【空氣軸承(cheng)】空氣軸承(cheng)原理是什(shen)么(me) 空氣軸承(cheng)的(de)優點有哪些
空氣軸承原理是什么
空氣(qi)(qi)軸承(cheng)(又稱為(wei)氣(qi)(qi)浮軸承(cheng))指的是用(yong)氣(qi)(qi)體(通常(chang)是空氣(qi)(qi),但(dan)也有(you)可(ke)能是其它氣(qi)(qi)體)作為(wei)潤滑(hua)劑的滑(hua)動軸承(cheng)。空氣(qi)(qi)比(bi)油(you)粘滯性小,耐高溫,無污染,因而(er)可(ke)用(yong)于高速(su)機器(qi)、儀器(qi)及放射性裝置中,但(dan)其負荷能力比(bi)油(you)低(di)。 空(kong)氣(qi)軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)分為(wei)三大類:空(kong)氣(qi)靜(jing)壓軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)、空(kong)氣(qi)動壓軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)和(he)擠(ji)壓膜(mo)軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)。在一般工(gong)業(ye)中,空(kong)氣(qi)靜(jing)壓軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)用(yong)得較廣泛。空(kong)氣(qi)軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)是(shi)利(li)用(yong)空(kong)氣(qi)彈(dan)性(xing)勢能來起支承(cheng)(cheng)(cheng)作(zuo)用(yong)的一種新型軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)。
空氣軸承的優點有哪些
1、更高精度
空氣軸承提供極高的徑向(xiang)和軸向(xiang)旋轉精度(du)。由于沒有機械(xie)接(jie)觸,磨損(sun)程度(du)降(jiang)到了(le)最低,從而確保(bao)精度(du)始終(zhong)保(bao)持穩定。
由于制造(zao)結(jie)構的不同,空氣主軸旋(xuan)轉時的精(jing)確性是天生具備的。特殊的制造(zao)技術提高了這(zhe)一(yi)精(jing)確性,能夠(gou)(gou)提供極高的旋(xuan)轉和(he)軸向(xiang)精(jing)度。空氣主軸的設計是,能夠(gou)(gou)在軸向(xiang)和(he)徑向(xiang)同時獲得小于0.1微米(mi)TIR的(de)旋(xuan)轉(zhuan)精確(que)性。由于旋(xuan)轉(zhuan)的(de)轉(zhuan)子(zi)和靜態(tai)支(zhi)撐(cheng)部分之間(jian)沒有機械接觸(chu),所以沒有磨損產生(sheng),從而確(que)保(bao)精度始終保(bao)持穩定——制造(zao)商(shang)使用統計學加工(gong)控制的(de)一(yi)個重要特性。
典(dian)型的同步徑向偏擺值:<10微米(PCB鉆(zhan)孔主(zhu)軸,高速)
典型的非同步(bu)徑向偏擺(bai)值:<0.025微米(磁盤測試(shi)主軸(zhou),低速)
D1787高端(duan)PCB主軸的(de)動(dong)態偏擺(bai)與轉子速度之間的(de)關系
D1640-05磁盤測(ce)試(shi)主(zhu)軸的(de)非(fei)同步徑向偏擺與(yu)轉子速度之間的(de)關系
2、高速
空氣軸(zhou)承內部(bu)的低(di)剪切力(li)(li),能夠在(zai)提供極高(gao)轉速的同時,將動力(li)(li)損失降到(dao)最低(di),并使產生的熱量非常小(xiao)。轉速可以超過300,000轉/分(fen)鐘。
