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。
+ q# p: V( q3 d- c2 I 空气轴承优点4 n( {$ ]0 a4 S
1.更高精度
+ ^2 C; X/ q( P 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。
/ E7 Q8 v3 X( z/ `1 t# ^ 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。
: W7 ?8 X* {* Z5 a. x6 ? 典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)
* \, Y7 T) X; t3 D5 ]6 w 典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速); \1 i+ c1 @( J1 n& V
D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系/ `% P- I. k' ] O. }9 `
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/ R' e: W9 i4 J" x0 \
2. 高速 8 O1 s9 [: O& |/ g" G* h
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。
. J1 d6 b* a. J0 w$ m. m" E! c" 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。
, F! V+ a! N" }0 U3 d 各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示
- e+ D, Z6 y( H3 F 3.增加刀具寿命
' G3 @5 l$ |- {/ J/ E 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。4 M( e+ r; W- n6 U$ P
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 k" X9 ]$ P/ e 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 Y. {# Z" a3 T N! |: k7 {- c/ E
直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系
, S9 c$ o* p7 c# C- ]$ E 4.提高表面光度: B8 ]/ T3 J: N3 m
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。. Q9 `) v, B4 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。
+ b& k- ]" E5 h9 m& [, [: j :典型的表面光度:7 ]% U; i8 i9 s
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
; _9 e3 k' n% P 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
$ L! |9 r8 e# ~6 \ 空气轴承硬度值:& I$ m$ A; t& w/ Z
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)+ g$ T3 x% b6 U& C
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸). V. S1 T6 q" t8 D# C- i" [( B E
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。
/ [" Z4 ^2 } @. B' P 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。
/ A5 r! L/ x1 R :典型的表面光度:
6 i+ Y8 M6 K% m 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA5 ?* u) i2 q$ ?- Q& U( D
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2 c9 @9 d" U; D' r
空气轴承硬度值:1 { ^) h6 B' R% P' e- ~
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)
2 I- b+ ~ q- Z0 ~) [3 q f. Z5 z; h ——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)
/ H& A3 H7 U5 M7 Z C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较. s8 c8 U) h. q
5.延长轴承寿命: z$ m4 l6 u% c+ g8 K* {
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。$ E# o0 N+ U' w+ B- 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。% z8 k, }% t: u6 b _
滚珠轴承和空气轴承寿命的比较
$ O% z% [6 I9 Q3 }2 t+ N; B8 [ 6.温度上升缓慢
. Y; r6 u& ~' B+ z6 X+ }+ z 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。( s* ]( E& F0 D9 x
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。, M- `6 h- V N. N$ P
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像( o9 e" \) T$ e5 J
7.减少保养$ q% j( @% h) v$ |
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。2 A* Z2 U& F+ Z# u# N
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。5 k# n8 s% W9 O L) I4 k8 ^1 `
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。
S7 B! ^- W [- @ 典型的空气过滤要求:0.1微米6 S2 x) S; T7 L& o
8.增大负载能力
, ~5 M8 _, D! ^% l! j' w/ d6 Z! u: r8 g 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。
, a& [. M& r7 s* |3 Y! z 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。
* }4 \2 W. i5 l, A" Q/ p8 K& H 径向轴承的负载可达500千克。
" P& R! N$ J2 G1 e+ B' d3 R- D 轴向轴承的负载可达500千克。
1 O" \- \) B* h/ o. M+ v& } 9.降低震动9 n1 c6 J, B& P( f1 y3 V
空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。
2 Y2 y9 c) p- [; ? 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。* V3 h( \+ L1 u N$ g8 |
典型的平衡标准:G0.4或者更高。
9 o0 r+ j1 l9 _5 d; J& w, h 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 f' i- E W/ }, @4 K# `5 ~ 典型的噪音水平:70~80调整分贝 8 y/ @! D3 w/ L7 F
D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系
- W% Q) s0 [: b; `# B0 }) \7 V 10.清洁
+ S& y: p. ]: u* u! l 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。& N) P% J, N" e) j% A, c
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。$ t6 q- ]; \ p
主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。
: w7 R( z; S) x- w0 g% S& G; } 绝对无尘环境 |