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。 I8 I! ?- ]# Y ?8 P
空气轴承优点" K* S' r8 a* I9 \3 g) V( c
1.更高精度$ k( @6 |# @% 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 X' H4 ~6 c2 _# c
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。
! _+ k* ?3 R/ B; r 典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)( L5 P; |/ v$ _% ~. G8 s5 f8 q
典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)
( ]4 B2 E$ R: N U4 ^. J$ d D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系
. t/ R( Y" E; ^. P' u 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
K/ g" O. ^( }# @: F% { 2. 高速
" f, Q) Y4 F$ I 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。/ M9 j/ E! R U" E8 l( p4 c# r
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。
& }5 S, ^) [- Q% p" L" |6 r& @; W 各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示
' q/ P g& D# `" {, N6 g/ }; S 3.增加刀具寿命1 h" ^3 L' U6 z# t$ z$ @2 v
使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。
' Y1 q: o& ]3 h( p; X 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6 ^5 y& q* q. e2 c# U4 `
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" X g; s, y/ @. v( t, S8 N
直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系 ( l3 h6 U+ t; q6 r w
4.提高表面光度 O; c3 z, [1 W3 `- 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。
1 H; i+ e/ t+ b {2 E% l( t c 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。& k; `0 p% E s Q1 q
:典型的表面光度:: }1 G! L: q/ J t+ [6 `, L; a
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA# R4 C1 l' d9 M! E z. r" 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 T8 e. s+ q) I2 R7 y; b- O6 Y( \
空气轴承硬度值:+ X& [7 K" k/ c! x( c) R. G
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)
9 H* o2 D, R) A! l G ——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)
8 z5 E( s) R, i- T1 [" z- 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。6 k4 Y/ l8 {3 s: x
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。8 Q$ I/ Y O) Y, @5 @5 q. ?
:典型的表面光度:
: G/ U* l; U9 M4 O6 {. w# W. A3 H 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
* O/ U7 D' C0 Q 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 q: I3 N* N9 g 空气轴承硬度值:! e, r! ?# F6 Y6 `+ ?
——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)! p8 \& G5 t' l" v b
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸) + I- \( t9 `. y" @2 E! F
C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较4 Z& V V& J/ u. h
5.延长轴承寿命0 p: S, t3 K1 @; f! o
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。9 @$ t! l0 n$ X; J O/ o4 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。, F! C' U0 }/ Q6 y4 _" t
滚珠轴承和空气轴承寿命的比较
^* L4 Z }& B. e$ B 6.温度上升缓慢8 Q: e9 X! A* T: \' 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。' M# B2 G5 ?1 W( k+ D
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 W% z% j3 ~4 q- F4 i
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像 d" w1 P# ^ O3 d
7.减少保养4 R9 Z {* [5 ^* f! x @! H/ P
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。: Q" D m" W+ A$ J' 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。
3 x3 d" R. a) u* J; W2 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。
( g8 E& w) g3 b/ r) d 典型的空气过滤要求:0.1微米
# w" |( @) K: R* S1 A 8.增大负载能力2 [7 V) P- g) z! v1 ^' y. K! H
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。& ~: V& ?2 v# X/ |) d2 H2 ^- 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。
$ t6 N" k |2 N: Z 径向轴承的负载可达500千克。& B, H" ?" e) O, D1 m7 h* a
轴向轴承的负载可达500千克。
0 \* _$ t/ I; X; d0 z 9.降低震动( ]% m" U, p8 m: I0 U
空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。* a% N8 J8 e7 E% z% U' q& Z" j+ V" \
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。% ~& m# I& C- A; e! S& z
典型的平衡标准:G0.4或者更高。: V, ~( H- I! O& f
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 R% Q* T# x+ B3 z$ ]
典型的噪音水平:70~80调整分贝 $ _1 M: R. G4 J3 p2 w
D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系
- q6 l3 T( S" H8 c/ b2 o 10.清洁
' Q0 q1 u" \9 q# M: 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。& r6 E) a! j) q3 T: }
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。
1 d7 m: K9 q; Q& S/ D1 @ 主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。. W* U, [' E& I" T% B' [ z
绝对无尘环境 |