Trục chính CNC chạy ở tốc độ hàng chục nghìn vòng/phút sẽ đặt ổ trục không khí vào một trường hợp ứng suất khác về cơ bản so với trục CMM chuyển động chậm. Tốc độ quay, tiếp xúc với chất làm mát, cắt-nhiệt sinh ra và ô nhiễm chip kim loại đều là một phần của môi trường vận hành theo cách đơn giản là chúng không dành cho giai đoạn đo lường di chuyển qua sàn phòng thí nghiệm được kiểm soát. Đây là bối cảnh mà vòng bi khí gốm đạt được - ưu việt không phải như một bản nâng cấp chung so với các vật liệu khác mà là câu trả lời cho một tập hợp các điều kiện vận hành cụ thể mà-trục gia công siêu chính xác thực sự phải đối mặt.
Tại sao ứng dụng trục chính lại là một vấn đề khác so với các giai đoạn đo lường
Ổ trục không khí trên trục CMM hoạt động trong môi trường tương đối lành tính - không khí trong phòng sạch, tốc độ vừa phải, rủi ro ô nhiễm tối thiểu. Vòng bi trục chính trong hệ thống CNC siêu chính xác-hoạt động ở tốc độ quay có thể vượt quá hàng chục nghìn vòng/phút, tạo ra nhiệt thực từ cả động cơ trục chính và chính quá trình cắt, đồng thời nằm đủ gần khu vực cắt mà sương mù chất làm mát và hạt kim loại mịn thường xuyên xuất hiện chứ không phải là rủi ro không thường xuyên.
Điều này thay đổi những đặc tính vật chất nào thực sự quan trọng. Kiểm soát độ xốp, rất quan trọng đối với tiếng ồn định vị của ổ trục đo lường, vẫn quan trọng ở đây - nhưng độ cứng, khả năng kháng hóa chất đối với chất lỏng cắt và độ ổn định nhiệt dưới tải nhiệt thực trở nên quan trọng bằng hoặc quan trọng hơn, do bề mặt ổ trục bị suy giảm do tiếp xúc với chất làm mát hoặc mài mòn dạng hạt là mối đe dọa trực tiếp đến độ chính xác khi cắt của máy chứ không chỉ là sự trôi chậm trong tham chiếu đo lường.
Độ cứng như một biện pháp phòng chống ô nhiễm, không chỉ chống mài mòn
Vật liệu gốm, đặc biệt là alumina và cacbua silic, có độ cứng cao hơn đáng kể so với đá granit và trong ứng dụng trục chính, lợi thế về độ cứng đó có chức năng đặc biệt như khả năng chống nhiễm bẩn. Việc cắt kim loại chắc chắn sẽ tạo ra các hạt mịn và thậm chí với việc loại bỏ và lọc phoi hiệu quả, một số chất gây ô nhiễm sẽ lan đến vùng chịu lực trong suốt thời gian vận hành của máy. Bề mặt chịu lực mềm hơn - đá granit bao gồm - dễ bị mài mòn mịn từ hạt đó hơn bề mặt gốm cứng và mài mòn trên bề mặtbề mặt chịu lựclàm suy giảm tính nhất quán của khe hở không khí quyết định độ chính xác định vị.
Điều này quan trọng hơn đối với thời gian vận hành của máy so với ngày đầu tiên. Bề mặt ổ trục chống mài mòn giữ được các đặc tính độ xốp và độ phẳng ban đầu lâu hơn, nghĩa là độ chính xác định vị của trục xoay giảm chậm hơn qua nhiều năm sử dụng sản xuất -, đây là sự cân nhắc chi phí thực sự khi so sánh với giá trả trước cao hơn của gốm.
