空氣主軸指的是用氣體作為潤滑劑的滑動軸承。空氣比油粘滯性小,耐高溫,***,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***,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(shí)的***性是天生具備的。特殊的制造技術(shù)提高了這一***性,能夠提供極高的旋轉(zhuǎn)和軸向精度。空氣主軸的設(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)***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
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)
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(shí),將動力損失降到***,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(shí)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(gè)市場領(lǐng)域中目前速西風(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***的壽命——降低了保養(yǎng)和運(yùn)行成本。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***的、可重復(fù)的運(yùn)動,使得表明光度達(dá)到了非常***程度。
空氣主軸的應(yīng)用(如:半導(dǎo)體加工)提供了流暢的、***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(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)。
典型的表面光度:
表面研磨——<0.05微米
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***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。
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***動力傳送,使溫度上升幅度降到***。
由于多種因素,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(shí)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?諝夂退┙o保持清潔,并達(dá)到正確的標(biāo)準(zhǔn)。
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(shí)兼?zhèn)洹T诤芏嗫諝廨S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(shí),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
10.清潔
使用的潤滑劑是空氣;因此,對于必須要求***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。
無塵環(huán)境
講求高精度加工,更因是微小徑加工,壽命長且可作高精度的加工。軸與軸承皆做了精密的加工手續(xù),抑制偏芯與振動,可做高精度之運(yùn)轉(zhuǎn)。
可用于需要高精度加工之小徑孔加工,或進(jìn)行陶瓷材質(zhì)、超硬合金等之內(nèi)面研削。
由于軸心是以未接觸狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的緣故,使得主軸的使用壽命***。