空气轴承 用空气作为润滑剂的滑动轴承。空气比油粘滞性小,耐高温,无污染,因而可用于高速机器、仪器及放射性装置中,但其负荷能力比油低。
4 k% B1 G3 J8 G# C, w 空气轴承优点
) c" x4 Z& s$ W' B% s0 f 1.更高精度
+ y8 Z; X/ A2 [5 U V4 J. N 空气轴承提供极高的径向和轴向旋转精度。由于没有机械接触,磨损程度降到了最低,从而确保精度始终保持稳定。8 H$ y" ^0 @) d0 o
由于制造结构的不同,空气主轴旋转时的精确性是天生具备的。特殊的制造技术提高了这一精确性,能够提供极高的旋转和轴向精度。空气主轴的设计是,能够在轴向和径向同时获得小于0.1微米TIR的旋转精确性。由于旋转的转子和静态支撑部分之间没有机械接触,所以没有磨损产生,从而确保精度始终保持稳定——制造商使用统计学加工控制的一个重要特性。
& f+ ]% M) R6 H" ]$ N' M# \ 典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)# ^9 ]! y) r( `8 @7 R
典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)
+ g; I- T% l ? D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系8 O: p- O9 Y& `% v9 o
D1640-05磁盘测试主轴的非同步径向偏摆与转子速度之间的关系; Q: m% [3 U; z
2. 高速
" w _0 T! E0 o8 \6 m0 `2 t 空气轴承内部的低剪切力,能够在提供极高转速的同时,将动力损失降到最低,并使产生的热量非常小。转速可以超过300,000转/分钟。( R! t: h& y7 b; A8 S! _
空气轴承阻力较低,允许较高的速度,并能同时保持较低的振动水平。摩擦对空气轴承旋转的阻碍非常小,并且,因此使得动力损失和热量产生也非常小。这使得转子能够以极高的表面速度运行。有些主轴中,较高的旋转速度会导致轴承硬度的增加——由空气动力学和回转加劲的特点导致的。
/ z, _. o0 q1 m+ R% f5 z 各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示
6 ~9 s' k- Z2 W( t 3.增加刀具寿命
- |# G/ _3 ~' F& L; @5 c 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。
3 w- F6 K9 i% d4 O" P0 l- F 较低的振动和较高的旋转精度,意味着钻头、刀具、砂轮、和钻探工具都会有更长的寿命——降低了保养和运行成本。特别地,在PCB钻孔行业中,目前使用的钻针直径更小至50微米,只有空气主轴才能以所需的速度运行,以确保刀具的寿命达到要求
- s3 N E$ w- ^6 I) }( f# J 砂轮寿命的典型增长:1.5倍~4倍,取决于应用领域和砂轮类型
M0 {9 U7 y& O# p7 B8 P4 y) I 直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系 6 g) {% L" {7 i0 H' R2 k/ ~$ X
4.提高表面光度. _! { L# g# ^1 b" T9 y' {, T
空气主轴精确的、可重复的运动,使得表明光度达到了非常出色的程度。
9 p1 b L G5 x- w 空气主轴的应用(如:半导体加工)提供了流畅的、精确的、可重复的运动——使得表面光度更佳。与滚珠轴承主轴不同,空气轴承提供了稳定的轴承硬度,能够确保所加工的硬质材料表面以下部分的破损程度最小。由于硬度是由贯穿轴承的、始终如一的空气流提供的,转子所经受的、来自外负载的作用力,在其旋转时稳定的分布在所有点上。这一特性与研磨时产生良好的表面光度息息相关。
; n# Q" b5 w" ~5 l; o :典型的表面光度:) y# M. P( v, F8 k
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA# K" y# `; |. u& D& Z
菱形转动、或者飞刀切削丙烯酸树脂和软性材料——<0.012微米(0.5微因存)CLA,达到稳定的光学品质! d& L; R8 ^- y" Z) O- \: p4 `
空气轴承硬度值:( X/ T& a9 U+ ~6 h
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)8 ^: W' _' X7 H7 J* l+ H$ Y
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)
$ h4 s) ?0 f5 p1 u 空气主轴精确的、可重复的运动,使得表明光度达到了非常出色的程度。
: ]; {1 y3 o/ ?7 e. u 空气主轴的应用(如:半导体加工)提供了流畅的、精确的、可重复的运动——使得表面光度更佳。与滚珠轴承主轴不同,空气轴承提供了稳定的轴承硬度,能够确保所加工的硬质材料表面以下部分的破损程度最小。由于硬度是由贯穿轴承的、始终如一的空气流提供的,转子所经受的、来自外负载的作用力,在其旋转时稳定的分布在所有点上。这一特性与研磨时产生良好的表面光度息息相关。8 n& `: g; A! H) s# x! P
