB/T 10068-2020 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_下载地址列表 - 标准网

 

 

测量位置：

 

轴相对位移的测点
    非接触式传感器应安装在轴承内部，或靠近轴承盖(如轴承内无法安装时)处,直接测量轴颈的相对位移。所推荐的径向测点位置如图 6 所示。

3.测量环境条件和数据处理应符合GB/T 10068.1-2008和GB/T 16768-2008的规定。沿用GB/T 10068.1-2020

静刚度试验

1.试验时，加工中心电主轴为不带刀状态，车床电主轴不带联接盘及卡盘
2.应按GB/T 13574-1992 的规定，载力的最大值约为主轴单元允许最大径向或轴向力的 2/3。
3.测量径向刚度时仅考虑径向负荷，测量轴向刚度时仅考虑轴向负荷。
4.量径向刚度的施力点规定为靠近主轴单元轴伸(安装刀具、工件端,的极限位置，主轴包含端面键时要除去端面键的长度，见图 6 中A 点。径向位移测点位于加力点所在的垂直于轴心线的平面上且对称于加力点，如图6中B点。
5.测量轴向刚度时应使轴向力的作用点尽量接近轴心线
6.测量电主轴刚度时，应至少进行三次测量，每次测量前转动主轴1圈~2圈，以测量的平均值计。