空氣軸承阻力較低,允許較高(gao)的(de)速(su)度,并(bing)能(neng)同時保持較低的(de)振(zhen)動(dong)水(shui)平。摩(mo)擦對空氣軸承旋轉(zhuan)的(de)阻礙非常(chang)小,并(bing)且,因(yin)此使(shi)得(de)動(dong)力損(sun)失和(he)熱(re)量產(chan)生也非常(chang)小。這使(shi)得(de)轉(zhuan)子能(neng)夠以(yi)極高(gao)的(de)表面速(su)度運行(xing)。有些主軸中(zhong),較高(gao)的(de)旋轉(zhuan)速(su)度會(hui)導(dao)致軸承硬度的(de)增加——由空氣動(dong)力學和回轉加勁的特點導致的。
各(ge)個市場領(ling)域中目(mu)前(qian)最高速(su)西風空氣主軸的圖示
3、增加刀具壽命
使用(yong)空氣軸承(cheng)意味著能夠大大延長刀具的壽命。
較低的振動和較高的旋(xuan)轉精度,意味著鉆頭、刀具(ju)、砂輪、和鉆探工具(ju)都會有更長(chang)的壽(shou)命——降低了保養和運行成本。特別地,在PCB鉆孔行業(ye)中,目前(qian)使用的鉆針直徑更小至50微米,只有空氣主軸(zhou)才能以(yi)所需的速度(du)運行,以(yi)確保刀具的壽命達到要求
砂輪壽命(ming)的典型增(zeng)長(chang):1.5倍(bei)~4倍,取決于(yu)應用領域和砂輪類型(xing)
直(zhi)徑0.01的PCB鉆孔工具(ju)壽(shou)命與旋(xuan)轉速度之間的關系
4、提高表面光度
空氣主(zhu)軸精確(que)的(de)、可重復的(de)運動,使得表明光度達到了非常(chang)出色(se)的(de)程(cheng)度。
空氣主軸的應用(如:半導(dao)體加(jia)工)提供了流(liu)暢(chang)的、精確的、可重(zhong)復的運動(dong)——使(shi)得(de)表(biao)面光度(du)更佳(jia)。與滾珠軸承(cheng)主軸不同,空氣(qi)軸承(cheng)提供了(le)穩定(ding)的軸承(cheng)硬(ying)(ying)度(du),能夠(gou)確保(bao)所(suo)加(jia)工的硬(ying)(ying)質材(cai)料(liao)表(biao)面以下(xia)部(bu)分(fen)的破損(sun)程(cheng)度(du)最小。由于硬(ying)(ying)度(du)是由貫(guan)穿軸承(cheng)的、始(shi)終如(ru)一的空氣(qi)流提供的,轉(zhuan)子所(suo)經受(shou)的、來(lai)自外負載的作用力,在其旋轉(zhuan)時(shi)穩定(ding)的分(fen)布在所(suo)有(you)點上。這一特性與研磨(mo)時(shi)產生良好的表(biao)面光度(du)息(xi)息(xi)相(xiang)關。
典型的表面光度:
表面(mian)研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA
菱(ling)形(xing)轉動(dong)、或者飛刀切(qie)削丙烯酸樹脂和軟性材料——<0.012微米(0.5微英寸)CLA,達到穩定的光學品(pin)質
空氣軸承硬度值:
——軸向:達到250牛頓/微米(1,400,000磅/英寸(cun))
——徑向:達到580牛頓/微米(3,300,000磅/英寸)
空氣(qi)主軸精確的、可重復的運動,使得表明(ming)光度達到了(le)非常出色的程度。
C滾動元件軸(zhou)承(cheng)和(he)空氣軸(zhou)承(cheng)的硬度比(bi)較
5、延長軸承壽命
由(you)于沒有機(ji)械接觸、并且供給清潔的(de)空氣(沒有油(you)和水),因此軸承的(de)壽命大大延長(chang)了。
軸承(cheng)內部(bu)沒有(you)任何金屬(shu)與金屬(shu)之間的(de)(de)(de)接(jie)觸,如果供給的(de)(de)(de)空(kong)氣清潔、且(qie)沒有(you)油(you)和水,將確(que)保(bao)實際(ji)上無限的(de)(de)(de)壽命,此(ci)外,由于(yu)運(yun)行的(de)(de)(de)性質,空(kong)氣軸承(cheng)會從軸承(cheng)尾部(bu)不斷(duan)排除空(kong)氣,這就形(xing)成了阻(zu)礙外部(bu)有(you)害(hai)污染物(如:原料碎片、或者切(qie)割液)進入的(de)(de)(de)天(tian)然屏障(zhang)。這增加了機器(qi)的(de)(de)(de)利用率,減少了停機時間,從而(er)提高了整體的(de)(de)(de)效率。
滾(gun)珠(zhu)軸承和(he)空氣軸承壽命的比較
6、溫度上升緩慢
