專利名稱：磁力線束加工方法及裝置和托架部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于鋁、不銹鋼、合成樹脂等非磁性體制成的精密部件的制造的磁力線束加工，特別是涉及對具有寬度狹小的狹縫的工件表面從外面到內(nèi)部，進(jìn)行去毛刺、研磨和清洗等加工的磁力線束加工。
過去，對鋁等非磁性體制成的精密部件的內(nèi)部和手不能到達(dá)的面的去毛刺作業(yè)極為困難。例如，通過模鑄成型或擠壓成型或拉拔成型制作鋁部件，模鑄成型毛刺少但容易造成“孔”，僅能用于低品質(zhì)的部件。因此，計(jì)算機(jī)用的硬磁盤驅(qū)動器(HDD)的磁頭所用托架部件，這種必需微米級加工精度的精密部件，即使判斷產(chǎn)生毛刺較多，對由擠壓成型或拉拔成型形成的毛坯切削加工的方法很多。
圖14是上述磁頭臂部件的透視圖，托架部件1的結(jié)構(gòu)包括，基部1a、沿此基部1a平行延伸切削加工成梳狀的多個板部(臂部)1b，在板部1b之間形成多個狹縫1f。在所述基部1a形成支承軸孔1c的同時(shí)，在從平面看形成近似三角形的各板部1b的尖端部位，通過切削加工形成用于安裝磁頭的磁頭安裝孔1d和使板部1b重量輕化的開口1e。由此，構(gòu)成多個臂部1b在HDD的多個磁盤之間伸出地移動，磁頭讀取磁盤的信息。在各板部1b或孔1c、1d、開口1e的角部位由于因切削而產(chǎn)生毛刺，所以如果原樣組裝，則存在毛刺與磁盤接觸會損傷磁盤面，毛刺夾持在磁盤和磁頭之間，切削屑落在磁盤上，使磁盤和磁頭破損等問題，必須確實(shí)地進(jìn)行去毛刺和倒刺。再有，在之后的硬磁盤組裝工序中存在板部1b上附著有被膜或異物的情況，必須把這種被膜或異物確實(shí)地清洗去除。
但是，上述托架部件1的情況現(xiàn)狀是，在梳狀板部1b內(nèi)部的孔1c、1d和開口1e的角部位產(chǎn)生的去毛刺，由于加工工具不能進(jìn)入內(nèi)部所以難以自動化，不得不進(jìn)行較多的手工刷掃，僅為了精密處理就需要較多的加工成本。而且，即使在使用人工的手工作業(yè)的去毛刺方法中，對于構(gòu)成復(fù)雜的上述托架部件1的內(nèi)部，存在不能進(jìn)行加工處理的情況，為此不得不對托架部件1的構(gòu)造做簡單化改變，從而產(chǎn)生妨礙托架部件1的小型化、重量輕化的問題。這種狀況不僅存在于上述托架部件1，而且在對具有寬度狹小的外部狹縫、內(nèi)部具有開口部或者孔的精密部件進(jìn)行表面加工或者表面處理的情況也存在，存在妨礙各種產(chǎn)品的制造可能性的問題。
再有，對于這種毛刺可考慮采用電解研磨和噴丸、或者超聲波研磨等方法，但是存在以微米精度制作的部件原形狀崩毀的問題．另一方面，在磁場下對工件(加工對象物)研磨處理的技術(shù)，例如由特公昭57-1389號公報(bào)可了解。但是，由于該方式未考慮工件是非磁性體的情況而采用強(qiáng)磁性研磨材料，所以存在對鋁等較柔軟工件表面有損傷的問題。而且，由于在強(qiáng)磁性研磨材料中對工件側(cè)有振動，對工件施加強(qiáng)力作用，所以存在難以保持工件的問題。特別是在自動加工大量工件的情況下，在使工件離合自由而且可強(qiáng)力保持的裝置方面存在困難。再有，對圖14所示托架部件1研磨時(shí)，上述方式由于工件僅在上下方向振動，所以存在梳狀板部1b的內(nèi)部孔1 c、1c和開口1e的角部位產(chǎn)生去毛刺困難的問題。
本發(fā)明是為了解決上述已有問題，其第一目的在于提供一種磁力線束加工方法，在工件限于非磁性體的情況，著眼于磁力線象X射線一樣自由地通過工件內(nèi)部，由透過的磁力線保持磁性刷，對工件作用磁性力，對于從外到內(nèi)具有狹窄狹縫的工件，可以進(jìn)行高精度而且高效率的工件表面去毛刺、研磨和清洗等加工，而且易于自動化。
而且，第二目的在于提供一種磁力線束加工方法及其裝置，在工件內(nèi)部的應(yīng)加工處確定目標(biāo)，可以高精度而且高效率地進(jìn)行工件表面去毛刺、研磨和清洗。
再有，第三目的在于利用上述磁力線束加工方法，獲得硬磁盤驅(qū)動器用托架部件。
為了解決上述目的，提供本發(fā)明的磁力線束加工方法，其特征在于，作為在磁極之間形成的磁場下保持磁性研磨材料、形成磁性刷的狀態(tài)，把具有狹窄狹縫的非磁性體的工件配置在該磁性刷中，通過所述磁極和工件的相對振動，加工狹縫表面。
本發(fā)明的磁力線束加工裝置，其特征在于包括，與振動發(fā)生機(jī)構(gòu)連接的磁極單元23，在該磁極單元上間隔配置的至少一對磁極3、4，插入一對磁極之間形成磁性刷5的磁性研磨材料，在該磁性刷中利用保持裝置保持的非磁性體構(gòu)成的工件1，該工件外面形成的狹窄狹縫1f，所述工件內(nèi)部形成開口部位1e或孔1d，利用所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)在磁性刷中產(chǎn)生振動、加工工件表面。