:典型的表面光度:, q+ b2 ?6 h3 b; ]$ ?7 s, p
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA9 V* s. x4 h9 t6 ?: z
菱形转动、或者飞刀切削丙烯酸树脂和软性材料——<0.012微米(0.5微因存)CLA,达到稳定的光学品质, b' s; A( o: T/ I9 [" a2 T
空气轴承硬度值:1 ?- D. w. ~1 s" e* h
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)
1 K8 z" |" F a6 r1 c$ L ——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸) ) ^1 Z2 t. j( J
C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较
4 ]! w2 G$ A; n3 U 5.延长轴承寿命
( N9 U: `% ]6 Y3 s; Q 由于没有机械接触、并且供给清洁的空气(没有油和水),因此轴承的寿命大大延长了。
$ F9 p; L t9 a 轴承内部没有任何金属与金属之间的接触,如果供给的空气清洁、且没有油和水,将确保实际上无限的寿命,此外,由于运行的性质,空气轴承会从轴承尾部不断排除空气,这就形成了阻碍外部有害污染物(如:原料碎片、或者切割液)进入的天然屏障。这增加了机器的利用率,减少了停机时间,从而提高了整体的效率。
3 N9 Q3 o) X- ?5 m4 j: q 滚珠轴承和空气轴承寿命的比较
8 C0 t C5 _* `% S v& D& q 6.温度上升缓慢
- A; U7 a2 ~- V* D& ` 低摩擦,稳定的空气流、和有效的动力传送,使温度上升幅度降到最低。1 w. a# h% R1 U
由于多种因素(如:低摩擦,稳定的空气流、和有效的动力传送),主轴转子的热效应非常小。此外,特殊材料和结构方法的选择,以及内部的液体冷却管道,几乎完全消除了温度的上升,因此,无需预热阶段。% d! O8 v( Y6 E7 |0 |/ c* ~
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像. v \7 S7 l# X# {6 Q3 Z; m! Z
7.减少保养
6 e8 Y H1 g1 x, o6 p 只需要极少的保养。对空气供给和冷却系统的定期检查,就是确保完全可靠性所需完成的全部工作。; f s- R) m9 l) v
通常,对空气供给进行定期检查就足以确保完全的轴承可靠性。如果主轴是在设计规范限定的条件下运行的,主轴拥有很长的运转寿命。一般保养通常包括:确保空气和水供给保持清洁,并达到正确的标准。( a7 l/ Z; e: k% C
注意:将夹头或者其他支撑装置安装到主轴上,必须遵循特定的保养规定。* i. j7 r5 H) p: a( K; M7 [
典型的空气过滤要求:0.1微米
: K; p [6 ?3 C6 ]" q 8.增大负载能力
% y o- Z7 W6 I. Z4 Q* W. r 空气轴承能够支撑很大的负载,所以使得它们能够被应用于很多行业的机械工具中。) P- E* [, f* n5 m2 f6 b, I4 F9 n
空气轴承设计能够具备较高的负载能力、较高的硬度能力、或者两者同时兼备。在很多空气轴承的应用中,主轴速度相对较低,因此能够组成径向和轴向半径较大的轴承。0 H# P% N! l; L0 r
径向轴承的负载可达500千克。( [# s$ S7 y# S' R$ \/ A
轴向轴承的负载可达500千克。
, b. s5 l! D: {& {9 j- X* |& w 9.降低震动
5 T5 H) s6 w; R 空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。 S3 @: h) E) j' B9 Z1 q U) z
由于达到了高度的平衡标准、而且没有机械接触,西风空气主轴产生的振动幅度和可闻噪音都是最小的。
1 H4 Q. F; l/ _- B. t 典型的平衡标准:G0.4或者更高。
) \( n) i6 q! t, W4 @, r 典型的振动幅度:<0.2毫米/秒(低速主轴)。<1.0毫米/秒(高速主轴)。
) N8 v9 w" G: w5 M6 s 典型的噪音水平:70~80调整分贝
1 @9 e3 _! t c7 A2 { D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系8 |1 ~/ g5 l: D# k6 R: D9 O
10.清洁
: z& A ^0 y$ M6 @ 唯一使用的润滑剂是空气;因此,对于必须要求无污染的工件、或者工作环境来说,空气轴承技术是理想的。% c+ m9 h, I+ f3 P
在从空作环境中去除脂、油、和油雾后,使用空气主轴的条件将保持更加清洁。空气轴承对环境不产生反作用,因此,是无尘环境(如:磁盘驱动器制造)的理想应用产品。事实上,特殊设计的西风空气主轴还能在高度真空的条件下使用,如:已经在半导体硅晶片制造方面的应用。- ?8 U: Z5 a( v( H0 f' W" T4 O. J( M
主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。8 e" i: x3 T7 {* W2 c
绝对无尘环境 |