文 献 综 述
1、研究背景和意义
1.1 课题背景
在现在信息时代下，集成电路已成为现代信息产业和信息社会的基础。而随着集成电路制造技术的飞速发展，集成电路制造技术成为推动国民经济和社会信息化发展最主要的高新技术，也是改造和提升传统产业的核心技术。而由于电子元器件微型化和各类电器功能复杂化,PCB电路板的集成度也越来越高,PCB板上的微细孔也越来越密集。为了提高密集孔的钻削效率和改善微小孔的钻削质量,在PCB微细孔的钻削过程中,常采用空气静压电主轴来钻削。
空气轴承(又称为气浮轴承)指的是用气体(通常是空气，但也有可能是其它气体)作为润滑剂的滑动轴承。而空气静压轴承是以压缩空气通过节流器进入轴承形成压力气膜来起支承作用的，采用变频驱动。工作时压缩气体进入磨具的壳体，通过轴承内的节流器，流入轴承与主轴之间的空隙，形成一层压力气膜，将主轴浮起，通过改变变频电源的频率，可使变频电动机驱动主轴以不同的速度旋转。空气轴承有如下的优缺点：
优点：空气轴承提供极高的径向和轴向旋转精度，由于没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定；空气轴承内部的低剪切力，能够在提供极高转速的同时，将动力损失降到最低，并使产生的热量非常小。转速可以超过300,000转/分钟；使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命；空气主轴精确的、可重复的运动，使得表明光度达到了非常出色的程度；由于没有机械接触、并且供给清洁的空气(没有油和水)，因此轴承的寿命大大延长了；低摩擦，稳定的空气流、和有效的动力传送，使温度上升幅度降到最低；只需要极少的保养，对空气供给和冷却系统的定期检查，就是确保完全可靠性所需完成的全部工作；空气轴承能够支撑很大的负载，所以使得它们能够被应用于很多行业的机械工具中；空气主轴运行时，只产生最小幅度的振动和可闻噪音。
缺点：(1)承载能力小、刚度低。虽然通常可以通过增大承载面积和优化轴承设计参数来解决此问题，但相比滚动轴承支承的电主轴，其承载力、刚度还是偏低，这一缺点限制了其在某些场合的应用。
(2)空气静压轴承的不稳定容易引起主轴系统的不稳定性。由于设计、加工等原因，静压气体轴承一转子系统在外界激励作用下容易失稳。一种是静态不稳定性，即静压气体轴承作为支承器件的实际应用中，常常出现高频率的啸叫，并且使工作轴承失效，即气锤自激振动，这是由气体的可压缩性引起。另一种是动态不稳定性，即在高速旋转时，出现涡动失稳，出现抱轴。设法抑制不稳定性或者避开不稳定区域，始终是气体润滑设计必须重视的课题。
由于上述这些缺点，静压空气轴承在实际应用中具有很大的局限。为了更好地利用空气静压轴承的优点，本文分析空气静压轴承的静态性能并进行优化设计，并在此基础上分析超高速空气静压电主轴的静态特性，最后通过实验研究验证理论分析结果的正确性。本文将对超高速空气静压电主轴的优化设计、提高空气静压电主轴的工作稳定性具有一定的应用价值和科学意义。
1.2 研究现状