根據(jù)本發(fā)明，從外到內(nèi)具有狹窄狹縫、在內(nèi)部具有開口部位或者孔的工件，如果是鋁、不銹鋼、合成樹脂等非磁性材料，由于磁力線可自由地透過工件，所以無論工件形狀、構(gòu)造如何均可以幾乎不受影響地進(jìn)行處理。而且，由于是在磁性研磨材料中發(fā)生相對振動從而加工工件表面，所以可以進(jìn)行高精度而且高效率的去毛刺、研磨和清洗等表面加工，而且去毛刺易于自動化。
而且，在通常的加工和處理中，必須固定切削用的車刀或研磨工具等進(jìn)行操作，但是由于在本發(fā)明中代替這些的是在磁場中磁性地保持由弱磁性體制成的磁性研磨材料，不需要固定或設(shè)置。這樣，本發(fā)明的磁力線束加工裝置，作為對近年來越發(fā)復(fù)雜化、小型化的精密部件進(jìn)行表面加工或者表面處理的方法，是極為有效的。
根據(jù)權(quán)利要求7～9記載的本發(fā)明，可以簡化振動機(jī)構(gòu)，同時(shí)可以減低振動噪音。根據(jù)權(quán)利要求10記載的本發(fā)明，可以提供更復(fù)雜的振動。
根據(jù)權(quán)利要求11記載的本發(fā)明，可以利用經(jīng)預(yù)先加工形成的支承孔，由機(jī)械手穩(wěn)固地保持工件。
根據(jù)權(quán)利要求12記載的本發(fā)明，由于使用弱磁性體的針作為磁性研磨材料，所以對精密部件的表面精度無影響，可以進(jìn)行去毛刺、研磨、清洗，同時(shí)可以防止磁性研磨材料在磁極里側(cè)蔓延。而且，由于使弱磁性體的磁性研磨材料這一方振動，所以可以把工件內(nèi)部應(yīng)加工之處確定為目標(biāo)，高精度而且高效率地進(jìn)行工件表面的去毛刺、研磨和清洗。
根據(jù)權(quán)利要求13的本發(fā)明，通過對工件施加高頻振動，可以更高度地進(jìn)行工件表面的去毛刺、研磨和清洗等加工。
根據(jù)權(quán)利要求14的本發(fā)明，由于工件的加工表面相對于磁極產(chǎn)生的磁場方向做三維變化，對于手或通常工具不能到達(dá)之處例如狹縫內(nèi)部、孔的內(nèi)部、平行配置的板表面等，可以不增加成本地容易進(jìn)行加工。
根據(jù)權(quán)利要求15的本發(fā)明，利用磁性刷的限制構(gòu)件，可以防止在對置的磁極之間插入的磁性研磨材料在相反側(cè)方向蔓延，使磁性刷經(jīng)常排列于磁極之間。
根據(jù)權(quán)利要求16、17的本發(fā)明，由于可在垂直于磁力線方向的方向改變磁場強(qiáng)度，所以可提高加工效率。
根據(jù)權(quán)利要求18的本發(fā)明，由于被研磨的工件的切屑被油或液體清洗除去，所以可使磁性刷經(jīng)常保持穩(wěn)定狀態(tài)。
圖1是本發(fā)明的磁力線束加工裝置的第一實(shí)施例的整體透視圖。
圖2是圖1的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)的剖視圖。
圖3是圖1的磁極單元，圖3(A)是剖視圖，圖3(B)是沿圖3(A)的B-B線的箭頭方向的剖視圖。
圖4是圖1的機(jī)械手20保持用的勾爪35，圖4(A)、(B)是軸向剖視圖，圖4(C)是沿圖4(B)的C-C線的箭頭方向的剖視圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的磁力線束加工方法的模式圖，圖5(A)是俯視圖，圖5(B)是沿圖5(A)的B-B線的箭頭方向的剖視圖。
圖6(A)是接續(xù)圖5用于說明加工方法的與圖5(B)相同的剖視圖，圖6(B)是圖6(A)的一部分放大剖視圖。
圖7是用于說明本發(fā)明的磁力線束加工方法的其它例的模式圖。
圖8是用于說明本發(fā)明中的工件表面和磁性研磨材料的作用的圖。
圖9是表示圖3的實(shí)施例的磁場強(qiáng)度變化的模式圖。
圖10是展示本發(fā)明其它實(shí)施例的模式圖。
圖11是用于說明圖10的實(shí)施例中工件表面和磁性研磨材料的作用的圖。
圖12是展示本發(fā)明其它實(shí)施例的磁極模式圖。
圖13是展示本發(fā)明其它實(shí)施例的磁極模式圖。
圖14是展示本發(fā)明適用的工件一例的透視圖。
圖15是展示本發(fā)明的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)其它實(shí)施例的全體構(gòu)成的俯視圖。
圖16是沿圖15的A-A線的箭頭方向的剖視圖。
圖17是圖16的凸輪的變形例的圖。
圖18是用于說明圖15～圖16的實(shí)施例作用的圖。
圖19展示了本發(fā)明的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)其它實(shí)施例，圖(A)是側(cè)視圖，圖(B)是正視圖。
圖20是本發(fā)明的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)其它實(shí)施例的側(cè)視圖。
