空氣軸承 用空氣作為潤滑劑的滑動(dòng)軸承??諝獗扔驼硿孕?,耐高溫,無污染,因而可用于高速機(jī)器、儀器及放射性裝置中,但其負(fù)荷能力比油低。/ p: ?( p' R3 V! S
空氣軸承優(yōu)點(diǎn)
$ G8 R4 B! s8 y4 @( G$ j 1.更高精度3 G! M9 z$ Z, {
空氣軸承提供極高的徑向和軸向旋轉(zhuǎn)精度。由于沒有機(jī)械接觸,磨損程度降到了最低,從而確保精度始終保持穩(wěn)定。* h! j8 Z% t/ c2 S4 H1 g
由于制造結(jié)構(gòu)的不同,空氣主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的精確性是天生具備的。特殊的制造技術(shù)提高了這一精確性,能夠提供極高的旋轉(zhuǎn)和軸向精度??諝庵鬏S的設(shè)計(jì)是,能夠在軸向和徑向同時(shí)獲得小于0.1微米TIR的旋轉(zhuǎn)精確性。由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和靜態(tài)支撐部分之間沒有機(jī)械接觸,所以沒有磨損產(chǎn)生,從而確保精度始終保持穩(wěn)定——制造商使用統(tǒng)計(jì)學(xué)加工控制的一個(gè)重要特性。0 s' c6 J6 S$ m- P
典型的同步徑向偏擺值:<10微米(PCB鉆孔主軸,高速)
' M5 W6 E0 u) I1 K; G 典型的非同步徑向偏擺值:<0.025微米(磁盤測試主軸,低速)+ `% {0 l6 H$ G$ D A9 s% V& G
D1787高端PCB主軸的動(dòng)態(tài)偏擺與轉(zhuǎn)子速度之間的關(guān)系
" u" q8 Z' U1 S4 y f3 N6 a D1640-05磁盤測試主軸的非同步徑向偏擺與轉(zhuǎn)子速度之間的關(guān)系! y( H' Y% N' U% y
2. 高速 ' K% g. r! f2 b
空氣軸承內(nèi)部的低剪切力,能夠在提供極高轉(zhuǎn)速的同時(shí),將動(dòng)力損失降到最低,并使產(chǎn)生的熱量非常小。轉(zhuǎn)速可以超過300,000轉(zhuǎn)/分鐘。
: V2 N, ~( F) ?# l0 Q 空氣軸承阻力較低,允許較高的速度,并能同時(shí)保持較低的振動(dòng)水平。摩擦對空氣軸承旋轉(zhuǎn)的阻礙非常小,并且,因此使得動(dòng)力損失和熱量產(chǎn)生也非常小。這使得轉(zhuǎn)子能夠以極高的表面速度運(yùn)行。有些主軸中,較高的旋轉(zhuǎn)速度會導(dǎo)致軸承硬度的增加——由空氣動(dòng)力學(xué)和回轉(zhuǎn)加勁的特點(diǎn)導(dǎo)致的。 ( i5 W3 O* e0 A$ i' q6 r0 x
各個(gè)市場領(lǐng)域中目前最高速西風(fēng)空氣主軸的圖示 4 H8 X4 @; |6 f
3.增加刀具壽命
% v7 W; }, p$ Y6 ~4 ^ D 使用空氣軸承意味著能夠大大延長刀具的壽命。
: G! {1 v/ Y c% v s 較低的振動(dòng)和較高的旋轉(zhuǎn)精度,意味著鉆頭、刀具、砂輪、和鉆探工具都會有更長的壽命——降低了保養(yǎng)和運(yùn)行成本。特別地,在PCB鉆孔行業(yè)中,目前使用的鉆針直徑更小至50微米,只有空氣主軸才能以所需的速度運(yùn)行,以確保刀具的壽命達(dá)到要求
& O+ ` I( b6 D, ^4 b8 z0 ] 砂輪壽命的典型增長:1.5倍~4倍,取決于應(yīng)用領(lǐng)域和砂輪類型/ z1 x7 n4 p& E; M% {
直徑0.01的PCB鉆孔工具壽命與旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系
% N. A+ x+ G9 E( n( ]" _ 4.提高表面光度
8 P% i1 Q. y: }" O 空氣主軸精確的、可重復(fù)的運(yùn)動(dòng),使得表明光度達(dá)到了非常出色的程度。
