Každé mechanické ložisko, bez ohľadu na to, ako dobre vyrobené, má niekde kontakt - guľôčky s obežnými dráhami, hriadeľ s puzdrom, valčeky s koľajnicou. Tento kontakt je miestom, kde presné pohybové systémy strácajú presnosť spôsobmi, ktoré je ťažké eliminovať len vďaka lepšej výrobe. Vzduchové ložiská majú úplne iný prístup: odstráňte kontakt a odstránite väčšinu zdrojov chýb, ktoré s ním prichádzajú. Otázka, ktorú stojí za to položiť, nie je, či je to v princípe pravda -, jednoznačne je -, ale kde je to v skutočnosti natoľko dôležité, aby to odôvodnilo zvýšenú zložitosť a náklady.
S čím v skutočnosti bojujú konvenčné ložiská
Valivé -ložiská - guľôčkového alebo valčekového typu - dosahujú nízke trenie vďaka tvrdeným, presne brúseným kontaktným povrchom, ale „nízke trenie“ nie je „žiadne trenie“ a trenie, ktoré zostáva, nie je dokonale konzistentné. Statické trenie v pokoji je vyššie ako dynamické trenie, keď sa ložisko pohybuje, čo je rozdiel známy ako preklz-kĺzačky, a prejavuje sa ako malá, ale skutočná diskontinuita polohovania vždy, keď etapa začína z pokoja. Pri všeobecnom obrábaní je táto diskontinuita neviditeľná. Pre sub-mikrónové umiestnenie je to merateľný zdroj chyby opakovateľnosti.
Opotrebúvajú sa aj valivé-ložiská. Každá rotácia zahŕňa mikroskopické kontaktné napätie na rozhraní guľôčok-a v priebehu miliónov cyklov toto napätie spôsobuje merateľné opotrebovanie -, ktoré mení predpätie, zavádza vôľu a postupne znižuje opakovateľnosť ložiska, keď je nové. Mazanie pomáha, ale neodstraňuje mechanizmus; je to vlastné tomu, ako ložisko funguje.
Čo sa štrukturálne menia vzduchové ložiská
Vzduchové ložisko oddeľuje pohyblivý prvok od jeho referenčného povrchu tenkým, nepretržite stlačeným filmom vzduchu, zvyčajne s hrúbkou niekoľkých mikrónov. Neexistuje žiadny valivý kontakt, žiadny klzný{1}}prechod medzi statickým a dynamickým trením a - kriticky - žiadny mechanizmus opotrebovania zo samotnej činnosti ložiska, pretože nedochádza k fyzickému kontaktu, ktorý by generoval napätie v kontaktnom bode. Pohyblivý prvok v podstate pláva, obmedzovaný skôr tlakom vzduchu než mechanickým kontaktom.
To prináša dve priame výhody pre presný pohyb. Po prvé, trenie sa stane prakticky zanedbateľným a konzistentným v celom rozsahu pohybu, čím sa odstráni diskontinuita klznej páky-, ktorá obmedzuje opakovateľnosť valivého-prvku pri veľmi jemných polohovacích prírastkoch. Po druhé, pretože nedochádza k opotrebeniu kontaktov, presné charakteristiky vzduchového ložiska zostávajú oveľa konzistentnejšie počas jeho prevádzkovej životnosti ako valivé -ložisko -, čo je významná výhoda pre zariadenia, u ktorých sa očakáva, že budú kalibrované roky nepretržitého používania.
Kde sa referenčný povrch stáva limitujúcim faktorom
Tu je časť, ktorá mení konverzáciu z „vzduchových ložísk verzus konvenčné ložiská“ na niečo konkrétnejšie: vlastná presnosť vzduchového ložiska je len taká dobrá ako referenčný povrch, na ktorom jazdí. Konzistencia vzduchového filmu závisí od rovinnosti a pórovitosti tohto povrchu - akákoľvek zmena povrchu sa premietne priamo do kolísania tuhosti a v konečnom dôsledku do chyby umiestnenia. To je dôvod, prečo sa žula tak dôsledne ukazuje ako referenčný materiálvzduchové ložiskové systémyšpecificky, a nie len vedľajším vzhľadom na technológiu.
Jemná, tesne zložená kryštalická štruktúra Granite vytvára plochý, referenčný povrch s nízkou{0}}poréznosťou, ktorý je rozmerovo stabilný počas pracovnej zmeny, je nemagnetický{1}} a hospodárny na väčších povrchových plochách, ktoré mnohé stoly XY so vzduchovým{2}}nosom a platformy lineárnych motorov vyžadujú. Technológia ložiska a referenčný materiál nie sú v praxi oddelené rozhodnutia -, dobre{5}}navrhnuté vzduchové ložisko na zle špecifikovanom referenčnom povrchu má nižšiu výkonnosť ako priemerné ložisko na vynikajúcom.
Kde vlastne končí obchod-
Nič z toho nerobí vzduchové ložiská tou správnou voľbou pre každú aplikáciu a stojí za to byť v tom priamo. Vzduchové ložiská vyžadujú nepretržitý, čistý a regulovaný prívod vzduchu -, ktorý konvenčné ložiská jednoducho nemajú a ktorý zvyšuje skutočnú infraštruktúru a prevádzkové náklady. Nosnosť na jednotku plochy je vo všeobecnosti nižšia ako ekvivalentné valivé-ložisko, čo znamená, že systémy vzduchových ložísk často potrebujú väčšiu plochu ložiskovej podložky, aby uniesli rovnaké zaťaženie. Pri pohybe na všeobecné-účely, kde nie je požiadavkou riadenia pod-submikrónová opakovateľnosť, zostáva dobre{7}}špecifikovaný systém valivých{8}}prvkov hospodárnejší a mechanicky jednoduchší.
Vzduchové ložiská získavajú svoju prémiu konkrétne v aplikáciách, kde sú skutočnými limitujúcimi faktormi-kĺzanie a dlhodobé{1}}posúvanie-súvisiace s opotrebením{2}}.
Čo je potrebné overiť pred špecifikovaním systému vzduchového ložiska
Pre zákazníkov v oblasti strojárstva, ktorí hodnotia systémy vzduchových ložísk, si referenčný povrch zaslúži rovnakú kontrolu ako samotný hardvér ložiska. Stojí za to sa opýtať priamo: aké údaje o rovinnosti a pórovitosti podporujú uvádzaný žulový alebo keramický referenčný povrch, ako sa táto rovinnosť overuje na celej pracovnej ploche namiesto vzorového kupónu a či má dodávateľ integrované skúsenosti s prispôsobením dizajnu ložiskovej podložky tomuto špecifickému referenčnému povrchu namiesto toho, aby tieto dva považoval za komponenty z nezávislých zdrojov. Obrábame žulové referenčné povrchy pre aplikácie vzduchových ložísk ako súčasť našej presnej granitovej rady a praktické ponaučenie z tejto práce je konzistentné - ložisko priťahuje pozornosť v konverzácii o špecifikáciách, ale povrch, na ktorom jazdí, je rovnako často skutočným limitujúcim faktorom výkonu systému.