【空氣軸承】空氣軸承原理是什么 空氣軸承的優(yōu)點有哪些

【空氣軸承】空氣軸承原理是什么 空氣軸承的優(yōu)點有哪些

空氣軸承原理是什么

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。空氣比油粘滯性小，耐高溫，無污染，因而可用于高速機器、儀器及放射性裝置中，但其負荷能力比油低。 空氣軸承分為三大類：空氣靜壓軸承、空氣動壓軸承和擠壓膜軸承。在一般工業(yè)中，空氣靜壓軸承用得較廣泛。空氣軸承是利用空氣彈性勢能來起支承作用的一種新型軸承。

空氣軸承的優(yōu)點有哪些

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。

由于制造結構的不同，空氣主軸旋轉(zhuǎn)時的精確性是天生具備的。特殊的制造技術提高了這一精確性，能夠提供極高的旋轉(zhuǎn)和軸向精度。空氣主軸的設計是，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)計學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行。有些主軸中，較高的旋轉(zhuǎn)速度會導致軸承硬度的增加——由空氣動力學和回轉(zhuǎn)加勁的特點導致的。

各個市場領域中目前最高速西風空氣主軸的圖示

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行，以確保刀具的壽命達到要求

砂輪壽命的典型增長：1.5倍～4倍，取決于應用領域和砂輪類型

直徑0.01的PCB鉆孔工具壽命與旋轉(zhuǎn)速度之間的關系

4、提高表面光度

空氣主軸精確的、可重復的運動，使得表明光度達到了非常出色的程度。

空氣主軸的應用（如：半導體加工）提供了流暢的、精確的、可重復的運動——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、來自外負載的作用力，在其旋轉(zhuǎn)時穩(wěn)定的分布在所有點上。這一特性與研磨時產(chǎn)生良好的表面光度息息相關。

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微英寸）CLA，達到穩(wěn)定的光學品質(zhì)

空氣軸承硬度值：

——軸向：達到250牛頓/微米（1,400,000磅/英寸）

——徑向：達到580牛頓/微米（3,300,000磅/英寸）

空氣主軸精確的、可重復的運動，使得表明光度達到了非常出色的程度。

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，將確保實際上無限的壽命，此外，由于運行的性質(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）進入的天然屏障。這增加了機器的利用率，減少了停機時間，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)子的熱效應非常小。此外，特殊材料和結構方法的選擇，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。如果主軸是在設計規(guī)范限定的條件下運行的，主軸擁有很長的運轉(zhuǎn)壽命。一般保養(yǎng)通常包括：確保空氣和水供給保持清潔，并達到正確的標準。

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、增大負載能力

空氣軸承能夠支撐很大的負載，所以使得它們能夠被應用于很多行業(yè)的機械工具中。

空氣軸承設計能夠具備較高的負載能力、較高的硬度能力、或者兩者同時兼?zhèn)洹Ｔ诤芏嗫諝廨S承的應用中，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。

9、降低震動

空氣主軸運行時，只產(chǎn)生最小幅度的振動和可聞噪音。

由于達到了高度的平衡標準、而且沒有機械接觸，西風空氣主軸產(chǎn)生的振動幅度和可聞噪音都是最小的。

典型的平衡標準：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（如：磁盤驅(qū)動器制造）的理想應用產(chǎn)品。事實上，特殊設計的西風空氣主軸還能在高度真空的條件下使用，如：已經(jīng)在半導體硅晶片制造方面的應用。

主軸可以運行的、典型的無塵室標準：100級，絕對無塵環(huán)境。