【空(kong)氣(qi)軸承(cheng)(cheng)】空(kong)氣(qi)軸承(cheng)(cheng)原理是什(shen)么(me) 空(kong)氣(qi)軸承(cheng)(cheng)的優(you)點有(you)哪些
空氣軸承原理是什么
空(kong)氣(qi)(qi)軸(zhou)承(cheng)(又稱為氣(qi)(qi)浮軸(zhou)承(cheng))指的是(shi)(shi)用氣(qi)(qi)體(通常是(shi)(shi)空(kong)氣(qi)(qi),但也有可能(neng)是(shi)(shi)其它氣(qi)(qi)體)作為潤(run)滑(hua)劑(ji)的滑(hua)動軸(zhou)承(cheng)。空(kong)氣(qi)(qi)比油粘滯性小,耐高(gao)溫,無污染(ran),因而可用于高(gao)速機(ji)器(qi)、儀器(qi)及放射性裝置中(zhong),但其負荷能(neng)力比油低。 空(kong)氣(qi)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)分為三(san)大類:空(kong)氣(qi)靜(jing)壓軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)、空(kong)氣(qi)動壓軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)和擠壓膜(mo)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)。在一(yi)般工業中(zhong),空(kong)氣(qi)靜(jing)壓軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)用(yong)(yong)得較廣(guang)泛。空(kong)氣(qi)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)是利(li)用(yong)(yong)空(kong)氣(qi)彈性勢(shi)能來起(qi)支承(cheng)(cheng)(cheng)作(zuo)用(yong)(yong)的一(yi)種新(xin)型軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)。
空氣軸承的優點有哪些
1、更高精度
空(kong)氣(qi)軸(zhou)承提供極(ji)高的徑(jing)向(xiang)和軸(zhou)向(xiang)旋轉精度(du)(du)。由于(yu)沒有機械接觸,磨損程(cheng)度(du)(du)降到(dao)了最低,從(cong)而(er)確(que)保(bao)精度(du)(du)始終保(bao)持(chi)穩定。
由于(yu)(yu)制(zhi)造結構的(de)(de)(de)不(bu)同,空(kong)氣(qi)(qi)主軸旋(xuan)轉(zhuan)時的(de)(de)(de)精(jing)確性(xing)是天(tian)生(sheng)具備(bei)的(de)(de)(de)。特殊(shu)的(de)(de)(de)制(zhi)造技(ji)術提高了(le)這一精(jing)確性(xing),能(neng)夠(gou)提供極高的(de)(de)(de)旋(xuan)轉(zhuan)和軸向精(jing)度。空(kong)氣(qi)(qi)主軸的(de)(de)(de)設計是,能(neng)夠(gou)在(zai)軸向和徑向同時獲(huo)得小于(yu)(yu)0.1微米TIR的(de)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)精確性(xing)。由于旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的(de)轉(zhuan)(zhuan)子和靜態支撐部分之(zhi)間沒有機械(xie)接觸,所(suo)以沒有磨損(sun)產(chan)生(sheng),從而確保(bao)精度始終保(bao)持穩(wen)定——制造商(shang)使用統計(ji)學加工控(kong)制的(de)一(yi)個重(zhong)要特(te)性(xing)。
典型的同步徑向(xiang)偏擺值(zhi):<10微米(PCB鉆(zhan)孔(kong)主軸,高速(su))
典型的非同(tong)步徑(jing)向偏擺(bai)值:<0.025微米(磁盤測試(shi)主軸(zhou),低速)
D1787高端PCB主軸的(de)動態偏擺與轉子速度(du)之間的(de)關系
D1640-05磁盤測試主軸的非同步徑向(xiang)偏擺與轉子速度之間的關系
2、高速
空氣軸承內部的低(di)剪(jian)切力,能(neng)夠在提供極高轉(zhuan)速(su)的同時,將動(dong)力損失降到最(zui)低(di),并使產(chan)生的熱量非常小。轉(zhuan)速(su)可以超(chao)過300,000轉/分鐘。
