Kada mašina za koordinatno mjerenje klizi po svom putu bez vidljivog kontakta, bez maziva i bez klizanja štapa, gotovo sigurno se vozi na zračnom ležaju, a u većini preciznih mašina površina po kojoj vozi je granit. Sparenje granita i zraka pod pritiskom je tiha osnova moderne mjeriteljske opreme, poluvodičkih stupnjeva i platformi linearnih motora. Ovaj vodič objašnjava kako granitni zračni ležaj radi, zašto je granit u većini primjena poželjniji u odnosu na keramiku, kako se određuju nosivost i krutost, šta je potrebno za dovod zraka i kako ga odrediti uz praktičnu kontrolnu listu za odabir.
Kako funkcionira navođenje zračnih ležajeva
Vazdušni ležaj zamjenjuje čvrsti klizni kontakt tankim filmom zraka pod pritiskom, obično debljine nekoliko mikrometara do nekoliko desetina mikrometara. Zrak se dovodi kroz male otvore ili porozno područje u ležištu, širi se u razmak između jastučića i površine vodilice i izlazi na rubove. Pritisak unutar filma nosi opterećenje, tako da nosač pluta, a ne dodiruje se. Budući da nema kontakta između metala i metala, nema statičkog trenja koje treba savladati na početku kretanja, nema čestica habanja i nema maziva koje bi privuklo prašinu ili isparilo u čistoj prostoriji.
Dvije osobine filma su važne koliko i opterećenje koje nosi. Prvi je usrednjavanje: film premošćuje mikroskopske vrhove i padove na površini vodilice, filtrirajući greške kratkih talasnih dužina tako da nosivost vidi mnogo glatkiju putanju od profila sirove površine. Drugi je prigušenje: zračni film raspršuje energiju vibracija, što nadopunjuje prirodno prigušenje samog granita. Zajedno, ovi efekti proizvode kretanje sa ravnomjernošću ispod mikrometra i rezolucijom nanometarske skale, što je upravo ono što CMM zračni ležajevi i optički sistemi za inspekciju zahtijevaju.
Zašto granit umjesto čelika ili keramike
Vodeća površina je polovina sistema vazdušnih ležajeva, a njen kvalitet odlučuje o celini. Granit donosi tri prednosti. Može se preklopiti do izvanredne ravnosti, rutinski na mikrometarskom nivou na velikim površinama, što zračnom filmu daje stabilan i predvidljiv razmak. Ima visoko unutrašnje prigušenje, tako da kombinovana struktura ne zvoni kao čelični način. I dimenzionalno je miran: njegovo termičko širenje je mali dio čelika i ne korodira, tako da geometrija otvora preživljava godine ciklusa temperature i vlažnog zraka u čistoj prostoriji bez prerade.
Keramičke vodilice, obično aluminij ili silicijum karbid, pojavljuju se u nekim mašinama i imaju istinsku snagu. Tvrđi su od granita, tolerišu veća kontaktna opterećenja kada se koriste hibridni kuglični vazdušni sistemi i mogu biti lakši za istu krutost u određenim geometrijama. U praksi se izbor svodi na aplikaciju. Za većinu CMM i metroloških platformi, granit pobjeđuje u cijeni po jedinici točnosti, dostupnom rasponu veličina i popravljivosti, jer se istrošena ili oštećena granitna vodilica može ponovo preklopiti na svoje mjesto, dok keramička vodilica obično znači zamjenu cijele komponente. Keramika ima tendenciju da zaradi svoju premiju tamo gdje dominiraju ekstremna tvrdoća, agresivno okruženje ili vrlo velika ubrzanja.
Nosivost i krutost
Kapacitet nosivosti u zračnom ležaju je jednostavno integrirani pritisak filma preko područja podloge, umanjen profilom pritiska između dovoda i ruba. Grubi praktični vodič: sa tipičnim dovodnim pritiscima od oko 4 do 6 bara i efikasnim dizajnom jastučića, efektivni pritisak filma u rasponu od 1,5 do 3 bara preko površine jastučića je dostižan, tako da jastučić od 50 x 100 mm nosi reda od 75 do 150 kg sa marginom. Višestruki nosači direktno dodaju kapacitete.
Krutost je promjena zazora po jedinici promjene opterećenja, i to je ono što sprječava da se nosivost spusti prema vodilici kako se opterećenje pomjera. Krutost filma raste s dovodnim pritiskom i s manjim projektnim zazorom, ali premali razmak čini ležaj osjetljivim na greške u ravnosti površine i na čestice. Dobro dizajnirani ležajevi na obrubljenom granitu nalaze se u sredini asortimana, kombinujući značajnu krutost sa tolerancijom na kvalitet površine u stvarnom svetu. Kada uspoređujete dobavljače, tražite krivu opterećenja u odnosu na zazor i cifru krutosti filma pri vašem radnom opterećenju, a ne samo broj maksimalnog opterećenja, jer ležaj koji lebdi visoko pri malom opterećenju i roni pri velikom opterećenju to će pokazati u vašim podacima o ravnosti.
Zahtjevi za raspodjelu zračnog filma i dovod zraka
Dizajnerski razmak je odabran tako da odgovara ravnosti vodilice i čistoći zraka. Veći zazori opraštaju površinske greške i čestice, ali smanjuju krutost; precizne mašine obično rade zazore od 5 do 12 mikrometara na obrađenom granitu. Zbog toga je ravnost vodiča tako strogo specificirana: film može samo u prosjeku imati greške koje su male u odnosu na njegovu vlastitu debljinu.
