滚珠丝杠副轴向静刚度测试台驱动系统设计与计算(3)
1、3一力传感器；2一滚珠丝杠；4一滚珠螺母；5一应变仪：
6—X-Y记录仪；7一输入放大器；8、9一电子测量仪(同定在螺母上)。
图1-2滚珠丝杠副轴向静刚度测量机
该测量机由轴向加载与弹性变形测微系统及数据处理和自动记录仪等组成。采用一对同步驱动的精密滚珠丝杠副来加载，由于滚珠丝杠副具有传动的同步性，能使外加负载通过被测丝杠的轴心线，从而保证了测量的准确性[15]。
我国许多学者对滚珠丝杠副的轴向接触刚度进行了广泛而深入的研究，如吉林大
学吴长宏等，深入分析了滚珠丝杠副轴向接触刚度的影响因素，并建立了滚珠丝杠副
轴向接触刚度的有限元模型。华中理工大学靳谦忠等对滚珠丝杠副和行星式滚柱丝杠
副的静刚度进行了比较。山东大学姜洪奎博士建立了考虑螺旋滚道升角的滚珠丝杠副
接触刚度模型[14]。
通过调研我国滚珠丝杠副制造企业发现，大部分企业对滚珠丝杠副轴向静刚度的
了解并不多，滚珠丝杠副的轴向静刚度也一直没有被纳入滚珠丝杠副的检验标准之
中。原因之一：上述对轴向接触刚度的理论分析过于复杂，涉及数值分析与计算，不
适宜在工程实际中运用；原因之二：到目前为止我国还没有滚珠丝杠副轴向静刚度的
专用测试设备，所以阻碍了企业对滚珠丝杠副轴向静刚度的研究[6]。在实际生产中一
般会选择采用增大轴向预紧力的方法来增大轴向静刚度，但是对预紧力大小对滚珠丝
杠副轴向静刚度的影响并没有确切的实验数据，往往靠经验来确定。2009年1月1
日，我国正式实施中华人民共和国国家标准GB／T 17587．4-2008滚珠丝杠副第4部
分：轴向静刚度；可见我国的研究者对滚珠丝杠副轴向静刚度越来越重视，但是，同
时我们也看到GB／T17587．4-2008基本照搬国际标准IS03408—4：2006，对我国自
主设计研发的产品的适用性还有待进一步探讨[13]。
1.4 课题研究背景及意义
目前，我国在滚珠丝杠副产业上与国外还有很大的差距，其中丝杠检测技术不够完善是一个主要的原因。检测水平的高低直接影响到丝杠系列产品的精度和质量，在我国只有少数几种产品达到欧洲标准定位精度[7]。精度差距只是表面现象，其实质还是基础技术差距的反映。如大多未采用定位精度软件补偿技术、温度变形补偿技术等[4]。只有拥有先进的检测仪器和产品性能试验设备，才能为批量生产的产品和新产品的研发提供品质保证，用检测数据和性能对比曲线来取信用户。因此提高丝杠检测设备的综合性能成为生产高精度、高质量滚珠丝杠的一个重要途径[12]。
作为数控机床传动与进给系统的关键部件，滚珠丝杠副的精度及各项性能指标如
轴向静刚度，温升，额定静载荷，额定动载荷等将直接影响数控机床的定位精度和重
复定位精度，加速性能，起动性能等。2006年6月，国家正式发布《国家中长期科学
和技术发展规划纲要(2006—2020年)》，提出了“十一五”重点发展的十优尔个领域，
其中之一就是发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，满足机械、航
空航天等工业发展的需要[5]。
与政策背景相对应的是我国经济的高速增长，我国己成为全球制造业新的集群基
地：数控机床在高新技术和国防军工领域、轨道交通、核工业、重大基础装备制造等
领域的应用同益扩大，正向大型、高精、高速、复合方向发展，迫切需要包括滚珠丝