以下，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是本發(fā)明的磁力線束加工裝置的第1實(shí)施例的整體透視圖。圖1中，本發(fā)明的磁力線束加工裝置，其構(gòu)成基本上包括，機(jī)械手20、配設(shè)在臺架50上的電動機(jī)21、振動發(fā)生機(jī)構(gòu)22、多個(圖中是3臺)磁極單元23和裝有粗研磨用磨料的尼龍刷群24。所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)22具有，固定于臺架50上的軸承25、25，在軸承25、25之間被自由旋轉(zhuǎn)地樞軸支承的、與電動機(jī)21連接的旋轉(zhuǎn)軸26，固定于旋轉(zhuǎn)軸26上的多個偏心凸輪27，通過軸承19裝于偏心凸輪27的工作板28，與此工作板28連接的滑動桿29，利用偏心凸輪27把旋轉(zhuǎn)軸26的旋轉(zhuǎn)變換為滑動桿29的往復(fù)運(yùn)動。
所述各磁極單元23具有，基臺30，在基臺30上相對設(shè)置的一對磁極支承部件31，在此磁極支承部件31上相對設(shè)置的具有不同極生的磁極3(例如N極)和磁極4(例如S極)?；_30在設(shè)置于臺架50上的導(dǎo)軌32上自由滑動地配設(shè)，同時(shí)與各滑動桿29連接，由此形成磁極單元23振動的結(jié)構(gòu)。在磁極3、4之間插入弱磁性體的針制成的磁性研磨材料，由此使磁極3和磁極4之間的磁力線彎曲，形成由弱磁性體制成的磁性研磨材料排列成的磁性刷(下述)。而且，在磁極單元23的上部配設(shè)清洗或加工用液體噴嘴16(圖中只展示了1個噴嘴，但在各磁極單元上都配設(shè))，向磁極單元23內(nèi)噴射油或者液體，從磁性刷中除去研磨后的切屑粉。
在所述機(jī)械手20的回轉(zhuǎn)臂33上可回轉(zhuǎn)地安裝工件保持爪35，工件1(例如圖14的磁頭臂部件1)在此工件保持爪35上可離合地安裝、保持著，在回轉(zhuǎn)臂33的基部安裝基于超聲波或者高頻振動裝置36。圖中只展示了1臺機(jī)械手，但是在磁極單元23的周圍至少設(shè)置與磁極單元的數(shù)量相同的多臺。本發(fā)明中不一定必須使用機(jī)械手，也可以采用可自由離合地保持工件的保持裝置。
圖2是圖1的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)22的剖視圖。在旋轉(zhuǎn)軸26上固定偏心凸輪27，在此偏心凸輪27上固定軸承19的內(nèi)圈19a，在工作板28上利用螺釘18固定軸承19的外圈19b。利用偏心凸輪27、軸承19把旋轉(zhuǎn)軸26的旋轉(zhuǎn)變換成滑動桿29的往復(fù)運(yùn)動。但是，本發(fā)明中由于是利用偏心凸輪27變換成滑動桿29的往復(fù)運(yùn)動，所以滑動桿29的頂端部位的往復(fù)運(yùn)動，除了在X方向的水平振動分量，還有Z方向的微小垂直振動分量和Y方向(圖1)的微小水平振動分量，是三維振動。除此之外，也可以使臺架50做水平振動或者三維振動。
圖3展示了圖1的磁極單元23，圖3(A)是剖視圖，圖3(B)是沿圖3(A)的線B-B的箭頭方向的剖視圖。在基臺30上設(shè)置具有樞軸37a的托座37，回轉(zhuǎn)銷38樞軸支承樞軸37a上，滑動桿29與回轉(zhuǎn)銷38連接，形成上述滑動桿29的頂端部位可做橢圓運(yùn)動。在基臺30的下面設(shè)置導(dǎo)座部件39，通過軸承17使導(dǎo)座部件39滑動自由地裝載在導(dǎo)軌32上。在對置的磁極支承部件31上固定磁軛40、磁極3、4。
磁極3、4分別由矩形的2個磁極3a和3b、4a和4b層疊而構(gòu)成，如圖3(B)所示，按與一個磁極3a相對另一個磁極3b旋轉(zhuǎn)45度的位置固定。磁極4a、4b與此相同，這樣，對置的磁極3a和4a以及3b和4b保持不同極性(N極和S極)地配置。在磁軛40、磁極3、4的外周固定磁性刷限制板41。此磁性刷限制板41由非磁性體制成，形成覆蓋磁軛40、磁極3、4外周的外周部41a，和從外周部位上下左右擴(kuò)展的限制部41b。此限制部41b用于防止在對置的磁極3、4之間插入的磁性研磨材料在相反側(cè)方向蔓延，同時(shí)防止磁性刷向磁極3、4之間的外部擴(kuò)展，使磁性刷經(jīng)常在磁極3、4之間排列。而且，如果限制部41b為近似半球狀或者碗狀則可提高磁性刷的限制效果。
圖4展示了圖1的機(jī)械手20的保持用爪35，圖4(A)、(B)是軸向剖視圖，圖4(C)是沿圖4(B)的線C-C的箭頭方向的剖視圖。
圖4(A)中，保持用爪35固定在汽缸51上。與汽缸51的活塞52連接的保持桿53在保持用爪35內(nèi)滑動自由地嵌合。在保持用爪35的頂端部位形成圓錐狀的止動部35a，而且在保持桿53的頂端部位固定倒圓錐狀的擠壓部53a。在保持桿53的周圍，在止動部35a和擠壓部53a之間嵌合剖視為梯形的楔部件54a、54b、54c通過彈性環(huán)55連接。
