Kada koordinatni mjerni stroj klizi po svom putu bez vidljivog kontakta, bez maziva i bez klizanja, gotovo je sigurno da se vozi na zračnom ležaju, au većini preciznih strojeva površina po kojoj se vozi je granit. Uparivanje lapiranog granita i zraka pod pritiskom tihi je temelj moderne mjeriteljske opreme, poluvodičkih stupnjeva i linearnih motornih platformi. Ovaj vodič objašnjava kako radi zračni ležaj od granita, zašto se u većini primjena daje prednost granitu u odnosu na keramiku, kako se određuju nosivost i krutost, što je potrebno za dovod zraka i kako ga odrediti s praktičnim popisom za odabir.
Kako radi navođenje zračnog smjera
Zračni ležaj zamjenjuje čvrsti klizni kontakt tankim filmom zraka pod pritiskom, tipično debljine nekoliko mikrometara do nekoliko desetaka mikrometara. Zrak se dovodi kroz male otvore ili porozno područje u podlozi ležaja, širi se u razmak između podloge i vodeće površine i izlazi na rubove. Pritisak unutar filma nosi teret, tako da nosač lebdi umjesto da se dodiruje. Budući da nema kontakta metala s metalom, nema statičkog trenja koje treba prevladati na početku gibanja, nema čestica trošenja i nema maziva koje privlači prašinu ili isparava u čistoj prostoriji.
Dva su svojstva filma važna koliko i opterećenje koje nosi. Prvi je usrednjavanje: film premošćuje mikroskopske visoke i niske tokove na površini vodiča, filtrirajući pogreške kratkih valnih duljina tako da korisni teret vidi mnogo glađu putanju od neobrađenog površinskog profila. Drugi je prigušivanje: zračni film raspršuje energiju vibracija, što nadopunjuje prirodno prigušivanje samog granita. Zajedno ovi efekti proizvode kretanje s ravnomjernošću ispod mikrometra i rezolucijom nanometarske skale, što je upravo ono što CMM stupnjevi sa zračnim ležajevima i sustavi optičke inspekcije zahtijevaju.
Zašto granit umjesto čelika ili keramike
Vodilica je polovica zračnog nosivog sustava, a njezina kvaliteta odlučuje o cjelini. Granit donosi tri prednosti. Može se preklopiti do izvanredne ravnosti, rutinski na mikrometarskoj razini na velikim površinama, što zračnom filmu daje stabilan i predvidljiv razmak. Ima visoko unutarnje prigušivanje, tako da kombinirana struktura ne zvoni na način na koji zvoni čelik. I dimenzionalno je smiren: njegovo toplinsko širenje je mali udio čelika i ne korodira, tako da geometrija raspora preživljava godine ciklusa temperature i vlažnog zraka u čistim sobama bez ponovnih radova.
Keramičke vodilice, obično aluminij ili silicij karbid, pojavljuju se u nekim strojevima i imaju pravu snagu. Tvrđi su od granita, podnose veća kontaktna opterećenja gdje se koriste hibridni sustavi s kugličnim zrakom i mogu biti lakši za istu krutost u određenim geometrijama. U praksi se izbor svodi na primjenu. Za većinu CMM i mjeriteljskih platformi, granit je bolji u cijeni po jedinici točnosti, u dostupnom rasponu veličina i u mogućnosti popravka, jer se istrošena ili oštećena granitna vodilica može ponovno postaviti na mjesto, dok keramička vodilica obično znači zamjenu cijele komponente. Keramika ima tendenciju da zaradi svoju premiju tamo gdje dominiraju ekstremna tvrdoća, agresivna okruženja ili vrlo velika ubrzanja.
