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    气浮高速轴(钻,铣,磨)

    时间:2014-02-21 17:20:30 点击:

    工作原理

    空气轴承是利用空气弹性势来起支承作用的一种新型轴承。

       优点

    更高精度

    空气轴承提供极高的径向和轴向旋转精度。由于没有机械接触,零磨擦,从而确保精度始终保持稳定。

    由于制造结构的不同,空气主轴旋转时的精确性是天生具备的。特殊的制造技术提高了这一精确性,能够提供极高的旋转和轴向精度。空气主轴的设计是,能够在轴向和径向同时获得小于0.1微米TIR的旋转精确性。由于旋转的转子和静态支撑部分之间没有机械接触,所以没有磨损产生,从而确保精度始终保持稳定——制造商使用统计学加工控制的一个重要特性。

    典型的同步径向偏摆值:<10微米(PCB钻孔主轴,高速)

    典型的非同步径向偏摆值:<0.025微米(磁盘测试主轴,低速)

    高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系

    磁盘测试主轴的非同步径向偏摆与转子速度之间的关系

    高速

    空气轴承内部的低剪切力,能够在提供极高转速的同时,将动力损失降到最低,并使产生的热量非常小。转速可以超过300,000/分钟。

    空气轴承阻力较低,允许较高的速度,并能同时保持较低的振动水平。摩擦对空气轴承旋转的阻碍非常小,并且,因此使得动力损失和热量产生也非常小。这使得转子能够以极高的表面速度运行。有些主轴中,较高的旋转速度会导致轴承硬度的增加——由空气动力学和回转加劲的特点导致的。

    各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示

    增加刀具寿命

    使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。

    较低的振动和较高的旋转精度,意味着钻头、刀具、砂轮、和钻探工具都会有更长的寿命——降低了保养和运行成本。特别地,在PCB钻孔行业中,目前使用的钻针直径更小至50微米,只有空气主轴才能以所需的速度运行,以确保刀具的寿命达到要求

    砂轮寿命的典型增长:1.5倍~4倍,取决于应用领域和砂轮类型

    直径0.01PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系

    提高表面光度

    空气主轴精确的、可重复的运动,使得表明光度达到了非常出色的程度。

    空气主轴的应用(如:半导体加工)提供了流畅的、精确的、可重复的运动——使得表面光度更佳。与滚珠轴承主轴不同,空气轴承提供了稳定的轴承硬度,能够确保所加工的硬质材料表面以下部分的破损程度最小。由于硬度是由贯穿轴承的、始终如一的空气流提供的,转子所经受的、来自外负载的作用力,在其旋转时稳定的分布在所有点上。这一特性与研磨时产生良好的表面光度息息相关。

    典型的表面光度:

    表面研磨——<0.05微米(2微英寸)CLA

    菱形转动、或者飞刀切削丙烯酸树脂和软性材料——<0.012微米(0.5微因存)CLA,达到稳定的光学品质

    空气轴承硬度值:

    ——轴向:达到250牛顿/微米(1,400,000/英寸)

    ——径向:达到580牛顿/微米(3,300,000/英寸)

    空气主轴精确的、可重复的运动,使得表明光度达到了非常出色的程度。

    C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较

    延长轴承寿命

    由于没有机械接触、并且供给清洁的空气(没有油和水),因此轴承的寿命大大延长了。

    轴承内部没有任何金属与金属之间的接触,如果供给的空气清洁、且没有油和水,将确保实际上无限的寿命,此外,由于运行的性质,空气轴承会从轴承尾部不断排除空气,这就形成了阻碍外部有害污染物(如:原料碎片、或者切割液)进入的天然屏障。这增加了机器的利用率,减少了停机时间,从而提高了整体的效率。

    滚珠轴承和空气轴承寿命的比较

    温度上升缓慢

    低摩擦,稳定的空气流、和有效的动力传送,使温度上升幅度降到最低。

    由于多种因素(如:低摩擦,稳定的空气流、和有效的动力传送),主轴转子的热效应非常小。此外,特殊材料和结构方法的选择,以及内部的液体冷却管道,几乎完全消除了温度的上升,因此,无需预热阶段。

    水冷却PCB钻孔主轴在200,000/分钟的速度时的热成像

    减少保养

    只需要极少的保养。对空气供给和冷却系统的定期检查,就是确保完全可靠性所需完成的全部工作。

    通常,对空气供给进行定期检查就足以确保完全的轴承可靠性。如果主轴是在设计规范限定的条件下运行的,主轴拥有很长的运转寿命。一般保养通常包括:确保空气和水供给保持清洁,并达到正确的标准。

    注意:将夹头或者其他支撑装置安装到主轴上,必须遵循特定的保养规定。

    典型的空气过滤要求:0.1微米

    增大负载能力

    空气轴承能够支撑很大的负载,所以使得它们能够被应用于很多行业的机械工具中。

    空气轴承设计能够具备较高的负载能力、较高的硬度能力、或者两者同时兼备。在很多空气轴承的应用中,主轴速度相对较低,因此能够组成径向和轴向半径较大的轴承。

    径向轴承的负载可达500千克。

    轴向轴承的负载可达500千克。

    降低震动

    空气主轴运行时,只产生最小幅度的振动和可闻噪音。

    由于达到了高度的平衡标准、而且没有机械接触,西风空气主轴产生的振动幅度和可闻噪音都 是最小的。

    典型的平衡标准:G0.4或者更高。

    典型的振动幅度:<0.2毫米/秒(低速主轴)。<1.0毫米/秒(高速主轴)。

    典型的噪音水平:7080调整分贝

    D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系

    清洁

    唯一使用的润滑剂是空气;因此,对于必须要求无污染的工件、或者工作环境来说,空气轴承技术是理想的。

    在从空作环境中去除脂、油、和油雾后,使用空气主轴的条件将保持更加清洁。空气轴承对环境不产生反作用,因此,是无尘环境(如:磁盘驱动器制造)的理想应用产品。事实上,特殊设计的西风空气主轴还能在高度真空的条件下使用,如:已经在半导体硅晶片制造方面的应用。

    主轴可以运行的、典型的无尘室标准:100级,绝对无尘环境。

     

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