圖4(A)展示了保持用爪35的保持桿53插入工件1的支承孔1c的狀態(tài)，一旦從此狀態(tài)驅(qū)動汽缸51使活塞52如圖4(B)的箭頭所示后退，楔部件54a～54c的上端受保持桿53的擠壓部53a擠壓，楔部件54a～54c的下端沿保持用爪35的止動部35a嵌合，因而楔部件54a～54c抵抗彈性環(huán)55壓向工件1，在保持用爪35上保持工件1。保持工件1的保持用爪35，通過機(jī)械手20可以在三維方向移動，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
圖5和圖6是說明使用上述磁力線束加工裝置的加工方法的模式圖，圖5(A)是平面圖，圖5(B)和圖6(A)是沿圖5(A)的線B-B的箭頭方向的剖視圖，圖6(B)是圖6(A)的放大剖視圖。
本實(shí)施例是對圖14說明的硬磁盤驅(qū)動器的托架部件1進(jìn)行研磨和去毛刺的例子。如圖14所說明的，工件1具有工件基部1a，從此基部1a平行延伸被切削加工的多個板部(臂部)1b，在板部1b之間形成多個狹縫1f。在所述基部1a形成支持工件1的支持軸孔1c，同時(shí)在從平面看略呈三角形地形成的各板部1b的頂端部位，通過切削加工形成用于安裝磁頭的磁頭安裝孔1d、和用于減輕板部1b重量的開口1e。
如圖5(A)所示，磁極3(N極)和磁極4(S極)相對配置，在其間插入磁性研磨材料。作為磁性研磨材料，采用由比導(dǎo)磁率為1.1～100的弱磁性體例如弱磁性體的不銹鋼(例如18-8不銹鋼的冷加工件)制成的，長0.5～1.5mm的圓筒狀或者多角形狀的棱柱。這樣，不會刺透鋁部件表面或者損傷表面，而且在磁極之間保持適度的保持力保持磁性刷，由此把工件內(nèi)部應(yīng)加工之處確定為目標(biāo)，進(jìn)行高精度、高效率的去毛刺、研磨和清洗，而且可以防止磁性研磨材料卷入磁極里側(cè)。這樣，如圖5(B)所示，在磁極3和磁極4之間，形成磁性研磨材料沿磁力線排列的磁性刷5。
首先，如圖5(A)所示，在工件1的支持軸孔1c內(nèi)插入機(jī)械手的夾持臂20a，將其穩(wěn)固地支持在機(jī)械手上，此工件1的板部1b頂端從Y方向水平地插入上述一對磁極3、4之間，工件1插入磁性刷5內(nèi)，在磁極3、4中間保持垂直姿態(tài)。工件1的板部1b頂端從Y方向水平地插入的原因是，如果插入板部1b的側(cè)面，則磁極3、4之間的寬度必須要大，不能有效地利用磁極3、4之間的磁場。
這樣，在磁極3、4上施加例如X方向行程為7mm、Y、Z方向行程為1mm、振動頻率為40Hz的振動。如果以圖5(B)的姿態(tài)在磁極3、4上施加X、Y、Z方向的振動，磁性刷5同樣在X、Y、Z方向振動，磁性研磨材料相對工件1接觸，主要是研磨板部1b的表里的表面、和在板部1b的外周緣形成的角部。此方法主要是可以在研磨工件1的多個板部1b表面時(shí)使用，但是由于磁性刷相對于板部1b的面的平行加工力弱，所以在對工件1的板部1b的內(nèi)面深處的角部進(jìn)行高精度的去毛刺時(shí)，按以下概述這樣進(jìn)行研磨。
首先，以圖5(B)所示姿態(tài)水平和垂直振動磁極3、4，加工一定時(shí)間后，如圖6(A)所示，以在工件1的插入方向延伸的軸線為中心，使工件1在反時(shí)針的C方向旋轉(zhuǎn)約15度的程度，成為傾斜狀態(tài)，在此方式施加水平和垂直振動，進(jìn)行與上述相同的加工。在圖中單點(diǎn)劃線所示的垂直方式的加工工序，和在當(dāng)該傾斜方式的加工工序的時(shí)間，分別根據(jù)工件1的形狀和角部處理所要求的水平適當(dāng)決定。再有，進(jìn)行一定時(shí)間的圖6(A)的傾斜方式下的加工后，使與上述相同的軸線位于中心，此次在順時(shí)針D方向旋轉(zhuǎn)，工件成為相對垂直方式在相反側(cè)傾斜約15度的狀態(tài)，在此方式進(jìn)行加工。
在工件1的板部1b，具有在其外周緣形成的2個角部2a、2b和在開口部1e的內(nèi)周緣形成的2個角部2c、2d。在圖5所示方式，從板部1b的面內(nèi)向其它板部(即向與板部1b的表面交叉的方向)突出的毛刺可以被去除，但是從板部1b的外周緣向外側(cè)突出的毛刺和從開口部1e的內(nèi)周緣向內(nèi)側(cè)突出的毛刺(即在與板部1b表面平行的方向突出的毛刺)則難以去除。
在圖6(A)所示方式進(jìn)行加工，在磁力線的延長方向排列的磁性刷5與角部2a、2d接觸，可以去除角部2a存在的從外周緣向外側(cè)突出的毛刺、在角部2d存在的從內(nèi)周緣向內(nèi)側(cè)突出的毛刺，同時(shí)可以把角部2a和2d加工成預(yù)定的形狀(進(jìn)行角部的倒角或者形成R面的加工)。而且，在圖6(A)的工件1在D方向相反側(cè)傾斜的狀態(tài)，在磁力線束方向排列的磁性研磨材料的鏈與角部2c和2d接觸，可以去除角部2b存在的從外周緣向外側(cè)突出的毛刺、和在角部2c存在的從外周緣向內(nèi)側(cè)突出的毛刺，同時(shí)可以把角部2b和2c加工成預(yù)定的形狀。
