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。
! ?' g- N: p% L 空气轴承优点9 J! ^; L/ k- t: n' o1 J# K6 O, r
1.更高精度
" J9 @0 s/ L5 r 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。
. A5 \9 Z% e& ] 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 A) g% P+ k6 H: l& |; J0 ] 典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)
* L' g" Y1 Y" O7 i% K 典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)' g. B# L& q! r# W$ ~. D$ ]* f5 P
D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系
# F+ R7 ?1 L: r 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
3 W% _ {& Q: b& ]! v: z 2. 高速
. A4 F7 Y) ]& k 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。
5 ~6 Z1 B2 J2 D+ D 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。 [6 L" x b r" m+ U
各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示
/ h, { S4 y5 ^" R 3.增加刀具寿命
! S6 P U/ O4 ]' d 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。
, n) ~# o# R$ D' d 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
4 t* A/ D0 c$ m+ K: |: J1 n 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; n2 ~/ U% B2 [4 H7 o0 E) |2 V
直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系 3 ]3 u4 K+ h* }+ A0 C4 X
4.提高表面光度
: j0 Y/ o; R( g 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。) t. X% i! d- ~2 n3 T8 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。6 D7 f a/ r% _) G$ G* [ K# E' z
:典型的表面光度:
/ U* u' I N% t/ {9 c" N8 w 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
; L; w2 N, `, d* e& N% X9 V7 r 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8 L5 q: l( }0 ^( u
空气轴承硬度值:$ t( q; r# o. A9 b
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)! i. z. w9 F% I( }9 b7 A1 U
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)& G' ~& l( ] m. y9 M. J+ N) \
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。6 T7 R' t" O/ x0 F
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。
1 E ~" R5 s7 s: | :典型的表面光度:
" l, S7 x6 ^: X 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA0 `3 ~, `. k# P/ x& U) I6 I
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; _, i, g* o) I6 x( ^0 @+ G
空气轴承硬度值:) r3 t) `% A% X$ a9 y
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸) J; t$ V- h, J' V: V
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)
/ Q' ^1 Y* n! h* s/ a C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较: |0 C3 K: l. M" }. ]- l# O
5.延长轴承寿命$ B3 ]$ Y% C+ T% @5 a
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。: z6 B a& O7 K1 r' b6 X9 I* k- r
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。
8 n+ ?9 l# |$ O: o& U% w# d 滚珠轴承和空气轴承寿命的比较- X: b1 b1 [- ^" C" C: b
6.温度上升缓慢; ]5 B: r2 f: e3 D3 R, W" T4 g$ S
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。2 u x# M1 I/ {/ ~! V. v
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。1 n) K0 \9 Y, k+ W3 y) X- ^
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像$ O3 S' C; l5 r
7.减少保养
" r, P* O+ b- v l( } 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。
4 I) S9 u1 P/ c- z4 L7 o 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。8 ^! q7 l2 c+ F% I2 h/ q* f7 u
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。 ^0 F' t2 h3 x
典型的空气过滤要求:0.1微米; h% x9 r4 Y& t& h& ]1 w9 k: \
8.增大负载能力
* _7 Z6 t W! \: W! d2 V 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。
! r* J/ G6 Y2 X, O 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。
% B, t7 W* ^" [/ ]) i 径向轴承的负载可达500千克。
: s! b2 n3 m+ s! { 轴向轴承的负载可达500千克。
; c6 b$ j0 n* O% G' \- C* I 9.降低震动' v* J% D) v. l3 m0 K1 r
空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。
& t" \' w+ P% Y7 l# P8 Y7 ] 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。0 s4 H" s9 X9 K
典型的平衡标准:G0.4或者更高。% g5 T" {3 l# i e; I$ e2 E
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: r9 Z: O0 Z
典型的噪音水平:70~80调整分贝
, H9 {3 q/ r' f D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系
% U) ^7 r1 |- {4 \ { 10.清洁) x9 L3 r* {2 y3 ~' O5 J0 M
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。1 `4 I+ o6 y( y
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。
9 V9 v. V! u1 k$ ]& z/ g. o 主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。6 I! T" Q- U, \. N+ Q c: P) H. v
绝对无尘环境 |