Metodo de mecanizado de la ranura del cojinete de aire de tubo de cobre fino
Se forma un patrón de formas de espina en el cojinete de aire. El espesor de resistencia fue de aproximadamente 10 micrones, la velocidad de exploración se mantuvo a 200 micrones por segundo y la potencia de la luz de exposición del láser medida antes de la muestra fue de 65 microwatts. Los 15 conjuntos paralelos de patrones espaciales se forman en un ángulo de más o menos 60 grados con respecto al eje en toda la circunferencia del tubo. Como se muestra en la Fig. 5, los tubos de muestra se fijaron en el centro del bloque de cobre para facilitar la observación y medición de los patrones, y se cortaron desde la dirección axial mediante una máquina de fresado. La vista frontal del patrón se puede ver a través de un microscopio óptico y luego el ancho del patrón se puede medir utilizando un software de medición de ancho calibrado por un dial de medición estándar.
Figura 5. Método de observar el interior de la tubería
En estudios anteriores, el patrón en espiral era bastante sencillo moviendo continuamente el tubo de muestra a una velocidad constante. Por el contrario, muchos patrones discretos deben delinearse para procesar ranuras de espiga. Una vez que aparece el patrón discreto, la exploración de la exposición se debe desactivar con frecuencia. Luego, si la tabla utilizada para escanear la exposición de la muestra deja de funcionar, el láser continuará exponiendo el mismo punto en la muestra. Por este motivo, es necesario utilizar el obturador para agarrar el real adecuado o iniciar y pausar en sincronización con la mesa de trabajo para detener la exposición. Si este no es el caso, el patrón de espacio se contraerá en una elipse o una proyección de tipo coincidencia. Como se muestra en la Figura 6, cuando el obturador de exposición se cierra manualmente solo después de encender y apagar manualmente la mesa antes de comenzar la tabla, el patrón estará sobreexpuesto y la forma real se convertirá en una cabeza coincidente. Por otro lado, cuando la apertura y el cierre del obturador se controlan automáticamente, y la sincronización también es adecuada, el patrón de espacio resultante tiene una buena forma sin salientes, como se muestra en la FIG. Como la muestra de tubo cortado se deforma en la vista frontal de la parte lateral del tubo, como se muestra en la Fig. 8, solo se puede evaluar el ancho de la parte intermedia del patrón de espacio. La figura 9 muestra que el ancho del patrón es uniforme. El patrón tiene un ancho promedio de 24.8 micrones y una desviación de 1.9 micrones en tres direcciones. Se calcularon los valores promedio y de desviación de otras muestras.
Además, evaluamos los surcos de rodamiento grabados posteriormente. El voltaje de grabado fue de 5 voltios y el tiempo de grabado fue de 300 segundos. Como la muestra de tubo que se cortó para observación no se usó para el grabado, procesamos otras muestras para este estudio. La figura 10 muestra una imagen de una ranura de apoyo grabada. Los bordes del patrón de ranura son suaves y de suficiente ancho, como se muestra en la FIG. Luego, se obtuvo un patrón de resistencia que tenía casi uniformidad, y el ancho promedio fue de 28 μm, y la desviación en tres direcciones fue de 2.7 μm. Se calcularon los valores medios y de desviación, incluyendo otras muestras.
Micromaquinado de ranuras en la superficie interna de tubos de cobre fino con cojinete de aire
Imagen 6. Use el patrón de ranura de obturador manual para hacer coincidir la forma de la cabeza
Figura 7. Un patrón desnudo en forma de espiga formado en la superficie interna de un tubo de cobre recubierto con una resistencia. Cuando se usa un obturador automático y la sincronización del interruptor es apropiada, el patrón se vuelve natural.
Figura 8. Diagrama esquemático de los puntos de medición del ancho del patrón.