空(kong)氣(qi)軸承阻力較(jiao)(jiao)低(di),允許較(jiao)(jiao)高的(de)(de)速(su)度,并能同時保持(chi)較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)振動水(shui)平(ping)。摩擦對(dui)空(kong)氣(qi)軸承旋轉(zhuan)的(de)(de)阻礙(ai)非(fei)常小,并且(qie),因此使(shi)得動力損失(shi)和熱量產生也(ye)非(fei)常小。這使(shi)得轉(zhuan)子能夠以極高的(de)(de)表面速(su)度運行。有些主軸中(zhong),較(jiao)(jiao)高的(de)(de)旋轉(zhuan)速(su)度會導(dao)致軸承硬度的(de)(de)增加——由空氣動力學(xue)和(he)回轉(zhuan)加勁(jing)的特(te)點導致的。
各個市場領域中目前最(zui)高速西風空氣主軸(zhou)的圖示
3、增加刀具壽命
使用空氣軸承意味著能夠大(da)大(da)延長刀具的壽命。
較低的(de)振動和較高的(de)旋轉精度,意(yi)味著鉆(zhan)頭、刀具、砂輪(lun)、和鉆(zhan)探(tan)工具都會有更(geng)長(chang)的(de)壽命——降低了保養和運行成本。特別地,在PCB鉆孔(kong)行業中,目(mu)前使用的鉆針直徑(jing)更小至50微米(mi),只有空氣(qi)主軸才(cai)能(neng)以(yi)所需的速度運(yun)行,以(yi)確保刀具的壽命達到(dao)要求
砂輪壽命的典(dian)型增(zeng)長:1.5倍~4倍,取(qu)決于(yu)應(ying)用領域(yu)和砂輪類型(xing)
直徑0.01的(de)PCB鉆孔工具壽命與旋轉速度之間(jian)的關系(xi)
4、提高表面光度
空氣主(zhu)軸精確的、可重復的運動,使(shi)得表(biao)明光度(du)達到了(le)非常出色的程度(du)。
空氣主軸的應用(yong)(如:半導體加工)提(ti)供了流暢的、精(jing)確的、可重復的運動——使得表面(mian)光度更佳。與(yu)滾珠(zhu)軸(zhou)承(cheng)(cheng)主軸(zhou)不同(tong),空氣(qi)軸(zhou)承(cheng)(cheng)提(ti)供(gong)(gong)了穩定的軸(zhou)承(cheng)(cheng)硬度,能夠確保所(suo)加(jia)工(gong)的硬質材(cai)料表面(mian)以下(xia)部分(fen)的破損程度最小。由于硬度是(shi)由貫穿軸(zhou)承(cheng)(cheng)的、始(shi)終(zhong)如一的空氣(qi)流提(ti)供(gong)(gong)的,轉子所(suo)經受的、來(lai)自外負載(zai)的作(zuo)用力,在(zai)其(qi)旋(xuan)轉時穩定的分(fen)布在(zai)所(suo)有點上。這一特(te)性與(yu)研(yan)磨時產生良好的表面(mian)光度息(xi)息(xi)相關。
典型的表(biao)面(mian)光度:
表面研(yan)磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
菱(ling)形轉動、或(huo)者飛刀(dao)切削(xue)丙烯酸樹脂和(he)軟性材料——<0.012微米(mi)(0.5微英寸)CLA,達到(dao)穩定的光學品質(zhi)
空(kong)氣軸承(cheng)硬度值:
——軸向:達到250牛頓/微米(1,400,000磅/英寸)
——徑向:達到580牛(niu)頓/微米(3,300,000磅/英寸)
空(kong)氣主軸精確的、可重(zhong)復的運動,使得表明光度(du)達到了(le)非常出(chu)色的程度(du)。
C滾動(dong)元件(jian)軸承和空(kong)氣軸承的硬度比較
5、延長軸承壽命
由于沒有機械接(jie)觸、并且供給清潔的(de)(de)空氣(沒有油和水),因此軸承的(de)(de)壽(shou)命大大延長了。
軸(zhou)承(cheng)內部(bu)沒有(you)(you)任何金(jin)屬與(yu)金(jin)屬之間(jian)(jian)的接觸,如果供給的空(kong)氣(qi)清潔、且(qie)沒有(you)(you)油和(he)水(shui),將確保實際上(shang)無限(xian)的壽命(ming),此(ci)外,由(you)于運行的性(xing)質,空(kong)氣(qi)軸(zhou)承(cheng)會從軸(zhou)承(cheng)尾部(bu)不斷排(pai)除空(kong)氣(qi),這就形成了(le)(le)阻礙外部(bu)有(you)(you)害污染(ran)物(如:原料碎片、或者切割液)進入(ru)的天然(ran)屏(ping)障(zhang)。這增加了(le)(le)機(ji)器的利用(yong)率,減少了(le)(le)停機(ji)時間(jian)(jian),從而提高了(le)(le)整體(ti)的效率。
