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。" t F+ ], t+ L% }
空气轴承优点
+ @# Q L' Q) ^7 }; D7 k) e 1.更高精度9 |" b4 u/ h3 ?0 R" H. \
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。
: C1 o" }* T6 Z, | 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。
% |+ Q f5 l# K 典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)+ p) Z& V; d0 w) s+ z2 E2 N9 k
典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)
+ B5 Z' E2 Y. b D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系9 f& ~8 e3 v9 I; W2 {
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
" d2 d5 K6 \. m! r( H/ u4 a 2. 高速 9 Y( q' J: m5 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。
1 z+ `1 ^2 G& z0 |) c Z2 B% | 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。
* Y# N9 B4 C* E- Y2 q 各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示
7 |; L8 e9 v5 e1 s, L8 F5 x 3.增加刀具寿命
+ p& X, ~! @$ Y8 O& b: Q 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。
' z* j# A6 y; G( Y 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1 E1 S& l7 R$ ?) Y; m
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2 X }$ O% _2 b2 r& e, G2 v( b" b
直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系 9 k6 N1 v- S0 m f0 ?
4.提高表面光度
! l- N+ k$ z6 M9 ^7 Q 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。
3 r$ V6 Z) N9 P3 W) c X+ E. H; s7 B5 N 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。0 \# w. T, R) _% `
:典型的表面光度:/ I) \* ]' F* k# B- L
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA/ }* g. t8 v1 C/ K1 u& ^/ V8 t
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+ |! c/ F e- r6 V; K! l* _" m
空气轴承硬度值:+ R+ h' G8 ]* U2 T, M' w; O3 K* v; U! Q7 E
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)
; C/ f$ C" H2 N$ I; u( n7 c6 z ——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)- m& ?, C% O' K a( l8 p
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。 f( R8 p3 A p: i" k3 a$ Y# y
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。# F+ K4 z* H' f$ o; v
:典型的表面光度:) [' O+ r; i# W8 p
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
- B3 n' g, a% D0 {6 c4 g9 {- J 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
1 R0 d3 \, ]# |4 W 空气轴承硬度值:( Q' k8 X% V' {4 ~. |' G) L! u/ q
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸). U% n: w; [/ l
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)
( n X* m7 C5 v C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较% X j; a/ m/ J1 N
5.延长轴承寿命
6 n! l$ q5 R7 U, M& I7 ^5 J 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。6 Z% y1 o6 U9 j
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。
- s9 l# d: C' Y. R# q# E) r 滚珠轴承和空气轴承寿命的比较/ {1 W+ c' d; e9 t
6.温度上升缓慢. j) j% H4 B9 ^" W% [/ G f* A& n( |
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。4 v& W5 N3 _6 l- `, t* 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。. h0 r0 I1 j# z1 @/ e
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像; H( R! Z) W* ~8 X0 @+ R
7.减少保养
" y2 V6 o7 U3 w 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。
' s$ E g+ P/ y& {3 J9 [ 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。3 M+ v7 V% s& v. k$ R
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。3 T2 E) t5 P6 N N- S
典型的空气过滤要求:0.1微米& m0 p% o% R ?4 q, B( d
8.增大负载能力1 _* w3 L7 k7 `& v- n f
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。3 N. [. o1 }" K& F
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。& w; E8 o) o* L2 Y. K1 o# n6 @
径向轴承的负载可达500千克。
% O5 d, m1 Z) E( Y2 e8 a 轴向轴承的负载可达500千克。
6 Q+ N! z" h& i, M: t 9.降低震动! K5 @/ T1 T2 c/ h
空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。3 s; A/ o4 g5 z- i! L1 f$ `
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 Q0 m) I2 e( k/ V% ~* o7 c 典型的平衡标准:G0.4或者更高。
5 G, v" r& K6 o( M) K8 G! T 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)。1 U+ i' G4 L! n
典型的噪音水平:70~80调整分贝 - O( Z# B% j3 ]. F8 o9 N" e% u
D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系4 w6 c g% N# Z+ g% \. ?5 h' y
10.清洁
: P4 I5 V! N9 {: c K) \: U& H7 Z 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。
p6 e$ a: A; V9 L 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。* p# j m* P! l2 v
主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。
0 o4 {5 r! B8 X' ~ 绝对无尘环境 |