Nosivost i krutost
Kapacitet opterećenja u zračnom ležaju jednostavno je integrirani pritisak filma preko područja jastučića, umanjen profilom pritiska između dovoda i ruba. Grubi praktični vodič: s tipičnim opskrbnim tlakom od oko 4 do 6 bara i učinkovitim dizajnom jastučića, može se postići učinkoviti tlak filma u rasponu od 1,5 do 3 bara preko područja jastučića, tako da jastučić od 50 x 100 mm nosi reda veličine 75 do 150 kg s marginom. Multi pad kolica izravno dodaju kapacitete.
Krutost je promjena razmaka po jedinici promjene opterećenja, i to je ono što sprječava teret da se ugiba prema vodilici dok se teret pomiče. Krutost filma raste s dovodnim tlakom i s manjim projektiranim razmakom, ali premali razmak čini ležaj osjetljivim na pogreške u ravnosti površine i na čestice. Dobro dizajnirani ležajevi na preklopljenom granitu rade u sredini raspona, kombinirajući značajnu krutost s tolerancijom na kvalitetu površine u stvarnom svijetu. Kada uspoređujete dobavljače, tražite krivulju opterećenja u odnosu na razmak i brojku krutosti filma pri vašem radnom opterećenju, a ne samo broj maksimalnog opterećenja, jer će ležaj koji pluta visoko pri malom opterećenju i roni pri velikom opterećenju to pokazati u vašim podacima o ravnosti.
Zahtjevi za zračni film i dovod zraka
Dizajnerski razmak odabran je tako da odgovara ravnosti vodilice i čistoći zraka. Veći razmaci opraštaju površinske pogreške i čestice, ali smanjuju krutost; precizni strojevi obično rade praznine od blizu 5 do 12 mikrometara na preklopljenom granitu. Zbog toga je ravnost vodiča tako strogo specificirana: film može samo prosječiti pogreške koje su male u odnosu na vlastitu debljinu.
Dovod zraka zahtijeva istu brigu. Tipični zahtjevi su čist, suh zrak od 4 do 8 bara, filtriran na 0,1 mikrometar ili bolje za precizan rad, s dovoljno niskom točkom rosišta da spriječi kondenzaciju u cjevovodima, obično ispod 10 stupnjeva C pri tlaku u cjevovodu. Ulje je neprijatelj: čak i tragovi uljne magle na kraju migriraju u film i talože se na vodilici, tako da su kompresori bez ulja ili koalescentni i ugljeni filtri standardni. Regulatori i spremnici trebaju biti dimenzionirani tako da potrošnja ostane stabilna, jer se valovitost tlaka pojavljuje izravno kao valovitost gibanja na stupnju. Potrošnja ovisi o veličini jastučića i razmaku, od nekoliko litara u minuti za male jastučiće do više od stotinu za velike nosače s više jastučića, tako da bi opskrba trebala biti projektirana od ukupne količine, s redundancijom ili akumulatorom gdje bi neočekivano gašenje omogućilo stroju da se smjesti na svoje vodilice.
Gdje se koriste granitni zračni ležajevi
Ista fizika služi nekoliko obitelji strojeva, a naglasak se razlikuje kod svake od njih.
| Primjena | Što radi zračni ležaj | Zašto granit odgovara |
| CMM i mjerni strojevi | Nosi nosač sonde s ponovljivim kretanjem bez trenja na X i Y tračnicama | Preklopljena ravnost i prigušenje daju ravnost ispod mikrometra tijekom dugog putovanja |
| Mjeriteljski sustavi | Omogućuje referentno kretanje bez pomicanja za optičke i taktilne senzore | Toplinska stabilnost održava kalibraciju valjanom između ponovnih provjera |
| XY faze | Podržava korisni teret na planarnim rasporedima s više ploča s pogonima nanometarske rezolucije | Visoka krutost u kombinaciji s izvrsnom ravnošću na velikim pločama |
| Linearne motorne platforme | Zamjenjuje mehaničke vodilice gdje bi kontakt donio mreškanje i čestice | Nemagnetski, čist i kompatibilan s profilima visokog ubrzanja |
| Oprema za ispitivanje poluvodiča | Postavlja pločice i senzore bez stvaranja ostataka od trošenja | Bez maziva, bez čestica, stabilan u uvjetima čiste sobe |
Popis za praktičan odabir
Prije nego što zatražite ponudu, prođite kroz šest stavki. Potreban im je sat vremena da se pripreme i uštede tjednima ponavljanja.