7 I, h, o) `7 e: G0 h 空氣主軸的應(yīng)用(如:半導(dǎo)體加工)提供了流暢的、精確的、可重復(fù)的運(yùn)動(dòng)——使得表面光度更佳。與滾珠軸承主軸不同,空氣軸承提供了穩(wěn)定的軸承硬度,能夠確保所加工的硬質(zhì)材料表面以下部分的破損程度最小。由于硬度是由貫穿軸承的、始終如一的空氣流提供的,轉(zhuǎn)子所經(jīng)受的、來自外負(fù)載的作用力,在其旋轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定的分布在所有點(diǎn)上。這一特性與研磨時(shí)產(chǎn)生良好的表面光度息息相關(guān)。! L, W' I4 `- [/ o
:典型的表面光度:
3 c, H+ H; U$ q3 O3 t0 E 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA; X6 }+ Y: x& p. z( r. R
菱形轉(zhuǎn)動(dòng)、或者飛刀切削丙烯酸樹脂和軟性材料——<0.012微米(0.5微因存)CLA,達(dá)到穩(wěn)定的光學(xué)品質(zhì)
" ?3 O7 k) z ]; k: x 空氣軸承硬度值: E/ t; x7 l3 Y* b
——軸向:達(dá)到250牛頓/微米(1,400,000磅/英寸)
9 N0 D3 h, a @" Y ——徑向:達(dá)到580牛頓/微米(3,300,000磅/英寸)! Z" X) [% a, V2 o. e( T
空氣主軸精確的、可重復(fù)的運(yùn)動(dòng),使得表明光度達(dá)到了非常出色的程度。
( P5 f/ U4 K- a% Z, G) w 空氣主軸的應(yīng)用(如:半導(dǎo)體加工)提供了流暢的、精確的、可重復(fù)的運(yùn)動(dòng)——使得表面光度更佳。與滾珠軸承主軸不同,空氣軸承提供了穩(wěn)定的軸承硬度,能夠確保所加工的硬質(zhì)材料表面以下部分的破損程度最小。由于硬度是由貫穿軸承的、始終如一的空氣流提供的,轉(zhuǎn)子所經(jīng)受的、來自外負(fù)載的作用力,在其旋轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定的分布在所有點(diǎn)上。這一特性與研磨時(shí)產(chǎn)生良好的表面光度息息相關(guān)。
2 }. ^4 K5 J4 T( D7 A4 B; m :典型的表面光度:
1 l$ W6 X# ]% i2 e$ d/ a 表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA3 n- }+ s! J6 O( W
菱形轉(zhuǎn)動(dòng)、或者飛刀切削丙烯酸樹脂和軟性材料——<0.012微米(0.5微因存)CLA,達(dá)到穩(wěn)定的光學(xué)品質(zhì)) W, x8 e8 W0 v' n# }
空氣軸承硬度值:
7 o% h2 C; y; a ——軸向:達(dá)到250牛頓/微米(1,400,000磅/英寸)( O6 t s' ]. Q: v E
——徑向:達(dá)到580牛頓/微米(3,300,000磅/英寸) + ^7 k e6 B- M9 P- j
C滾動(dòng)元件軸承和空氣軸承的硬度比較
2 Z1 z' `# _. z0 a# p$ ^ 5.延長軸承壽命
/ l& d+ Z8 H, w 由于沒有機(jī)械接觸、并且供給清潔的空氣(沒有油和水),因此軸承的壽命大大延長了。* m/ ?" A, r" q
軸承內(nèi)部沒有任何金屬與金屬之間的接觸,如果供給的空氣清潔、且沒有油和水,將確保實(shí)際上無限的壽命,此外,由于運(yùn)行的性質(zhì),空氣軸承會從軸承尾部不斷排除空氣,這就形成了阻礙外部有害污染物(如:原料碎片、或者切割液)進(jìn)入的天然屏障。這增加了機(jī)器的利用率,減少了停機(jī)時(shí)間,從而提高了整體的效率。
( B/ N& G7 a3 J 滾珠軸承和空氣軸承壽命的比較3 d- G% o6 Z S1 X7 z& O
6.溫度上升緩慢
" P8 N8 P4 J: Q9 p6 K 低摩擦,穩(wěn)定的空氣流、和有效的動(dòng)力傳送,使溫度上升幅度降到最低。7 m G# S7 u$ y5 c/ L