低(di)(di)摩擦,穩(wen)定(ding)的空氣流、和(he)有(you)效的動力(li)傳送,使溫度上升幅(fu)度降到最(zui)低(di)(di)。
由于多種因素(如:低摩擦,穩(wen)定的(de)空(kong)氣流(liu)、和有效的(de)動力傳送(song)),主軸轉子的(de)熱(re)效應非常小。此外,特殊(shu)材料和結構方法(fa)的(de)選(xuan)擇,以(yi)及內(nei)部(bu)的(de)液體(ti)冷卻管道,幾乎完全消除了溫度的(de)上升,因此,無需預(yu)熱(re)階段。
水冷卻PCB鉆孔主軸(zhou)在200,000轉(zhuan)/分鐘的速度(du)時(shi)的熱成像
7、減少保養
只需(xu)要極(ji)少的保養(yang)。對空氣供給(gei)和(he)冷(leng)卻系統的定期檢(jian)查,就(jiu)是確保完(wan)全可靠性所需(xu)完(wan)成的全部工作。
通常,對空氣(qi)供給進行定期檢查就足以確保完全的(de)軸承可靠性(xing)。如果(guo)主軸是(shi)在(zai)設(she)計規(gui)范限定的(de)條件(jian)下(xia)運(yun)行的(de),主軸擁(yong)有很長的(de)運(yun)轉壽命。一般保養通常包括:確保空氣(qi)和水供給保持清潔,并達(da)到正確的(de)標準(zhun)。
注意(yi):將夾頭或者其他支撐裝(zhuang)置安裝(zhuang)到主軸上,必須遵循特定的保養規定。
典型(xing)的(de)空氣過濾(lv)要求:0.1微(wei)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(ta)們能夠被應用于很多行業(ye)的機械工具中。
空氣軸承設計能(neng)夠具備(bei)較高的(de)負載能(neng)力、較高的(de)硬度能(neng)力、或者兩(liang)者同時兼(jian)備(bei)。在很多空氣軸承的(de)應(ying)用中,主軸速(su)度相對較低,因此能(neng)夠組成徑向和軸向半徑較大的(de)軸承。
9、降低震動
空氣主軸運行時,只產生最小幅度的振(zhen)動和(he)可聞(wen)噪音。
由于達到(dao)了高度的平衡標準(zhun)、而且沒有(you)機械接觸,西風(feng)空(kong)氣主軸產生的振動幅度和可聞噪音都是最小(xiao)的。
典型的平衡標準:G0.4或者更高。
典(dian)型(xing)的振動幅(fu)度:<0.2毫米/秒(低速主軸)。<1.0毫米(mi)/秒(高(gao)速(su)主軸)。
典(dian)型的噪(zao)音水(shui)平:70~80調整分貝
D1733PCB主軸徑(jing)向振動(dong)與(yu)轉(zhuan)子速度之間的關系
10、清潔
唯一使用的(de)潤滑劑是(shi)空氣(qi);因此,對于必須要求無污染的(de)工件、或者(zhe)工作環(huan)境(jing)來(lai)說,空氣(qi)軸承(cheng)技術是(shi)理(li)想的(de)。
在從空(kong)(kong)作(zuo)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)中去除脂、油(you)、和油(you)霧(wu)后,使用空(kong)(kong)氣(qi)主(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)的(de)條(tiao)件將保(bao)持更加清(qing)潔(jie)。空(kong)(kong)氣(qi)軸(zhou)(zhou)承對環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)不(bu)產(chan)生反作(zuo)用,因此,是(shi)無塵環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(如(ru):磁盤驅(qu)動(dong)器(qi)制造)的(de)理想應用產(chan)品。事實上,特(te)殊設計的(de)西風空(kong)(kong)氣(qi)主(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)還能在高度真空(kong)(kong)的(de)條(tiao)件下使用,如(ru):已(yi)經在半導體硅(gui)晶片制造方面(mian)的(de)應用。
主軸可(ke)以(yi)運行的、典型(xing)的無塵室標準(zhun):100級,絕對無塵環境。