滾珠軸承(cheng)和空氣軸承(cheng)壽命(ming)的比較
6、溫度上升緩慢
低(di)摩擦(ca),穩定的空(kong)氣(qi)流、和有效的動力傳送,使溫(wen)度上(shang)升幅度降到最低(di)。
由(you)于多種因素(如:低摩擦,穩定的(de)(de)空氣流、和有效的(de)(de)動(dong)力傳送),主軸轉子的(de)(de)熱效應非常小。此外,特殊(shu)材料和結(jie)構方法(fa)的(de)(de)選擇,以及內(nei)部的(de)(de)液體冷卻管道,幾(ji)乎完(wan)全消除了(le)溫(wen)度的(de)(de)上(shang)升,因此,無(wu)需預熱階段。
水冷卻PCB鉆孔(kong)主軸(zhou)在200,000轉/分鐘(zhong)的速度時的熱成像
7、減少保養
只需(xu)要極少的(de)保養。對空氣供給和冷卻系統的(de)定期檢查,就是確保完(wan)全(quan)可(ke)靠(kao)性所(suo)需(xu)完(wan)成的(de)全(quan)部工(gong)作。
通(tong)常,對空氣供給進行(xing)定(ding)期(qi)檢查就足以確保(bao)完(wan)全(quan)的(de)(de)軸承可(ke)靠(kao)性(xing)。如果主軸是在(zai)設(she)計(ji)規范限定(ding)的(de)(de)條件下運(yun)行(xing)的(de)(de),主軸擁有很(hen)長的(de)(de)運(yun)轉(zhuan)壽命。一般保(bao)養通(tong)常包(bao)括:確保(bao)空氣和水供給保(bao)持清潔,并達到(dao)正確的(de)(de)標(biao)準(zhun)。
注意(yi):將夾(jia)頭或(huo)者其他支撐裝(zhuang)(zhuang)置安裝(zhuang)(zhuang)到主(zhu)軸上,必須遵循特(te)定的保養規定。
典(dian)型(xing)的空氣過(guo)濾要求:0.1微米
8、增大負載能力
空(kong)氣軸(zhou)承(cheng)能夠支(zhi)撐很大的(de)負載(zai),所(suo)以使得它們能夠被(bei)應用(yong)于很多行業的(de)機(ji)械工具中。
空氣軸(zhou)(zhou)承(cheng)設計能(neng)夠具備(bei)較(jiao)高(gao)的負載能(neng)力、較(jiao)高(gao)的硬(ying)度(du)能(neng)力、或者(zhe)兩者(zhe)同時兼(jian)備(bei)。在很多空氣軸(zhou)(zhou)承(cheng)的應用(yong)中,主(zhu)軸(zhou)(zhou)速度(du)相對較(jiao)低,因此能(neng)夠組成徑(jing)向和軸(zhou)(zhou)向半徑(jing)較(jiao)大的軸(zhou)(zhou)承(cheng)。
9、降低震動
空氣主軸運行時,只產生最小(xiao)幅度的振動和可(ke)聞噪音。
由(you)于(yu)達到了(le)高度的(de)平衡(heng)標準、而且(qie)沒有(you)機械接觸(chu),西風空(kong)氣主(zhu)軸產生的(de)振動幅度和可聞噪音(yin)都是最小的(de)。
典型的平衡標準:G0.4或者更(geng)高(gao)。
典型的振動幅度(du):<0.2毫(hao)米/秒(低(di)速主軸)。<1.0毫米/秒(高速主軸)。
典型(xing)的噪音(yin)水(shui)平(ping):70~80調整分貝(bei)
D1733PCB主軸(zhou)徑向振動(dong)與轉子速度之間的(de)關系(xi)
10、清潔
唯一(yi)使用的(de)潤(run)滑(hua)劑是空氣;因此(ci),對(dui)于必須要求無污染的(de)工件、或者工作環境來說(shuo),空氣軸(zhou)承技術(shu)是理想的(de)。
在從(cong)空作環境(jing)中去除脂、油、和油霧后,使(shi)用(yong)(yong)空氣主軸的(de)(de)條件將保持更加(jia)清潔(jie)。空氣軸承對環境(jing)不產生反作用(yong)(yong),因此,是(shi)無塵(chen)環境(jing)(如:磁盤驅(qu)動器(qi)制造)的(de)(de)理想應用(yong)(yong)產品(pin)。事(shi)實上,特殊設計的(de)(de)西風(feng)空氣主軸還(huan)能(neng)在高度真(zhen)空的(de)(de)條件下使(shi)用(yong)(yong),如:已經(jing)在半導體硅晶片制造方面的(de)(de)應用(yong)(yong)。
主(zhu)軸可以(yi)運(yun)行的、典型的無塵室標準(zhun):100級,絕對(dui)無塵環(huan)境。