Figura 9. Distribución del ancho de los patrones de los cojinetes generados en la superficie interna de un tubo de cobre recubierto con un revestimiento resistente
Figura 10. Patrón de rodamiento en espiga formado en la superficie interna del tubo de cobre grabado
Figura 11. Después de grabar el ancho del patrón de distribución del surco del rodamiento
Se evaluó la diferencia en el ancho promedio de los patrones de surco revestidos y grabados con resistencia y la profundidad de grabado fue de aproximadamente 1.6 micrones. En consecuencia, se puede suponer que el progreso del grabado en húmedo es isotrópico y que el corte en un lado es casi igual a la profundidad. Sin embargo, debido a que las muestras utilizadas para la evaluación varían, su profundidad, uniformidad y repetibilidad verdaderas se deben evaluar en detalle en el futuro.
5. Aplicabilidad de los cojinetes de aire.
Para verificar que las muestras de tubo con las ranuras de espiga se pueden usar como manguitos para cojinetes de aire, se maquinan en manguitos y se fijan al eje, como se muestra en la FIG. El eje hueco se inserta en el manguito como un eje fijo, y luego el eje se suspende en la dirección axial por medio de un imán de neodimio. El aire necesario para que el cojinete de aire ingrese al cojinete a través del eje hueco y pequeños orificios. La rotación del eje es la rotación del eje impulsado por el aire. Como se muestra en la Fig. 13, el número de pasadas a través de las costillas del eje se calculó utilizando un fotoacoplador para medir el número de revoluciones. Como se muestra en la Figura 14, el eje aún puede girar suavemente a una velocidad máxima de 21,000 rpm. Se cree que las fluctuaciones adicionales causadas por la alta velocidad de rotación son causadas por el control manual del aire soplado y el error de forma del eje hecho a mano. En contraste, cuando el cojinete de aire no tiene ranuras, se produce un fenómeno de deslizamiento más peligroso, y no se alcanza la velocidad a la que se usa el cojinete de aire.
Por lo tanto, esto demuestra que el rodamiento de aire procesado es muy eficaz. La velocidad del eje depende del peso del propio eje y de la cantidad de fuerza motriz. En el futuro, si es necesario, puede aumentarlos para obtener velocidades más altas.
Aunque el aire utilizado en este rodamiento se suministra a través de un eje hueco, en muchos casos el eje es impulsado por un motor u otra potencia. Por lo tanto, se debe evitar cualquier perturbación del eje causada por la tubería de aire y el sello de suministro de aire.
Además, como se muestra en la Figura 15, si se sopla aire estático en una ranura poco profunda que tiene un tamaño adecuado a través de un pequeño orificio de chorro de aire, el cojinete de aire es suficiente para soportar una carga grande. Dado que la ranura es equivalente a una bolsa de aire durante la operación, el área de contacto total del eje de soporte a través de la presión aumenta considerablemente, lo que mejora considerablemente la capacidad de soporte. Por lo tanto, la litografía interna debe basarse en ejes de alta velocidad y diámetro pequeño que transportan cargas ligeramente pesadas.
Además, en el caso de un cojinete de aire giratorio que está sujeto a cargas en todas las direcciones, es preferible que sea soportado uniformemente por todas las direcciones. Si hay muchas ranuras de espiga en el cojinete de aire, el eje es soportado por todo el aire en el anillo. Además, en el caso del rodamiento en espiga, dado que la ranura se solapa constantemente y se inclina con respecto a la dirección de rotación, la fuerza de soporte no fluctúa.
Figura 12. Rotor manual con cojinete de aire.
Figura 13. Prueba para estudiar el rendimiento de los cojinetes neumáticos procesados.
Figura 14. Comparación de estabilidad de velocidad de ejes con cojinete de aire y cojinete sin aire
Figura 15. La estructura de la ranura del cojinete de aire que puede adaptarse a la carga pesada hacia arriba de todas las partes. La ranura de la espiga debe colocarse como una bolsa de presión estática
El manguito o el anillo exterior están en un lado, no en el lado del eje.