Dovod zraka zahtijeva istu brigu. Tipični zahtevi su čist, suv vazduh na 4 do 8 bara, filtriran do 0,1 mikrometar ili bolje za precizan rad, sa dovoljno niskom tačkom rose da spreči kondenzaciju u vodovima, obično ispod 10 stepeni C pri pritisku u cevi. Ulje je neprijatelj: čak i tragovi uljne magle na kraju migriraju u film i talože se na vodilicu, tako da su kompresori bez ulja ili koalescentni i ugljeni filteri standardni. Regulatori i rezervoari treba da budu dimenzionisani tako da potrošnja ostane stabilna, jer se talasanje pritiska pojavljuje direktno kao talasanje pokreta na pozornici. Potrošnja ovisi o veličini i razmaku jastučića, od nekoliko litara u minuti za male jastučiće do preko stotinu za velike nosače s više jastučića, tako da opskrbu treba osmisliti od ukupne vrijednosti, sa redundansom ili akumulatorom gdje bi neočekivano gašenje omogućilo mašini da se slegne na svoje vodilice.
Gdje se koriste granitni zračni ležajevi
Ista fizika služi nekoliko familija mašina, a naglasak se razlikuje kod svake od njih.
| Aplikacija | Šta radi vazdušni ležaj | Zašto granit odgovara |
| CMM i merne mašine | Nosi nosač sonde sa ponovljivim kretanjem bez trenja na X i Y šinama | Ravnost i prigušenje daju ispod mikrometarsku ravnost tokom dugog putovanja |
| Metrološki sistemi | Omogućava referentno kretanje bez pomaka za optičke i taktilne senzore | Termička stabilnost održava kalibraciju valjanom između ponovnih provjera |
| XY faze | Podržava korisna opterećenja na planarnim rasporedima više jastučića sa pogonima nanometarske rezolucije | Visoka krutost u kombinaciji sa odličnom ravnošću na velikim pločama |
| Linearne motorne platforme | Zamjenjuje mehaničke vodilice gdje bi kontakt dodao mreškanje i čestice | Nemagnetski, čist i kompatibilan sa profilima visokog ubrzanja |
| Oprema za inspekciju poluprovodnika | Pozicionira pločice i senzore bez stvaranja ostataka od habanja | Bez maziva, bez čestica, stabilan u čistim prostorijama |
Kontrolna lista za praktičnu selekciju
Prije nego što zatražite ponudu, prođite kroz šest stavki. Treba im sat vremena da se pripreme i uštede sedmice ponavljanja.
Opterećenje: navedite masu korisnog tereta, pomak njegovog centra gravitacije i da li je opterećenje konstantno ili se mijenja tokom ciklusa. Smjer predopterećenja i dinamičke sile od motora i kablova također spadaju ovdje.
Putovanje i omotač: dajte potreban hod u svakoj osi, raspoloživi prostor i položaj tvrdih graničnika i vođenje kablova. Dužina vodilice postavlja broj i razmak ležajeva.
Zahtjevi za tačnost: izrazite ih kao ravnost, ravnost prijeđene putanje, nagib, kotrljanje i skretanje preko cijelog hoda i ponovljivost. Brojevi ovdje određuju specifikaciju preklapanja granitne vodilice.
Dovod zraka: potvrdite raspoloživi tlak, tačku rosišta i filtraciju na ulazu u mašinu i da li se vod dijeli s drugom opremom koja može uzrokovati pad tlaka.
Okruženje: temperaturni raspon i stabilnost, vlažnost, vibracije poda i klasa čiste sobe ako je primjenjivo. Oni odlučuju o kvaliteti materijala, veličini otvora i da li su potrebni izolacijski nosači.
Interfejs za montažu: obezbedite crteže onoga što se pričvršćuje na nosač i šta podržava vođicu, uključujući pozicije umetanja, tako da granitna komponenta stigne spremna za sklapanje, a ne da joj je potrebno lokalno bušenje nakon isporuke.
Ugradnja, čišćenje i održavanje
Sistem vazdušnih ležajeva je skoro bez održavanja, ali nekoliko navika ga štiti. Držite površinu vodilice pokrivenom dok ne radi kako biste spriječili krhotine i slučajni kontakt. Očistite obrađeni granit blagim deterdžentom ili izopropil alkoholom i krpom koja ne ostavlja dlačice; izbjegavajte agresivna alkalna sredstva za čišćenje koja mogu zatamniti površinu godinama. Nikada ne pomerajte kolica na suvu vodilicu sa isključenim vazduhom, jer čak i jedno zaustavljanje pokretanja pod opterećenjem može ostaviti ravnu tačku na podlozi; koristite funkcije podizanja ili kompenzacije dizajnirane u mašini. Provjeravajte filtere i regulatore prema rasporedu i pratite očitanja otvora ako ih mašina daje, budući da sporo sužavajući razmak često ukazuje na starenje filtera ili površinsku kontaminaciju mnogo prije nego što postane kvar. Uz te navike, granitna vodilica se može ponovo postaviti nakon mnogo godina rada i sistem vratiti na nove performanse, što je jedna od tihih ekonomskih prednosti tehnologije.
Počnite sa svojim teretom i putujte
Ako navodite stepen zračnog ležaja CMM, metrološku platformu ili prilagođenu linearnu motornu mašinu, pošaljite nam gornju kontrolnu listu ili jednostavno opterećenje, hod, ciljeve preciznosti i nacrte interfejsa. Mi proizvodimogranit vazdušni ležajkomponente i usklađene vodilice u kući, i našemjerna mašina granitne komponentelinija pokriva šine, vagone i baze na kojima voze. Naši inženjeri će pregledati vaše zahtjeve, preporučiti raspored jastučića, klasu zazora i ravnost vodiča i vratiti ponudu s rokom isporuke, obično u roku od nekoliko radnih dana. Izrada po narudžbi po vašem crtežu je naša standardna praksa, a pregled crteža je besplatan.