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。 i1 x* H* W' o2 X
空气轴承优点
* g. w/ m E1 p6 J p1 | 1.更高精度
c2 [7 c: e' x- Z& A: C 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。
! w U' z& c' y! X 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。" W ~% p3 B+ i, d
典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)
& o2 p, E% b- g q 典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)
! i' i: S, d+ _ D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系
' J. |4 e7 H. a0 c' g5 @ Q. X/ Y 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
# _! Z# X+ P) } 2. 高速 ; t0 Z0 s! {: b$ l( e; Z
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。0 a' B* J& r+ l: W6 f2 H) F
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。 j% f7 F/ P/ Y; S4 a
各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示 : t# e1 F! [; j! S2 D) V* V4 w
3.增加刀具寿命
8 c8 a, i2 U) e9 s2 y 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。
, H% W# _7 Z _ 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3 E4 n- o- P1 N7 {9 h
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
. A! v: Y; `4 p4 F: n, C 直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系 + Q+ k0 ? Y, F+ {
4.提高表面光度( P$ b7 D4 V$ v' j% U* N8 S7 d2 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。
5 z+ t4 d7 _- [: L& `& b6 f/ F* U 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。
$ J% S( h7 k$ Z) d :典型的表面光度:
5 ?) _) z8 T: C 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
8 a+ X; ^- }2 J" 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
) M/ D' R5 ~$ Z 空气轴承硬度值:
+ y: F! T7 Q) n* s* I3 Q5 g2 R1 J ——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)4 F" \( B) ]( m) H; i
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸)5 d" F( z2 @: Y; t: q1 A* W
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 `; A/ ]2 o- n( N4 ]& L L
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 q/ r" ?4 T: ?6 N4 f2 H& O :典型的表面光度:- b$ a+ i( L! |3 K$ K
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
1 N- }8 k( s9 @. 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
* S' ~* c) _0 Y y/ ` 空气轴承硬度值:
6 ]! D" l" R8 a" t) g; z& k& r ——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000磅/英寸)8 F+ m T7 O( \, t( I4 `
——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000磅/英寸) % ]: H, O8 P- m1 T- P4 r
C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较
+ o+ b, f' ?$ v4 p% o, A& J+ G 5.延长轴承寿命% o3 M, e. w1 m) z/ f
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。
5 ^( @2 L* y5 C: X! C# g9 d 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。% U( J) p3 K3 v% i
滚珠轴承和空气轴承寿命的比较+ `! ~! Q9 m% v3 v& S
6.温度上升缓慢. y3 t" _) n: B1 f+ k. L3 o
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。
5 i, t- Z* \8 J; `6 h8 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。" V8 k' {) a5 R9 b
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像
& C& F& S9 q! @: g0 Q5 U, o 7.减少保养
. M* \: ]) ~* Y* [$ ?% o 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。
% t. a' j6 j% p% A/ e b. z 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。1 v- W9 E6 U3 {
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。8 k& d6 B+ X5 [8 _4 z+ ]
典型的空气过滤要求:0.1微米& `, v; _2 H! A# r( l
8.增大负载能力$ q4 |! `7 V5 i
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 ]6 N0 a+ D3 u+ G' h9 {# p
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 @, N4 G) e- A- w/ ?3 E 径向轴承的负载可达500千克。
5 M; ?& D$ u" @3 z4 I1 N% ~, S 轴向轴承的负载可达500千克。
! d5 o: H) D# r 9.降低震动; |( d: L% G, n4 ^" }. Y, g
空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。# |; t' I/ q$ r ?! }
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。
4 y: v# k' Z4 j5 l L5 ?. @9 k5 G 典型的平衡标准:G0.4或者更高。2 J' V. B7 @7 Z" R. `
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)。, H+ Y7 r4 O+ b; W
典型的噪音水平:70~80调整分贝 . B }' ^" f; [
D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系2 S, l0 s. ? ^7 r: t
10.清洁" Y) ?3 }- c7 j& Z% I1 w/ }& v E
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。
( R5 X2 w# T# Q6 }- u f* F& l- p 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。
E; U) _! Y- p% ? 主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级。& Q. k3 H6 u1 h! ]4 N/ ^- p7 B ~
绝对无尘环境 |