由于多種因素(如:低摩擦,穩(wěn)定的空氣流、和有效的動(dòng)力傳送),主軸轉(zhuǎn)子的熱效應(yīng)非常小。此外,特殊材料和結(jié)構(gòu)方法的選擇,以及內(nèi)部的液體冷卻管道,幾乎完全消除了溫度的上升,因此,無需預(yù)熱階段。
0 w: U# b) c" i1 ]7 f# O 水冷卻PCB鉆孔主軸在200,000轉(zhuǎn)/分鐘的速度時(shí)的熱成像" [6 D' s: N. C0 `) t3 T
7.減少保養(yǎng)! g( W; w( o2 p5 M! L
只需要極少的保養(yǎng)。對空氣供給和冷卻系統(tǒng)的定期檢查,就是確保完全可靠性所需完成的全部工作。
[# O" s1 v$ C# W6 M. u! H; i0 { 通常,對空氣供給進(jìn)行定期檢查就足以確保完全的軸承可靠性。如果主軸是在設(shè)計(jì)規(guī)范限定的條件下運(yùn)行的,主軸擁有很長的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。一般保養(yǎng)通常包括:確??諝夂退┙o保持清潔,并達(dá)到正確的標(biāo)準(zhǔn)。
4 Q& H) Z9 q& u0 N7 d0 Z/ W6 }" B 注意:將夾頭或者其他支撐裝置安裝到主軸上,必須遵循特定的保養(yǎng)規(guī)定。3 T, s1 x& t; L, c1 `8 W" Q
典型的空氣過濾要求:0.1微米. R, h e+ f; J' g) B
8.增大負(fù)載能力! I2 |, @) o8 t
空氣軸承能夠支撐很大的負(fù)載,所以使得它們能夠被應(yīng)用于很多行業(yè)的機(jī)械工具中。- D; k$ Q/ P W& {) i2 L
空氣軸承設(shè)計(jì)能夠具備較高的負(fù)載能力、較高的硬度能力、或者兩者同時(shí)兼?zhèn)?。在很多空氣軸承的應(yīng)用中,主軸速度相對較低,因此能夠組成徑向和軸向半徑較大的軸承。
, P- U$ p6 K- p6 K% r% ~+ d 徑向軸承的負(fù)載可達(dá)500千克。
" G* O& y5 A7 i) A3 g" A+ m3 W 軸向軸承的負(fù)載可達(dá)500千克。& P( n4 \* ^/ L/ o% x, U4 d% Z8 Q
9.降低震動(dòng)
8 X5 E z3 L* p7 O1 \* T) l# ~ 空氣主軸運(yùn)行時(shí),只產(chǎn)生最小幅度的振動(dòng)和可聞噪音。
0 M9 q, D" b/ c/ W0 x- s 由于達(dá)到了高度的平衡標(biāo)準(zhǔn)、而且沒有機(jī)械接觸,西風(fēng)空氣主軸產(chǎn)生的振動(dòng)幅度和可聞噪音都是最小的。' d( Q" t' B* b4 N
典型的平衡標(biāo)準(zhǔn):G0.4或者更高。4 ]7 R$ j9 j8 m+ ]
典型的振動(dòng)幅度:<0.2毫米/秒(低速主軸)。<1.0毫米/秒(高速主軸)。
' Y* M: T+ \/ S: U3 ?7 a 典型的噪音水平:70~80調(diào)整分貝 + w/ n' z4 v2 k" q
D1733PCB主軸徑向振動(dòng)與轉(zhuǎn)子速度之間的關(guān)系
. S/ d% Q, @) C: Q# Q) b 10.清潔
2 W+ E8 T6 o5 d: c8 W* F6 A; s$ r* {5 u 唯一使用的潤滑劑是空氣;因此,對于必須要求無污染的工件、或者工作環(huán)境來說,空氣軸承技術(shù)是理想的。
% k: D7 A. n7 f& m' o# U& q/ U2 `; Q 在從空作環(huán)境中去除脂、油、和油霧后,使用空氣主軸的條件將保持更加清潔??諝廨S承對環(huán)境不產(chǎn)生反作用,因此,是無塵環(huán)境(如:磁盤驅(qū)動(dòng)器制造)的理想應(yīng)用產(chǎn)品。事實(shí)上,特殊設(shè)計(jì)的西風(fēng)空氣主軸還能在高度真空的條件下使用,如:已經(jīng)在半導(dǎo)體硅晶片制造方面的應(yīng)用。+ x! I5 q; h- _( |6 g/ q& S6 D- T
主軸可以運(yùn)行的、典型的無塵室標(biāo)準(zhǔn):100級。: z. z. r- Y" ]$ k+ K, a( G
絕對無塵環(huán)境 |