如圖6(B)所示，板部1b(狹縫面)與磁力線形成的傾角θ，由于決定了磁性研磨材料5a和工件碰撞的角度，所以在本加工方法中是極為重要的因素。如果角度θ過大，則磁性研磨材料對工件的作用力增大，加工力變大的反面，則是剛性弱的工件的形狀精度劣化，超出容許值的不合格率增高。此角度θ的大小與相對運(yùn)動的振動振幅值相關(guān)。如果振幅降低則即使θ值大也能抑制因工件剛性低而造成的形狀精度的劣化。
工件用于硬磁盤驅(qū)動器的托架部件時(shí)，磁性研磨劑5a的選擇很重要。要求在托架部件不能殘留磁性粉和研磨劑這樣的嚴(yán)格條件。因此，磁性研磨劑5a不能是容易扎進(jìn)殘留于工件的形狀，針形狀以邊緣鋒利的磁性針為好。此磁性針如圖6(B)所示，利用磁力線的作用使長軸方向朝向磁力線方向這樣地接受磁力線進(jìn)行加工，針端面邊緣的切刃受磁力作用經(jīng)常朝向一定方向起加工作用。
由于工件1是非磁性體，即使傾斜工件1也能使磁力線自由地透過工件1，所以在復(fù)雜的三維構(gòu)造的精密部件表面上形成的多數(shù)角部也能被一次處理，易于實(shí)現(xiàn)加工自動化。特別是，可以針對開口部和孔等內(nèi)側(cè)部位進(jìn)行高效率處理，可以提高例如硬磁盤的性能和品質(zhì)，同時(shí)可以抑制制造加工成本。
圖7展示了加工方法的另一例，此時(shí)，工件1的板部1b表面與磁力線方向成基本垂直的狀態(tài)。由于磁力線穿過非磁性體的工件1，所以即使在磁極3和4之間的磁場內(nèi)保持的磁性刷5中插入工件1的板部1b，沿磁力線保持的磁性刷5的狀態(tài)也幾乎保持不變。磁性刷中包含的磁性研磨材料進(jìn)入各板部1b之間，幾乎再排列成原來的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，在與板部1b表面平行的方向振動磁極3、4，或者如上所述傾斜工件1，磁性研磨材料相對板部1b摩擦，可以研磨板部1b的表面和角部。
這里，磁性研磨材料以根據(jù)配置的場合的磁場狀態(tài)決定的相對板部1b表面的加工壓力進(jìn)行接觸，根據(jù)此加工壓力進(jìn)行研磨。磁場中對磁性研磨材料所施加的磁性力(加工力)表示如下Fx=kD3xH(δH/δx)…(1)Fy=kD3xH(δH/δy)Fz=kD3xH(δH/δz)這里，F(xiàn)x、Fy、Fz是x、y、z方向的加工力，k是常數(shù)，D是研磨材料的粒徑，x是研磨材料的磁化率，H是磁場強(qiáng)度，(δH/δx)、(δH/δy)、(δH/δz)是磁場強(qiáng)度在x、y、z方向的變化率。根據(jù)此式，可以看出對磁性研磨材料施加的磁性力的大小，與磁性研磨材料的容積成正比，與磁性研磨材料的磁化率成正比，與磁場強(qiáng)度及其變化率成正比。
因此，如圖6(B)所示，對與磁力線方向不同的針軸方向(角度θ)的磁性針5a，作用下式的力矩M，使其保持常朝向磁力線方向。
M=V·x·H2·Sinθ利用對磁性針起作用的力矩M，磁性針的方向在加工中保持朝向磁力線方向，在邊緣形成的銳利切刃可以作用于工件表面。由于此力矩與針的體積V、亦即針的直徑和長度有關(guān)，所以規(guī)定針的形狀、尺寸成為重要的因素。
圖8展示了粒狀磁性研磨材料5a和板部1b表面的作用關(guān)系。磁性研磨材料5a與板部1b的表面接觸，磁性研磨材料5a向圖示下方移動時(shí)，利用圖示的加工壓力Fx和保持力Fy研磨板部1b的表面。加工壓力Fx是研磨時(shí)必要的磁性研磨材料的壓力，保持力Fy是克服對磁性研磨材料5a的研磨阻力、保持磁性研磨材料5a產(chǎn)生相對運(yùn)動的保持力。研磨板部1b表面時(shí)，加工壓力Fx和保持力Fy這兩者都是必要的，缺少哪一方都不能獲得研磨效果。亦即，如果不存在加工壓力Fx，即使存在保持力Fy也不能對板部1b的表面研磨，另一方面，如果不存在保持力Fy，即使存在加工壓力Fx、磁性研磨材料5a和工件直徑產(chǎn)生相對運(yùn)動，仍然不能研磨。
由于圖示的加工壓力Fx和保持力Fy同時(shí)隨著上述(1)式發(fā)生，如果確定了磁性研磨材料5a的粒徑及其磁化率，則根據(jù)上述磁場中的磁場強(qiáng)度及其變化率，決定了各處的Fx和保持力Fy。接近磁極3、4之處磁場強(qiáng)度變大，但是在上述實(shí)施例那樣的磁極彼此以比較接近的狀態(tài)相對配置的情況，也不會因板部1b的位置而產(chǎn)生大的差異。另一方面，磁場強(qiáng)度的變化率在磁極附近存在沿比較大的磁力線的方向的變化率，而且，在保持圖6所示磁性刷5的磁極之間的空間的上下外周部位存在大的磁場強(qiáng)度的變化率。再有，磁極之間的空間中央部位磁場強(qiáng)度的變化率較小。由于這種狀況，基于磁場強(qiáng)度的變化率的分布，在磁極之間的空間的外周側(cè)發(fā)生的實(shí)質(zhì)研磨作用更強(qiáng)。
