一款硬盤磁頭驅動臂的加工工藝

徐立華，殷 銘

(蘇州工業職業技術學院精密制造工程系，江蘇 蘇州 215104)

0 引言

目前傳統機械硬盤仍作為一種主要大容量存儲部件被廣泛的應用于各個行業領域。機械硬盤由磁盤片，讀寫磁頭，磁頭控制器，磁頭驅動臂，盤片轉軸，盤片控制電機，數據轉換器，接口，緩存等幾個部分組成。其中磁頭驅動臂是最重要的部件，作為運動部件其控制著讀寫磁頭在5 000轉以上的磁盤上保持不到一個微米的距離在各磁道移動進行數據的讀取和寫入。其精度直接影響著硬盤的正常工作的穩定性和可靠性。如何高效的完成大批量的生產任務需要對零件的加工工藝進行系統的分析和研究。

1 形狀分析

磁頭驅動臂的材料為鋁合金，具有接近甚至超過優質鋼的強度，良好的塑性，可加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，具有良好的加工性能。

圖1 硬盤中的磁頭臂

此磁頭驅動臂主要有Swang hole(2.8孔)、Ship comb hole(1.8 孔)、Tear hole(窗口)、Slug hole、Bearing hole(大孔)、Fantail、Tooling hole、Camel、FCBA、Pad、Ground pin hole、surface、Inside surface、Tubing slot(槽)、Step line等部位組成。

圖2 磁頭驅動臂實體

磁盤驅動臂的整體尺寸比較小但是結構復雜，除了中間的軸承孔以外，幾個孔和槽的尺寸精度要求也很高。加工中機床、刀具或者冷卻液的細微的變化都會導致生產的成品率不太穩定。在以往磁盤驅動臂的生產過程中，某個因素的不穩定甚至會導致批量的廢品出現，因此在生產過程中需要隨時監測切削情況和加工尺寸精度。

圖3 零件的CMM檢測圖

零件尺寸要求比較多，主要包括孔徑、孔深、高度、長度、圓弧、倒角、位置度、垂直度等，總共需要檢測128項尺寸，其中位置度和垂直度對機床設定和機床本身穩定性能要求較高，高度和孔深要求機床震動小，孔徑、長度和圓弧由于刀具磨損，常常會導致不準確。

2 加工工藝

工件的加工批量很大，而體積比較小，要提高生產效率就必須盡可能的提高加工速度。由于工件總厚度是4.49 mm，考慮到夾具在不晃動的情況下所能伸出的最長距離，盡量每次加工更多的產品，在保證質量的情況下提高產量。

圖4 brother TC-31A加工中心

圖5 毛坯材料

為了更大程度的節約成本，毛壞為拉制的型材，在保證能被切到的情況下，盡量減少毛壞用量，考慮到加工次數和夾具的最大伸出長度，最終實驗決定，毛壞總長179.4 mm，總共加工5次，每次加工四片工件，每個工件總厚度4.49 mm，毛壞在被加工完后會有25 mm的余量被作為廢料處理。

工件反正兩面和側面都有需要加工的部分和倒角，共需要裝夾三次才能全部完成。

選擇3臺作為一組進行加工生產。機床為brother TC 31A，具有雙工作臺，在24 h連續加工時節省了大量裝夾和輔助時間，且機床體積小巧，性能穩定，固定方便，振動小、安全系數高。

圖6 夾具的設計

圖7 夾具的使用

充分利用機床工作臺大小每工作臺設計為一次安裝六個夾具，每臺機床放十二個夾具。使用前需要對每個夾具的安裝位置進行嚴格校正，使用時可以使用自制量棒，檢測毛坯最長和最短的極限尺寸，避免加工異常。

3 刀具和切削液

因為工件是大批量生產形狀復雜，很多尺寸要求精度比較高，所以選用了大量定制刀具這樣既保證了尺寸精度又提高了生產效率。在側面槽的銑削時使用的是定制的盤刀，分別加工:Pad、Arm、Fantail、槽、割斷。其中加工Arm槽使用兩把，分別為粗加工和精加工。

圖8 加工用刀具圖

圖9 極壓微乳化切削液

通過Mailkes BC1000極壓微乳化切削液的使用穩定了切削過程，還提高了清潔性、防銹性和中和置換性。

此零件在于批量生產中采用了手工編程完成最精簡的加工路徑已達到較高的生產效率。在加工時使用刀具比較多，為了方便調試和修改，將各刀的走刀路徑放入各子程序中，發生質量問題時，可以方便的找到該問題是哪把刀加工的，找到對應的子程序，進行調整和修改。

4 結論

本文介紹了硬盤磁頭驅動臂的加工工藝通過合理的選擇加工設備、刀具、夾具和相關裝備。通過多次嘗試，確定了合理的加工先后順序，再優化和調整切削參數后提高了機床的加工效率、穩定了加工的質量，為長期大批量生產奠定了堅實的基礎。

圖10 試加工完成的成品

［1］ 何永華.電腦硬盤傳動臂數控加工工藝及專用夾具設計研究［J］.現代制造技術與裝備，2014(2)

［2］ 陳燕.基于不規則零件的加工工藝分析及夾具設計［J］.機床與液壓，2011(14)

［3］ 繆鵬飛，高子良，何永華.基于六點定位法的磁盤驅動臂銑槽專用夾具設計［J］.裝備制造技術，2013(7)

［4］ 馮慧澤，岳彩旭，等.模具加工中刀具的選用［J］.金屬加工，2014(13)

［5］ 戴國洪.NX6.0 CAM數控加工技術［M］.機械工業出版社，2010