什么是空氣軸承

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發(fā)表于 2009-12-10 11:42:06 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

空氣軸承（牧風(fēng)科技 www.umhu.com）
　　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(jī)器、儀器及放射性裝置中，但其負(fù)荷能力比油低。
　　空氣軸承優(yōu)點(diǎn)
　　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(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。
　　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?？諝庵鬏S的設(shè)計(jì)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(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(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——由空氣動力學(xué)和回轉(zhuǎn)加勁的特點(diǎn)導(dǎo)致的。
　　各個市場領(lǐng)域中目前最高速西風(fēng)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(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
　　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(fù)的運(yùn)動，使得表明光度達(dá)到了非常出色的程度。
　　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——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)時穩(wěn)定的分布在所有點(diǎn)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微因存）CLA，達(dá)到穩(wěn)定的光學(xué)品質(zhì)
　　空氣軸承硬度值：
　　——軸向：達(dá)到250牛頓/微米（1,400,000磅/英寸）
　　——徑向：達(dá)到580牛頓/微米（3,300,000磅/英寸）
　　空氣主軸精確的、可重復(fù)的運(yùn)動，使得表明光度達(dá)到了非常出色的程度。
　　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——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)時穩(wěn)定的分布在所有點(diǎn)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微因存）CLA，達(dá)到穩(wěn)定的光學(xué)品質(zhì)
　　空氣軸承硬度值：
　　——軸向：達(dá)到250牛頓/微米（1,400,000磅/英寸）
　　——徑向：達(dá)到580牛頓/微米（3,300,000磅/英寸）
　　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(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。
　　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(yù)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(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：確保空氣和水供給保持清潔，并達(dá)到正確的標(biāo)準(zhǔn)。
　　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(fù)載能力
　　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。
　　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。
　　徑向軸承的負(fù)載可達(dá)500千克。
　　軸向軸承的負(fù)載可達(dá)500千克。
　　9.降低震動
　　空氣主軸運(yùn)行時，只產(chǎn)生最小幅度的振動和可聞噪音。
　　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)生的振動幅度和可聞噪音都是最小的。
　　典型的平衡標(biāo)準(zhǔn)：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?？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。
　　主軸可以運(yùn)行的、典型的無塵室標(biāo)準(zhǔn)：100級。
　　絕對無塵環(huán)境
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