但是，如上述圖5(B)所示的例子，在磁力線方向和板部表面基本平行的狀態(tài)下進(jìn)行處理，但是在這種情況下難以確保圖8所示的保持力Fy。以圖7所示姿態(tài)，如果磁極3、4在上下方向振動，特別是在磁性研磨材料的保持區(qū)域的上部和下部附近磁場強(qiáng)度的變化大，所以可以充分確保保持力Fy。
如式(1)所說明的那樣，對磁性體施加的x方向的磁性力，其大小與磁場強(qiáng)度及其x方向的變化率成正比。因此，在本實(shí)施例中，如圖3說明的那樣，磁極3、4分別由矩形的2個磁極3a和3b、4a和4b層疊構(gòu)成，如圖3(B)所示，相對于一個磁極3a另一個磁極3b以旋轉(zhuǎn)45度的位置固定。因此，如圖9所示，磁極3a和4a的角部之間以及磁極3b和4b之間多形成磁場強(qiáng)度較強(qiáng)的部分，磁極角部增大的結(jié)果，使得磁場中形成強(qiáng)弱不均勻的磁場(下述)，可以在強(qiáng)力的磁場中保持弱磁性體的磁性研磨材料，可以提高加工力大的研磨效率。
圖10中展示了使用與上述實(shí)施例不同的磁極形狀的實(shí)施例。此實(shí)施例中，在一對磁極13、14的外周設(shè)置多個凸部13a、13b、14a、14b，在磁極13和14之間形成的磁場中，在與磁力線方向垂直的方向(圖中所示上下方向)磁場強(qiáng)度變化。由此，在圖10所示狀態(tài)下，如果磁極13、14在圖示上下方向往復(fù)運(yùn)動，則如圖11所示，由于磁性研磨材料對工件1的保持力Fy隨上述磁場強(qiáng)度的變化而變大，即使受到阻力也保持在不均勻磁場的磁場強(qiáng)度高的位置，與工件表面之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，結(jié)果提高了研磨效率。而且，作為在磁極內(nèi)形成或者增加不均勻磁場的方法，如圖12所示，磁極形狀可以設(shè)置為形成剖視三角形或者圓錐狀的多個凹凸，也可以如圖13所示，在磁極3中形成多個非磁性部3c。
圖15～圖18中展示了本發(fā)明的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)的其它實(shí)施例，圖15是展示整體構(gòu)成的平面圖，圖16是沿圖15的線A-A的箭頭方向的剖視圖，圖17實(shí)施凸輪變形例的示意圖，圖18是說明作用的圖。而且，在以下說明中與上述實(shí)施例相同的構(gòu)成使用相同的標(biāo)號，省略其說明。
圖15～16中，振動發(fā)生機(jī)構(gòu)22包括，固定于臺架50上的軸承25、25，在軸承25、25之間被自由旋轉(zhuǎn)地樞軸支承的、通過連軸節(jié)219與電動機(jī)21連接的旋轉(zhuǎn)軸26，通過銷27a固定于旋轉(zhuǎn)軸26上的偏心凸輪27。在基臺30的一側(cè)固定磁極單元23，在基臺30的另一側(cè)固定夾持旋轉(zhuǎn)軸26的一對滾子支持部件56。在滾子支持部件56的軸承部57，通過聚銨酯橡膠等的彈性環(huán)59樞軸支持旋轉(zhuǎn)軸60，在旋轉(zhuǎn)軸60上設(shè)置工作滾子61。這樣，在偏心凸輪27的兩側(cè)連接地配設(shè)一對工作滾子61。
而且，在上述實(shí)施例中偏心凸輪27是圓形，但是如圖17所示，也可以如單點(diǎn)劃線所示的相對于圓形形成變形曲面。
參照圖18說明如上述構(gòu)成的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)22。在圖18(A)的狀態(tài)，如果偏心凸輪27按圖示箭頭轉(zhuǎn)動，由于偏心凸輪27抵抗彈性環(huán)59推壓右側(cè)的工作滾子61，如圖(B)所示，基臺30向右方向移動，如果偏心凸輪27的轉(zhuǎn)動角度超過90°，如圖(C)所示，利用彈性環(huán)59的彈性力基臺30向左方向移動。如果偏心凸輪27的轉(zhuǎn)動角度超過180°，如圖(D)所示，由于偏心凸輪27抵抗彈性環(huán)59推壓左側(cè)的工作滾子61，基臺30向左方向移動，如果偏心凸輪27的轉(zhuǎn)動角度超過270°，利用彈性環(huán)59的彈性力基臺30向右方向移動，成為如圖(A)所示狀態(tài)。
以下，重復(fù)這種移動，基臺30產(chǎn)生振動，如圖(E)所示。本實(shí)施例中，由于不使用圖1的滑動桿29，直接使磁極單元23的基臺30振動，所以可簡化振動機(jī)構(gòu)，同時(shí)由于通過彈性環(huán)59來振動，所以可降低振動躁聲。