Opterećenje: navedite masu korisnog tereta, pomak njegovog težišta i je li opterećenje konstantno ili se mijenja tijekom ciklusa. Smjer predopterećenja i dinamičke sile od motora i kabela također spadaju ovdje.
Putovanje i omotnica: navedite potrebni hod u svakoj osi, raspoloživi prostor i položaj tvrdih graničnika i upravljanja kabelom. Duljina vodilice određuje broj i razmak ležajnih ploča.
Zahtjevi točnosti: izrazite ih kao ravnost, ravnost prijeđenog puta, nagib, kotrljanje i skretanje tijekom punog hoda i ponovljivost. Brojevi ovdje određuju specifikaciju lappinga granitnog vodiča.
Opskrba zrakom: potvrdite raspoloživi tlak, točku rosišta i filtraciju na ulazu u stroj te dijeli li se cjevovod s drugom opremom koja bi mogla uzrokovati pad tlaka.
Okruženje: temperaturni raspon i stabilnost, vlažnost, vibracije poda i klasa čistih prostorija ako je primjenjivo. Oni odlučuju o stupnju materijala, veličini razmaka i jesu li potrebni izolacijski nosači.
Sučelje za montažu: pružite nacrte onoga što se pričvršćuje na kolica i što podupire vodilicu, uključujući položaje umetanja, tako da granitna komponenta stigne spremna za sastavljanje umjesto da je potrebno lokalno bušenje nakon isporuke.
Montaža, čišćenje i održavanje
Sustav zračnih ležajeva gotovo da ne zahtijeva održavanje, ali ga štiti nekoliko navika. Neka površina vodilice bude pokrivena kada je u mirovanju kako biste spriječili krhotine i slučajni kontakt. Očistite preklopljeni granit blagim deterdžentom ili izopropilnim alkoholom i krpom koja ne ostavlja dlačice; izbjegavajte agresivna alkalna sredstva za čišćenje koja tijekom godina mogu umrtviti površinu. Nikada nemojte klizati kolicima po suhoj vodilici s isključenim zrakom, jer čak i jedno startno zaustavljanje pod opterećenjem može ostaviti ravno mjesto na podlozi; koristite značajke podizanja ili kompenzacije dizajnirane u stroju. Provjeravajte filtre i regulatore prema rasporedu i gledajte očitanja razmaka ako ih stroj daje, jer razmak koji se polako smanjuje često ukazuje na starenje filtra ili površinsku kontaminaciju mnogo prije nego što postane greška. Uz te navike, granitna vodilica se može ponovno preklopiti nakon mnogo godina rada i sustav vratiti na novu izvedbu, što je jedna od tihih ekonomskih prednosti tehnologije.
Počnite sa svojim teretom i putujte
Ako specificirate stupanj zračnog ležaja CMM-a, mjeriteljsku platformu ili prilagođeni linearni motorni stroj, pošaljite nam gornji popis za provjeru ili jednostavno opterećenje, hod, ciljeve točnosti i crteže sučelja. Mi proizvodimogranitni zračni ležajkomponente i usklađene preklopljene vodilice u kući, i našemjerni stroj granitna komponentalinija pokriva tračnice, kolica i baze po kojima se kreću. Naši inženjeri pregledat će vaše zahtjeve, preporučiti raspored podmetača, klasu razmaka i ravnost vodiča i vratiti ponudu s vremenom isporuke, obično u roku od nekoliko radnih dana. Izrada po narudžbi prema vašem crtežu naša je standardna praksa, a pregled crteža je besplatan.