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光波超精密——精密三坐标气浮轴承

微沟槽节流型气浮轴承

节流器由数个小孔以及微沟槽构成，见图3，也是一种表面复合节流型气浮轴承，这类气浮轴承没有设置腔室，但这种结构存在死容积区。

主要缺点是倾侧刚度差、稳定性和阻尼以及动态性能等方面很差。实践证明：随着气隙高度增加，微沟槽型气浮轴承的承载能力和刚度均迅速下降。对于高速直线机构、或者高频主轴来说，上述问题可能会造成比较严重的后果。 自激振动大。

多孔质材料节流型气浮轴承

这种类型气浮轴承使用的多孔质材料为节流器，理论上可以使空气分配均匀。多孔质材料一般经烧结制成，在实际生产中很难确保孔隙的大小和分布比较均匀，因此表面出气量会出现偏差，气浮轴承各处的性能会有差别，由于烧结材料性能的不确定因素，因此这种气浮轴承不具有互换性。此外，这种类型气浮轴承只能在一定温度范围内使用，因为温度的变化会造成孔隙的变化，且对压缩空气中残留的微量油、水和微颗粒等非常敏感，因为这会对节流i产生很大影响。这种结构同样存在死容积区，因此自激振动也很大。

微孔节流型气浮轴承

节流器由n个微孔构成，见图5，微孔的数量、形状、直径和布置方式经过准确的计算。承载能力、静刚度和侧倾刚度很高且耗气量很低。阻尼高，动态性能非常出色。振动极i小，导向精度很高。

气隙相同时，微孔节流型气浮轴承的承载能力明显高于其它节流类型的气浮轴承；

承载能力相同时，微孔节流型气浮轴承的静刚度明显高于其它节流类型的气浮轴承。

什么是空气轴承？

大多数人在说到轴承时，通常会想到滚珠轴承。在此类轴承中，固定表面和移动表面被一系列润滑滚珠隔离。这些滚珠沿着特殊轨道或滚道运动。也许***i常见的应用，是一个轴在固定的轮毂内旋转，例如汽车或自行车前轮上的驱动轴

在空气轴承中，滚珠由气垫代替。空气轴承***为人熟知的应用之一或许是气垫船。巨大的风扇在气垫船下方吹动空气，通过弹性橡胶 “裙边” 阻止空气的逸出。气垫船下方所产生的高气压能够支撑船体重量，因而使其漂浮在气垫上。巨大的气垫不仅起到支撑船体重量的作用，而且还作为一个软弹簧使船体平稳地漂浮在粗糙的陆地表面或水面上。

可将同样的原理运用于转轴轴承。将高压空气注入转轴和固定轴承之间的空隙中。 该空隙非常小（约为 1% 毫米），从而使得空隙中的空气压力保持不变。而且，这一狭小的空隙也显著降低了气垫的“弹性”，从而使轴非常精i确地固定，即仅可产生低动态偏心。 由于摩擦力很低，轴便可以自由地旋转，而且空气压力可确保转轴不与固定轴承表面相接触。

怎样正确选择轴承？

1. 轴承的调心性能

当轴的中心线与轴承座中心线不同，有角度误差，或因轴的两支承间距较大而轴的刚性较小，容易受力弯曲或倾斜时，可选用具有良好调心性能的调心球或调心滚子轴承，以及外球轴承。此类轴承在轴稍微倾斜或弯曲情况下，能保持正常工作。

轴承调心性能的好坏，与其允许的不同轴度有关，不同轴度值愈大，调心性能愈好。

2. 轴承的刚性

轴承的刚性，是指轴承产生单位变形所需力之大小。滚动轴承的弹性变形很小，在大多数机械中可以不必考虑，但在某些机械中，如机床主轴，轴承刚性则是一个重要因素，一般应选用圆柱和圆锥滚子轴承。因为这两类轴承在承受载荷时，其滚动体与滚道属于点接触，刚性较差。

另外，各类轴承还可以通过预紧，达到增大支承刚性的目的。如角接触球轴承和圆锥滚子轴承，为防止轴的振动，增加支承刚性，往往在安装时预先施加一定的轴向力，使其相互压紧。这里特别指出：预紧量不可过大。过大时，将使轴承摩擦增大，温升增i高，影响轴承使用寿命。

浮主轴利用多孔介质技术?在转子和定子之间形成均匀的气膜层。

气浮主轴具有传统滚动轴承无法达到的精度。只有一个运动部件和零接触，亚微米同步误差运动是标准的，并且异步误差几乎被完全消除了。

与其他精密主轴设计所采用的复杂的磁悬浮或高压油润滑系统不同，气浮主轴将转子悬挂在坚硬的压缩空气层上，提供无摩擦运动而不会增加复杂性，并且由于部件从未接触过，机械磨损得以完全消除。这样可以实现更快的转速和高精度的旋转运动，从而减少中断或减少停机时间。

气浮主轴的耗气量非常低，并且不会消耗孔口气浮轴承技术所消耗的空气。如果因气流以某种方式被***，则多孔介质的逐渐减压会导致无法供气，而无法供气不会损坏轴承或转子的表面，这与孔口气浮轴承的气浮主轴不同，后者通常需要在此类故障后进行完全重建。

应用领域：

气浮主轴技术可用于需要旋转运动的各种应用中。它们可以与其他空气轴承技术结合使用，以提供无限的行进方向。我们的气浮主轴可以实现高精度旋转，而无需部件之间的接触或润滑剂的使用，这意味着在制造过程中减少了维护停机时间。