圖19展示了本發(fā)明的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)的其它實(shí)施例，圖(A)是側(cè)面圖，圖(B)是正面圖。本實(shí)施例中，具有凸輪溝70a的凸輪70固定于旋轉(zhuǎn)軸26，同時(shí)，接合滾子71旋轉(zhuǎn)自由地安裝在基臺30的下面，此接合滾子配合于凸輪70a這樣地構(gòu)成。本實(shí)施例中，如果旋轉(zhuǎn)軸26和凸輪70旋轉(zhuǎn)，則接合滾子71沿凸輪70a的形狀移動，由此基臺30如圖(A)所示在左右振動。根據(jù)本實(shí)施例，由于不使用圖1的滑動桿29或者圖15的滾子支持部件，所以可簡化振動機(jī)構(gòu)。
圖20是本發(fā)明的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)的其它實(shí)施例的側(cè)面圖。在臺架50上，固定電動機(jī)21、偏心滾子75和機(jī)罩72，在機(jī)罩72上通過一對連桿73、74搖動自由地支持磁極單元23的基臺30。皮帶77懸掛在電動機(jī)21和偏心滾子75的旋轉(zhuǎn)軸26、76上。在偏心滾子75的側(cè)面形成相對于旋轉(zhuǎn)中心偏心的偏心溝78，轉(zhuǎn)動銷78嵌合于該偏心溝78內(nèi)。通過支持部件80把垂直連桿81在軸80a處可自由搖動地樞軸支持在機(jī)罩72上，轉(zhuǎn)動銷79旋轉(zhuǎn)自由地樞軸支持垂直連桿81的下端，水平連桿82轉(zhuǎn)動自由地連接在連桿81的上端。
本實(shí)施例中，如果旋轉(zhuǎn)軸26和偏心滾子75旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)動銷79沿偏心溝78的形狀移動，垂直連桿81如圖所示箭頭搖動，此振動通過水平連桿82、連桿74傳導(dǎo)至基臺30，基臺在左右產(chǎn)生振動。
以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于此，可以做出各種變化。例如，在上述實(shí)施例中，通過在磁極表面形成各種角部和凸凹、非磁極部，改變磁場強(qiáng)度，但是也可以采用上述方法以外的各種方法形成不均勻磁場。例如，也可以采用多個磁極相互間隔地配列，配列磁場強(qiáng)度不同的磁極，或者形成磁場強(qiáng)度不同的磁極部位的方法。而且，作為磁極也可以采用電磁螺線管，此時(shí)可以通過電磁螺線管的電流量控制磁場強(qiáng)度。
而且，在上述實(shí)施例中，對磁極單元23施加二維或者三維振動進(jìn)行加工，但是通過在工件1一側(cè)施加各種振動，可以使工件角部的去毛刺和倒角加工的均勻性更高。例如也可以在轉(zhuǎn)動動作、旋轉(zhuǎn)動作、搖動動作之上，通過機(jī)械手20一側(cè)的振動裝置36疊加微小行程的高頻振動。一般而言，在處理均勻性和處理效率上以復(fù)雜動作一方為好。如果這樣，如果提高反復(fù)速度(振動數(shù))，則可完成加工量而且處理范圍寬，由于處理均勻性高所以難以確保移動行程，如果移動行程大，則可解決難以提高反復(fù)速度的處理裝置構(gòu)成上的抉擇，通過組合多種運(yùn)動提高處理效率，同時(shí)可以確保處理的均勻性和處理范圍。特別是研磨等處理中，可以獲得各種運(yùn)動相加的效果，可以期望研磨表面的品質(zhì)提高。
而且，振動頻率可望提高到為了提高處理效率而在機(jī)構(gòu)上可能的范圍的程度。關(guān)于振動行程，為了直到細(xì)節(jié)都可以進(jìn)行均勻處理，以與工件角部的形成周期同等或者小于其為好。
而且，在上述實(shí)施例中，在一對相互對置的磁極之間形成磁場，但是磁極不必一定相互對置，只要形成磁場即可。而且，也可以在3個以上的任意數(shù)的磁極之間形成磁場。
上述各實(shí)施例中，說明了使用磁性研磨材料進(jìn)行工件表面研磨和去毛刺、倒角等的研磨處理的情況，但是本發(fā)明并不限于研磨處理，可以適用于利用磁性研磨材料能進(jìn)行的各種表面處理。例如，可以考慮如下各種情況，通過在工件表面與粒狀體的碰撞形成粗糙面的珩磨處理，利用含浸在粒狀體、在粒狀體周圍附著的清洗液清洗工件表面的清洗處理，在工件表面涂敷同樣附著于粒狀體的液體、進(jìn)行各種液體的涂敷處理等。
如上所述，在通常的加工和處理中，必須考慮如何固定切削用刀刃和研磨工具進(jìn)行作業(yè)，但是在本發(fā)明中，由于代之以在磁場內(nèi)磁性地保持弱磁性體制成的磁性研磨材料，無須固定和設(shè)置。這樣，本發(fā)明的磁力線束加工方法和裝置，作為對近年來越來越復(fù)雜化、小型化的精密部件進(jìn)行表面加工或者表面處理的方法，是極為有效的。
權(quán)利要求
1．一種磁力線束加工方法，其特征在于，作成在磁極之間形成的磁場下保持磁性研磨材料、形成磁性刷的狀態(tài)，把具有狹窄狹縫的非磁性體的工件配置在該磁性刷中，通過所述磁極和工件的相對振動，加工狹縫表面。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的磁力線束加工方法，其特征在于所述狹縫面與磁場平行配置后，狹縫面相對于磁場傾斜。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的磁力線束加工方法，其特征在于磁場強(qiáng)度沿所述工件的相對振動方向變化。
