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。
9 j% F r6 h- Y3 p" Y% N+ _. X 空气轴承优点
: L; @) I8 v% V4 } 1.更高精度! G+ Z: E: G2 @0 V% A. @+ u* T
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。% a6 c2 \% k E) V7 L, q
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。
3 _. K3 f0 \ Z" g t 典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)# m9 z2 u' c/ Y- h" |
典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)
2 o$ u, N. Q. f. s7 y2 z1 m' k D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系 s& y$ F7 K: z% I
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
* j' @; ~0 i; @' |* z8 Z 2. 高速
6 G# W; |9 R# z% A: \) ?* P; k6 `; g 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。
c- s# `4 d# K) k+ [, | 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。 - N# y9 e: w w, p
各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示
9 J; X2 r- ^* c7 P6 D, L4 S0 L$ n 3.增加刀具寿命
, J% |1 j% m* O 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。* O! [" T% E4 I, k ]. t. }
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" O: g% W0 ~* u+ K+ I) \' L. H
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
x8 K4 O+ u1 `+ R 直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系 ! R* y c8 E# @, _& o6 K
4.提高表面光度
: @1 K& w8 w! |7 |5 v; 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。& m8 r0 G4 Q) A" l0 T
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。- p/ |8 B+ q7 _$ \: B
:典型的表面光度:' m( t& ?. z0 a0 V% A9 b
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA8 Z- n% p3 W) H6 F/ J8 L' o( H8 V
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5 y+ n) ?9 z& `+ \5 u$ n) x
空气轴承硬度值:9 q% Q0 ~0 Z( u9 r% I
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)
+ e9 F4 }* b% j9 f1 Y' T q d ——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)4 W7 X: w3 g2 D. R0 S6 y
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。
% t0 z, Z, C1 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。
& l" K5 | k) S4 o :典型的表面光度:5 e2 K3 n1 ~1 h4 c
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA( x2 q- C1 ?" n! R0 a+ w
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+ s% u1 O# A: W7 L' }8 l
空气轴承硬度值:
6 @& \7 Z6 x# b- c8 t$ V: t+ ?, Z ——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)
( N8 P8 ]. o& i7 `) U) y% M B; T ——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸) * l0 S% q( |# q1 x) [, d, l
C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较
$ c. }# R) |, G0 U; }$ H 5.延长轴承寿命+ p5 c& q7 X3 K. h
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。
7 I5 ^6 C9 w7 h$ T [% ?6 Y, k7 N 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。
4 W/ v& E1 b# k2 ?; j B1 u/ y/ c 滚珠轴承和空气轴承寿命的比较
# |# S- U& ^+ q) s/ ] 6.温度上升缓慢1 b8 ?" D6 ?8 k5 ]8 h
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。
# B$ } e7 `# ^. { 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。
3 g/ j4 Z0 r( b) c; H; p 水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像
2 @9 }( i( B5 u6 F9 ~& K( k 7.减少保养. n4 L% H: U- A8 i) O" S: q3 e
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。: O$ \1 F( I' x& H" s5 P4 ~- j
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。
( w, u9 I9 s! e: Z+ D 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。- `6 S: B3 C8 k* `0 v9 P+ W' _! X
典型的空气过滤要求:0.1微米' h& a: y) o8 c Q
8.增大负载能力* l; j4 z3 ~7 r' b: o$ g* n
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。
7 o) m, _7 d, R0 c 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。: h: B7 t B+ c& Q- l! J" u
径向轴承的负载可达500千克。
- r, [1 w4 ]* E+ P 轴向轴承的负载可达500千克。' c: h0 ]& M- g1 T
9.降低震动
$ G1 Z0 I# F- x( x 空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。
4 K- v% I4 X/ J2 t% x# k% @* Y! h( g 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。
' z$ H% `' P, L1 h# i E9 I* u 典型的平衡标准:G0.4或者更高。( {% t |8 ]/ T8 m0 ?
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)。- @" Q$ n( J2 b) ]2 C0 G
典型的噪音水平:70~80调整分贝 + D6 V- n, ]. t. a5 a- W
D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系
; F/ m6 W) d( U7 L+ m 10.清洁! }% u+ N) R5 m) o0 R- b
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。
% s; x6 i1 ]4 v; h% X, f 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。
' f2 G) g" U9 R& R" ]5 _ 主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。
( u" H0 V8 H6 O" n; i 绝对无尘环境 |