6. Conclusión
Este artículo estudia la aplicabilidad de la litografía interna en el procesamiento de cojinetes de aire. Los surcos de espiga formados con éxito no tienen proyecciones finales y el ancho del patrón es casi uniforme. Cuando el eje equipado con el cojinete de aire interno gira alrededor de un eje hueco que puede ser impulsado en el aire de accionamiento, la velocidad del eje puede alcanzar hasta 21,000 rpm sin deslizamiento. Los resultados muestran que la combinación de litografía interna y grabado electrolítico es muy efectiva para procesar cojinetes de aire.
Figura 5. Método de observar el interior de la tubería
En estudios anteriores, el patrón en espiral era bastante sencillo moviendo continuamente el tubo de muestra a una velocidad constante. Por el contrario, muchos patrones discretos deben delinearse para procesar ranuras de espiga. Una vez que aparece el patrón discreto, la exploración de la exposición se debe desactivar con frecuencia. Luego, si la tabla utilizada para escanear la exposición de la muestra deja de funcionar, el láser continuará exponiendo el mismo punto en la muestra. Por este motivo, es necesario utilizar el obturador para agarrar el real adecuado o iniciar y pausar en sincronización con la mesa de trabajo para detener la exposición. Si este no es el caso, el patrón de espacio se contraerá en una elipse o una proyección de tipo coincidencia. Como se muestra en la Figura 6, cuando el obturador de exposición se cierra manualmente solo después de encender y apagar manualmente la mesa antes de comenzar la tabla, el patrón estará sobreexpuesto y la forma real se convertirá en una cabeza coincidente. Por otro lado, cuando la apertura y el cierre del obturador se controlan automáticamente, y la sincronización también es adecuada, el patrón de espacio resultante tiene una buena forma sin salientes, como se muestra en la FIG. Como la muestra de tubo cortado se deforma en la vista frontal de la parte lateral del tubo, como se muestra en la Fig. 8, solo se puede evaluar el ancho de la parte intermedia del patrón de espacio. La figura 9 muestra que el ancho del patrón es uniforme. El patrón tiene un ancho promedio de 24.8 micrones y una desviación de 1.9 micrones en tres direcciones. Se calcularon los valores promedio y de desviación de otras muestras.
Además, evaluamos los surcos de rodamiento grabados posteriormente. El voltaje de grabado fue de 5 voltios y el tiempo de grabado fue de 300 segundos. Como la muestra de tubo que se cortó para observación no se usó para el grabado, procesamos otras muestras para este estudio. La figura 10 muestra una imagen de una ranura de apoyo grabada. Los bordes del patrón de ranura son suaves y de suficiente ancho, como se muestra en la FIG. Luego, se obtuvo un patrón de resistencia que tenía casi uniformidad, y el ancho promedio fue de 28 μm, y la desviación en tres direcciones fue de 2.7 μm. Se calcularon los valores medios y de desviación, incluyendo otras muestras.
Micromaquinado de ranuras en la superficie interna de tubos de cobre fino con cojinete de aire
Imagen 6. Use el patrón de ranura de obturador manual para hacer coincidir la forma de la cabeza
Figura 7. Un patrón desnudo en forma de espiga formado en la superficie interna de un tubo de cobre recubierto con una resistencia. Cuando se usa un obturador automático y la sincronización del interruptor es apropiada, el patrón se vuelve natural.
Figura 8. Diagrama esquemático de los puntos de medición del ancho del patrón.
Figura 9. Distribución del ancho de los patrones de los cojinetes generados en la superficie interna de un tubo de cobre recubierto con un revestimiento resistente
Figura 10. Patrón de rodamiento en espiga formado en la superficie interna del tubo de cobre grabado
Figura 11. Después de grabar el ancho del patrón de distribución del surco del rodamiento
Se evaluó la diferencia en el ancho promedio de los patrones de surco revestidos y grabados con resistencia y la profundidad de grabado fue de aproximadamente 1.6 micrones. En consecuencia, se puede suponer que el progreso del grabado en húmedo es isotrópico y que el corte en un lado es casi igual a la profundidad. Sin embargo, debido a que las muestras utilizadas para la evaluación varían, su profundidad, uniformidad y repetibilidad verdaderas se deben evaluar en detalle en el futuro.
