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。# a; `; P- ]" Q H+ B
空气轴承优点
/ o: ?7 B; r' O8 X8 z5 x8 f 1.更高精度
1 o& ~: i v8 M7 |5 h' K$ N; d 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。
5 N9 q- Y4 I! V' B+ @ 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。
5 u9 r% v3 K; O% Y 典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)* F5 ~9 @) L4 t$ i; t
典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)
# r5 {! q+ e0 s: }2 Q) x D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系
8 i( ~8 [# }/ ^+ e1 F2 O, b 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& P4 a- c3 `, v0 {- T7 C( v
2. 高速 5 ~: k, p5 I' x o
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。
9 b1 ~) }+ ]( r, H$ C# _0 } 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。 # s# v9 A- Y4 K3 _5 \, @% o n
各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示
% O# q' r7 y% i% r" M1 u, h 3.增加刀具寿命
3 d( q# m- k( X7 ]% f' c 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。* j. }6 ^ y; |2 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$ y6 g$ ?* e4 |% V9 D
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4 H" v* N O) n
直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系
8 r% }8 m& i" _/ A0 P% r( R! n9 Y 4.提高表面光度0 {0 g. l% I0 L1 z! O: @
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。
" Y& w5 o( }" z& V& v5 z6 L: 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。: h3 j/ C7 o* y1 E- @
:典型的表面光度:
9 X9 i3 D" d0 `$ F& Q& e. X3 `* L 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA0 T+ t4 ] b* c6 U! ~( J& j" K
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 K+ C+ O9 z; W3 }
空气轴承硬度值:
& u7 J% q. `% L) H' s' K ——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)8 I6 d, y. {! }" ~: s: y
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)
2 h4 W. K4 Y; d* F 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。# ?7 s8 S/ K& ?4 c |7 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。2 {; m5 [, A$ u p( W
:典型的表面光度:, K7 `( m4 G" C* t- K# W2 D# P
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
% L/ g( F- C d. F; @ 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& m& L! z& e4 C5 i+ l' y7 s
空气轴承硬度值:! _$ h+ X* H, x9 ~( y6 `
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸), n7 }; X( s# ]: f
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸) % b" W Q3 Y" F, y
C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较1 A: n5 J5 {- ~% P, m
5.延长轴承寿命2 z9 J2 \( z6 x" @) H6 n
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。/ W0 D4 A2 }( \
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。
^* q' g) P I- [ 滚珠轴承和空气轴承寿命的比较
# d. x7 ^# i8 k# N4 X 6.温度上升缓慢# u; M" y/ _! _) i$ }1 x) ^5 r
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。
" k) A: e, Z. P. @/ L: c5 p 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。' H: M6 J; I( c; o, B% T2 _* s9 l
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像
: @6 `! J* x, G' p 7.减少保养
( p; C1 v& \7 H6 K 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 U% D0 r( v& j3 U* ]$ k* W 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 b* O( c4 ~8 e! M. u2 N" i
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。
% d" G! |5 B; y+ N 典型的空气过滤要求:0.1微米8 {2 J$ h I" I' S- M2 q
8.增大负载能力
) Y W/ z& b/ J6 \2 C 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。
6 A" ]% b% ~ S6 I$ J: L& @& w 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。3 m' a# U- ~* L( O3 \& |9 @
径向轴承的负载可达500千克。2 W. x. E8 P* l$ _) u& o2 d
轴向轴承的负载可达500千克。( {0 ]) V$ s7 V$ Y/ l
9.降低震动
; r; W2 s6 I& x. a# Z+ i 空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。1 E) x2 F6 {' Q& G; u1 A3 E4 D
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。. c6 M9 G' C, U
典型的平衡标准:G0.4或者更高。
. ^7 E i) E& Z5 K, [ H) P 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)。' @% A0 N8 q$ ]0 h* H
典型的噪音水平:70~80调整分贝
5 p+ Z) {2 \8 X, H2 I/ \; _& G D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系* ~) h; d% Y/ |- y% D9 o O, W6 m
10.清洁
5 o6 I. A3 ]+ a( U$ {0 X8 r 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( B% ?/ K' `7 s5 p/ k, J 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。- }- A: f+ v* N1 |& {
主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。! Z9 n9 K, F5 R# A, V5 W
绝对无尘环境 |