Механичните лагери имат таван, който не могат да преодолеят, независимо колко добре са направени. Сачмени лагери, ролкови лагери, линейни водачи - всички те разчитат на физически контакт някъде по пътя на товара, а физическият контакт означава триене, износване и повторяем, но никога идеално плавен профил на движение. Въздушните лагери заобикалят проблема изцяло, като премахват контакта от уравнението, а гранитът тихо се превърна в една от стандартните референтни повърхности, което прави подхода да работи в прецизен-индустриален мащаб.
Основната физика: филм на въздуха, който върши работата на стоманени топки
Въздушният лагер работи, като принуждава въздух под налягане през пореста или отворна-подложка, създавайки тънка възглавница - обикновено с дебелина няколко микрона - между подложката и референтната повърхност. Товарът се движи изцяло върху този въздушен филм. Няма метал-с-метал или топка-за-състезателен контакт никъде в системата по време на нормална работа, което означава без триене при търкаляне, без приплъзване-приплъзване в началото на движението и никакво механично износване, което в крайна сметка влошава прецизността на конвенционалния лагер през годините на цикличност.
Практическият резултат е по-гладко, по-предвидимо движение, особено при ниска-скорост, висока-прецизност в края на спектъра на движение, където механичните лагери са склонни да се борят най-много. Приплъзване-приплъзване - малкият, рязък преход, който механичният лагер прави между статичното и кинетичното триене, когато започне движението - по същество изчезва с въздушен лагер, тъй като на първо място няма статично триене, което да се преодолява.
Защо еталонната повърхност е толкова важна, колкото лагерната подложка
Въздушният лагер е толкова добър, колкото и повърхността, върху която се движи. Дебелината на въздушния филм трябва да остане постоянна в целия диапазон на движение и всяка промяна в тази празнина - от неравности на повърхността, порьозност или постепенно износване - се показва директно като вариация на твърдостта и грешка при позициониране в системата за движение над него. Това е частта от конструкцията на въздушния лагер, на която се обръща по-малко внимание от самата лагерна подложка и точно там гранитът печели своето място.
Гранитът предлага комбинация от свойства, които отговарят конкретно на тази роля: ниска, постоянна порьозност, когато материалът е правилно получен, фина кристална структура, която се обработва до наистина плоска и стабилна референтна равнина, и стабилност на размерите, която се запазва в продължение на години, вместо да се влошава при продължителната близост на активен въздушен филм. Първокласният черен гранит с плътност от 3100 kg/m³ осигурява тази консистенция по-надеждно от камъка с по-нисък-клас, където променливата порьозност може да въведе вид микро-мащабна неравност на повърхността, която подкопава стабилността на въздушния филм.
Където триенето-свободното движение действително има значение
Въздушни носещи системисе появяват непропорционално в приложения, където грешката,-предизвикана от триене, колкото и малка да е, се превръща в истински проблем с точността. Етапи за-обработване на полупроводникови пластини, високо-прецизни XY таблици и координатни оси на измервателни машини са често срещани примери - всички приложения, при които повторяемостта на позициониране на под-микронно ниво е цялата точка и където вариацията на триенето на конвенционален лагер би била ограничаващият фактор за точността на системата.
Изолацията на вибрациите е второстепенно предимство, което си струва да се спомене. Тъй като няма физически контакт, предаващ механичен шум между движещия се елемент и референтната повърхност, системите с въздушни лагери са склонни да изолират определени видове вибрации по-ефективно от механичните алтернативи - полезни при лазерна обработка и оборудване за оптична проверка, където стабилността на лъча или оптичния път зависи от минимизирането на структурния шум, достигащ до работната повърхност.
Какво ограничава приемането на въздушни лагери, реалистично
Въздушните лагери не са универсална надстройка и си струва да бъдете директни относно компромисите-. Те изискват непрекъснато, чисто, регулирано подаване на въздух - зависимост, която механичните лагери просто нямат, и истинско съображение за надеждност в среди, където качеството на сгъстения въздух не е строго контролирано. Капацитетът на натоварване на единица площ обикновено е по-нисък от сравним механичен лагер, поради което повърхността на въздушния лагер обикновено е по-голяма спрямо превозвания товар. И самата референтна повърхност - независимо дали е гранит или керамика - трябва да бъде произведена и проверена по стандарт, който повечето конвенционални лагерни приложения никога не изискват, което се отразява както на цената, така и на времето за изпълнение.
Практическа бележка от производството на тези повърхности
Ние обработваме гранитни въздушни носещи повърхности като част от нашата продуктова линия за прецизен гранит и повтарящият се урок от тази работа е, че проверката на плоскостта има повече значение, отколкото се признава по време на първоначалния разговор за спецификациите. Повърхност, която е равна на малък пробен купон, не гарантира същата плоскост в цялата работна площ на етап с голям-формат - проверката трябва да се извърши в действителния размер, който се поръчва, а не екстраполиран от по-малък референтен материал. За инженерните екипи, които специфицират система с въздушни лагери, това обикновено е по-последователният въпрос, който трябва да зададат на доставчика, отколкото кой конкретен номер на порьозност се появява в листа с данни: тази повърхност действително ли е измерена плоска в пълния си работен размер, а не само се предполага, че е такава.