4．硬磁盤驅(qū)動器用托架部件，其特征在于是利用權(quán)利要求1的磁力線束加工方法加工的。
5．一種磁力線束加工裝置，其特征在于包括，與振動發(fā)生機(jī)構(gòu)連接的磁極單元，在該磁極單元上間隔地配置的至少一對磁極，插入一對磁極之間形成磁性刷的磁性研磨材料，在該磁性刷中利用保持裝置保持的非磁性體構(gòu)成的工件，該工件外面形成的狹窄狹縫，利用所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)在磁性刷中產(chǎn)生振動、加工工件表面。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)包括，與電動機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)軸，固定于該旋轉(zhuǎn)軸的偏心凸輪，通過軸承安裝于該偏心凸輪的工作板，在該工作板和所述磁極單元之間連接的滑動桿。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)包括，與電動機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)軸，固定于該旋轉(zhuǎn)軸的偏心凸輪，在該偏心凸輪兩側(cè)連接地配設(shè)的工作滾子，通過彈性環(huán)支持該工作滾子的支持部件，被固定于用于固定磁極單元的基臺的該滾子支持部件。
8．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)包括，與電動機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)軸，固定于該旋轉(zhuǎn)軸的偏心凸輪，在該偏心凸輪形成的凸輪溝，在固定磁極單元的基臺上回轉(zhuǎn)自由地安裝的接合滾子，該接合滾子配合在所述凸輪溝中。
9．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)包括，通過傳送帶與電動機(jī)連接的偏心滾子，在該偏心滾子上形成偏心溝，在該偏心溝嵌合的旋轉(zhuǎn)銷，通過多個連桿與固定磁極單元的基臺連接的該旋轉(zhuǎn)銷。
10．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)和磁極單元設(shè)置在臺架上，對該臺架施加振動。
11．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述保持裝置是機(jī)械手，所述工件具有支持軸孔，在該支持軸孔內(nèi)插入機(jī)械手保持用爪，保持工件。
12．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述磁性研磨材料是弱磁性體的針。
13．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述對所述工件施加高頻振動。
14．根據(jù)權(quán)利要求11的磁力線束加工裝置，其特征在于所述利用所述機(jī)械手使工件的加工面相對于磁極產(chǎn)生的磁場方向做三維變化。
15．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于所述在所述磁極外周設(shè)置非磁性體制成的磁性刷限制板。
16．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于在所述對置的磁極的內(nèi)面形成不均勻磁場。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的磁力線束加工裝置，其特征在于一對磁極由分別為矩形的2個磁極層疊而構(gòu)成，相對于一個磁極另一個磁極以旋轉(zhuǎn)45度的位置固定。
18．根據(jù)權(quán)利要求5的磁力線束加工裝置，其特征在于在所述磁極之間配設(shè)清洗或者加工用液體噴射嘴。
全文摘要
公開了一種對于具有狹縫的工件進(jìn)行從內(nèi)到外高精度高效率的狹縫表面去毛刺、研磨和清洗等加工的方法，作為在磁極3、4之間形成的磁場內(nèi)保持磁性研磨材料形成磁性刷的狀態(tài)，在該磁性刷5中配置具有狹窄狹縫的非磁性體的工件，通過所述磁極和工件的相對振動，加工狹縫的表面。把所述狹縫面平行于磁場配置后，狹縫面相對于磁場傾斜，效果良好。
文檔編號B23H9/02GK1227149SQ9810706
公開日1999年9月1日 申請日期1998年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月25日
發(fā)明者新保義憲, 進(jìn)村武男 申請人:共榮電工株式會社