5. Aplicabilidad de los cojinetes de aire.
Para verificar que las muestras de tubo con las ranuras de espiga se pueden usar como manguitos para cojinetes de aire, se maquinan en manguitos y se fijan al eje, como se muestra en la FIG. El eje hueco se inserta en el manguito como un eje fijo, y luego el eje se suspende en la dirección axial por medio de un imán de neodimio. El aire necesario para que el cojinete de aire ingrese al cojinete a través del eje hueco y pequeños orificios. La rotación del eje es la rotación del eje impulsado por el aire. Como se muestra en la Fig. 13, el número de pasadas a través de las costillas del eje se calculó utilizando un fotoacoplador para medir el número de revoluciones. Como se muestra en la Figura 14, el eje aún puede girar suavemente a una velocidad máxima de 21,000 rpm. Se cree que las fluctuaciones adicionales causadas por la alta velocidad de rotación son causadas por el control manual del aire soplado y el error de forma del eje hecho a mano. En contraste, cuando el cojinete de aire no tiene ranuras, se produce un fenómeno de deslizamiento más peligroso, y no se alcanza la velocidad a la que se usa el cojinete de aire.
Por lo tanto, esto demuestra que el rodamiento de aire procesado es muy eficaz. La velocidad del eje depende del peso del propio eje y de la cantidad de fuerza motriz. En el futuro, si es necesario, puede aumentarlos para obtener velocidades más altas.
Aunque el aire utilizado en este rodamiento se suministra a través de un eje hueco, en muchos casos el eje es impulsado por un motor u otra potencia. Por lo tanto, se debe evitar cualquier perturbación del eje causada por la tubería de aire y el sello de suministro de aire.
Además, como se muestra en la Figura 15, si se sopla aire estático en una ranura poco profunda que tiene un tamaño adecuado a través de un pequeño orificio de chorro de aire, el cojinete de aire es suficiente para soportar una carga grande. Dado que la ranura es equivalente a una bolsa de aire durante la operación, el área de contacto total del eje de soporte a través de la presión aumenta considerablemente, lo que mejora considerablemente la capacidad de soporte. Por lo tanto, la litografía interna debe basarse en ejes de alta velocidad y diámetro pequeño que transportan cargas ligeramente pesadas.
Además, en el caso de un cojinete de aire giratorio que está sujeto a cargas en todas las direcciones, es preferible que sea soportado uniformemente por todas las direcciones. Si hay muchas ranuras de espiga en el cojinete de aire, el eje es soportado por todo el aire en el anillo. Además, en el caso del rodamiento en espiga, dado que la ranura se solapa constantemente y se inclina con respecto a la dirección de rotación, la fuerza de soporte no fluctúa.
Figura 12. Rotor manual con cojinete de aire.
Figura 13. Prueba para estudiar el rendimiento de los cojinetes neumáticos procesados.
Figura 14. Comparación de estabilidad de velocidad de ejes con cojinete de aire y cojinete sin aire
Figura 15. La estructura de la ranura del cojinete de aire que puede adaptarse a la carga pesada hacia arriba de todas las partes. La ranura de la espiga debe colocarse como una bolsa de presión estática
El manguito o el anillo exterior están en un lado, no en el lado del eje.
6. Conclusión
Este artículo estudia la aplicabilidad de la litografía interna en el procesamiento de cojinetes de aire. Los surcos de espiga formados con éxito no tienen proyecciones finales y el ancho del patrón es casi uniforme. Cuando el eje equipado con el cojinete de aire interno gira alrededor de un eje hueco que puede ser impulsado en el aire de accionamiento, la velocidad del eje puede alcanzar hasta 21,000 rpm sin deslizamiento. Los resultados muestran que la combinación de litografía interna y grabado electrolítico es muy efectiva para procesar cojinetes de aire.
