【空氣軸承】空氣軸承原理是什么 空氣軸承的優(yōu)點有哪些
空氣軸承原理是什么
空氣軸承(又稱為氣浮軸承)指的是用氣體(通常是空氣,但也有可能是其它氣體)作為潤滑劑的滑動軸承,??諝獗扔驼硿孕。透邷?,無污染,,因而可用于高速機器、儀器及放射性裝置中,,但其負荷能力比油低,。 空氣軸承分為三大類:空氣靜壓軸承、空氣動壓軸承和擠壓膜軸承,。在一般工業(yè)中,,空氣靜壓軸承用得較廣泛??諝廨S承是利用空氣彈性勢能來起支承作用的一種新型軸承,。
空氣軸承的優(yōu)點有哪些
1、更高精度
空氣軸承提供極高的徑向和軸向旋轉(zhuǎn)精度,。由于沒有機械接觸,,磨損程度降到了最低,從而確保精度始終保持穩(wěn)定,。
由于制造結(jié)構(gòu)的不同,,空氣主軸旋轉(zhuǎn)時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,。空氣主軸的設(shè)計是,,能夠在軸向和徑向同時獲得小于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)計學加工控制的一個重要特性,。
典型的同步徑向偏擺值:<10微米(PCB鉆孔主軸,高速)
典型的非同步徑向偏擺值:<0.025微米(磁盤測試主軸,,低速)
D1787高端PCB主軸的動態(tài)偏擺與轉(zhuǎn)子速度之間的關(guān)系
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
2,、高速
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,,將動力損失降到最低,,并使產(chǎn)生的熱量非常小。轉(zhuǎn)速可以超過300,000轉(zhuǎn)/分鐘。
空氣軸承阻力較低,,允許較高的速度,,并能同時保持較低的振動水平。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行,。有些主軸中,,較高的旋轉(zhuǎn)速度會導致軸承硬度的增加——由空氣動力學和回轉(zhuǎn)加勁的特點導致的。
各個市場領(lǐng)域中目前最高速西風空氣主軸的圖示
3,、增加刀具壽命
使用空氣軸承意味著能夠大大延長刀具的壽命,。
較低的振動和較高的旋轉(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行,,以確保刀具的壽命達到要求
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
直徑0.01的PCB鉆孔工具壽命與旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系
4,、提高表面光度
空氣主軸精確的,、可重復的運動,使得表明光度達到了非常出色的程度,。
空氣主軸的應(yīng)用(如:半導體加工)提供了流暢的,、精確的、可重復的運動——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,、來自外負載的作用力,在其旋轉(zhuǎn)時穩(wěn)定的分布在所有點上,。這一特性與研磨時產(chǎn)生良好的表面光度息息相關(guān),。
典型的表面光度:
表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
菱形轉(zhuǎn)動、或者飛刀切削丙烯酸樹脂和軟性材料——<0.012微米(0.5微英寸)CLA,達到穩(wěn)定的光學品質(zhì)
空氣軸承硬度值:
——軸向:達到250牛頓/微米(1,400,000磅/英寸)
——徑向:達到580牛頓/微米(3,300,000磅/英寸)
空氣主軸精確的,、可重復的運動,,使得表明光度達到了非常出色的程度。
C滾動元件軸承和空氣軸承的硬度比較
5,、延長軸承壽命
由于沒有機械接觸,、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,。
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,,將確保實際上無限的壽命,,此外,由于運行的性質(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)進入的天然屏障,。這增加了機器的利用率,,減少了停機時間,從而提高了整體的效率,。
滾珠軸承和空氣軸承壽命的比較
6,、溫度上升緩慢
低摩擦,穩(wěn)定的空氣流,、和有效的動力傳送,,使溫度上升幅度降到最低。
由于多種因素(如:低摩擦,,穩(wěn)定的空氣流,、和有效的動力傳送),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,無需預熱階段,。
水冷卻PCB鉆孔主軸在200,000轉(zhuǎn)/分鐘的速度時的熱成像
7,、減少保養(yǎng)
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,。
通常,對空氣供給進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)計規(guī)范限定的條件下運行的,,主軸擁有很長的運轉(zhuǎn)壽命,。一般保養(yǎng)通常包括:確保空氣和水供給保持清潔,,并達到正確的標準,。
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,。
典型的空氣過濾要求:0.1微米
8,、增大負載能力
空氣軸承能夠支撐很大的負載,所以使得它們能夠被應(yīng)用于很多行業(yè)的機械工具中,。
空氣軸承設(shè)計能夠具備較高的負載能力,、較高的硬度能力、或者兩者同時兼?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,。
9,、降低震動
空氣主軸運行時,只產(chǎn)生最小幅度的振動和可聞噪音,。
由于達到了高度的平衡標準,、而且沒有機械接觸,西風空氣主軸產(chǎn)生的振動幅度和可聞噪音都是最小的,。
典型的平衡標準:G0.4或者更高,。
典型的振動幅度:<0.2毫米/秒(低速主軸)。<1.0毫米/秒(高速主軸),。
典型的噪音水平:70~80調(diào)整分貝
D1733PCB主軸徑向振動與轉(zhuǎn)子速度之間的關(guān)系
10,、清潔
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,。
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,。空氣軸承對環(huán)境不產(chǎn)生反作用,,因此,,是無塵環(huán)境(如:磁盤驅(qū)動器制造)的理想應(yīng)用產(chǎn)品,。事實上,,特殊設(shè)計的西風空氣主軸還能在高度真空的條件下使用,,如:已經(jīng)在半導體硅晶片制造方面的應(yīng)用。
主軸可以運行的,、典型的無塵室標準:100級,,絕對無塵環(huán)境。