Kháng hóa chất đối với chất lỏng cắt
Chất lỏng cắt và chất làm mát hiện đại được pha chế về mặt hóa học để bôi trơn và quản lý nhiệt, không tương thích với các bề mặt tham chiếu ổ trục và việc tiếp xúc nhiều lần trong nhiều năm hoạt động có thể ảnh hưởng đến một số vật liệu nhiều hơn những vật liệu khác. Gốm sứ nói chung có tính trơ về mặt hóa học đối với các chất làm mát hóa học phổ biến trong gia công chính xác, chống lại kiểu suy thoái bề mặt dần dần mà việc tiếp xúc với chất lỏng kéo dài có thể tạo ra trên các vật liệu ít kháng hóa chất hơn. Đây là một lợi thế hẹp hơn, cụ thể hơn so với khả năng chống ăn mòn nói chung - đó là về việc duy trì tính toàn vẹn bề mặt ổ trục, đặc biệt là trong môi trường chất lỏng mà trục chính làm việc thực tế gặp phải.
Hành vi nhiệt dưới tải cắt thực
Vòng bi trục chính chịu tải nhiệt thực sự từ hai nguồn đồng thời - quá trình tạo nhiệt của chính động cơ trục chính và năng lượng nhiệt từ chính quá trình cắt, được dẫn trở lại thông qua cụm dụng cụ và trục chính. Đặc biệt, cacbua silic mang lại khả năng dẫn nhiệt gần hơn với một số kim loại, cho phép bề mặt mang SiC tản nhiệt này hiệu quả hơn so với độ dẫn nhiệt tương đối thấp hơn của đá granite. Độ dẫn nhiệt vừa phải hơn của Alumina vẫn vượt trội hơn hầu hết các tùy chọn bề mặt không{3}}gốm sứ cho cấu hình tải nhiệt cụ thể này, mặc dù việc lựa chọn giữa SiC và alumina phụ thuộc vào các yêu cầu cơ học và nhiệt thực tế của thiết kế trục xoay.
Nơi nào chất lượng gốm sứ cao cấp là hợp lý và nơi nào không
Đây không phải là lập luận cho rằng mọi trục CNC đều cần vòng bi gốm. Trục-có mục đích chung chạy ở tốc độ vừa phải, không tiếp xúc với vùng-cắt trực tiếp hoặc chịu tải nhiệt cực cao, thường hoạt động hoàn hảo trên các ổ trục không khí bằng đá granit với chi phí thấp hơn đáng kể. Vỏ gốm được tăng cường đặc biệt khi tốc độ quay, tải nhiệt và khả năng tiếp xúc với chất bẩn làm tăng các ứng dụng trục xoay tốc độ - cao-, quy trình gia công bán dẫn hoặc quang học có độ chính xác cực cao và các trục hoạt động gần trực tiếp với vùng cắt là nơi các đặc tính cụ thể của vật liệu giải quyết điều kiện vận hành thực tế chứ không phải điều kiện lý thuyết.
Những điều cần xác minh trước khi chỉ định vòng bi trục chính bằng gốm
Đối với các ứng dụng CNC có độ chính xác cực cao-xem xét vòng bi khí bằng gốm, cần xác nhận loại gốm - alumina hoặc cacbua silic - nào thực sự phù hợp với đặc tính nhiệt và nhiễm bẩn của ứng dụng, vì hai vật liệu này giải quyết các vấn đề khác nhau và chỉ định sai vật liệu sẽ lãng phí chi phí cao hơn mà không mang lại lợi ích mong muốn. Bạn cũng nên yêu cầu nhà cung cấp cung cấp dữ liệu về độ xốp và độ cứng cụ thể cho loại vật liệu được trích dẫn và liệu họ có kinh nghiệm gia công lớp hoàn thiện bề mặt từ gốm đến cấp ổ trục-ở kích thước làm việc thực tế được yêu cầu hay không. - bề mặt ổ trục thường nhỏ hơn và đòi hỏi dung sai cao hơn so với các bộ phận bằng gốm-có mục đích chung và kinh nghiệm sản xuất cụ thể đó quan trọng hơn chỉ riêng khả năng gia công gốm nói chung.