一款硬盘磁头驱动臂的加工工艺

徐立华，殷 铭

(苏州工业职业技术学院精密制造工程系，江苏 苏州 215104)

0 引言

目前传统机械硬盘仍作为一种主要大容量存储部件被广泛的应用于各个行业领域。机械硬盘由磁盘片，读写磁头，磁头控制器，磁头驱动臂，盘片转轴，盘片控制电机，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。其中磁头驱动臂是最重要的部件，作为运动部件其控制着读写磁头在5 000转以上的磁盘上保持不到一个微米的距离在各磁道移动进行数据的读取和写入。其精度直接影响着硬盘的正常工作的稳定性和可靠性。如何高效的完成大批量的生产任务需要对零件的加工工艺进行系统的分析和研究。

1 形状分析

磁头驱动臂的材料为铝合金，具有接近甚至超过优质钢的强度，良好的塑性，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，具有良好的加工性能。

图1 硬盘中的磁头臂

此磁头驱动臂主要有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等部位组成。

图2 磁头驱动臂实体

磁盘驱动臂的整体尺寸比较小但是结构复杂，除了中间的轴承孔以外，几个孔和槽的尺寸精度要求也很高。加工中机床、刀具或者冷却液的细微的变化都会导致生产的成品率不太稳定。在以往磁盘驱动臂的生产过程中，某个因素的不稳定甚至会导致批量的废品出现，因此在生产过程中需要随时监测切削情况和加工尺寸精度。

图3 零件的CMM检测图

零件尺寸要求比较多，主要包括孔径、孔深、高度、长度、圆弧、倒角、位置度、垂直度等，总共需要检测128项尺寸，其中位置度和垂直度对机床设定和机床本身稳定性能要求较高，高度和孔深要求机床震动小，孔径、长度和圆弧由于刀具磨损，常常会导致不准确。

2 加工工艺

工件的加工批量很大，而体积比较小，要提高生产效率就必须尽可能的提高加工速度。由于工件总厚度是4.49 mm，考虑到夹具在不晃动的情况下所能伸出的最长距离，尽量每次加工更多的产品，在保证质量的情况下提高产量。

图4 brother TC-31A加工中心

图5 毛坯材料

为了更大程度的节约成本，毛坏为拉制的型材，在保证能被切到的情况下，尽量减少毛坏用量，考虑到加工次数和夹具的最大伸出长度，最终实验决定，毛坏总长179.4 mm，总共加工5次，每次加工四片工件，每个工件总厚度4.49 mm，毛坏在被加工完后会有25 mm的余量被作为废料处理。

工件反正两面和侧面都有需要加工的部分和倒角，共需要装夹三次才能全部完成。

选择3台作为一组进行加工生产。机床为brother TC 31A，具有双工作台，在24 h连续加工时节省了大量装夹和辅助时间，且机床体积小巧，性能稳定，固定方便，振动小、安全系数高。

图6 夹具的设计

图7 夹具的使用

充分利用机床工作台大小每工作台设计为一次安装六个夹具，每台机床放十二个夹具。使用前需要对每个夹具的安装位置进行严格校正，使用时可以使用自制量棒，检测毛坯最长和最短的极限尺寸，避免加工异常。

3 刀具和切削液

因为工件是大批量生产形状复杂，很多尺寸要求精度比较高，所以选用了大量定制刀具这样既保证了尺寸精度又提高了生产效率。在侧面槽的铣削时使用的是定制的盘刀，分别加工:Pad、Arm、Fantail、槽、割断。其中加工Arm槽使用两把，分别为粗加工和精加工。

图8 加工用刀具图

图9 极压微乳化切削液

通过Mailkes BC1000极压微乳化切削液的使用稳定了切削过程，还提高了清洁性、防锈性和中和置换性。

此零件在于批量生产中采用了手工编程完成最精简的加工路径已达到较高的生产效率。在加工时使用刀具比较多，为了方便调试和修改，将各刀的走刀路径放入各子程序中，发生质量问题时，可以方便的找到该问题是哪把刀加工的，找到对应的子程序，进行调整和修改。

4 结论

本文介绍了硬盘磁头驱动臂的加工工艺通过合理的选择加工设备、刀具、夹具和相关装备。通过多次尝试，确定了合理的加工先后顺序，再优化和调整切削参数后提高了机床的加工效率、稳定了加工的质量，为长期大批量生产奠定了坚实的基础。

图10 试加工完成的成品

［1］ 何永华.电脑硬盘传动臂数控加工工艺及专用夹具设计研究［J］.现代制造技术与装备，2014(2)

［2］ 陈燕.基于不规则零件的加工工艺分析及夹具设计［J］.机床与液压，2011(14)

［3］ 缪鹏飞，高子良，何永华.基于六点定位法的磁盘驱动臂铣槽专用夹具设计［J］.装备制造技术，2013(7)

［4］ 冯慧泽，岳彩旭，等.模具加工中刀具的选用［J］.金属加工，2014(13)

［5］ 戴国洪.NX6.0 CAM数控加工技术［M］.机械工业出版社，2010