способ изготовления полюсных наконечников магнитных головок и устройство для его осуществления

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЮСНЫХ НАКОНЕЧНИКОВ МАГНИТНЫХ ГОЛОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ изготовления полюсных наконечников магнитных головок путем разрезки магнитно-мягких износостойких сутунок на отдельные заготовки с помощью абразивных дисков из кубического нитрида бора на скоростях 25 - 35 м/с с одновременной подачей в зону резания смазывающе-охлаждающей эмульсионной жидкости, а также последующего разделения данных заготовок на отдельные пластины полюсных наконечников, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, а также повышения эффективности комплексного воздействия смазывающе-охлаждающего эффекта от применения жидкости, жидкость подают в зону резания под давлением свыше 45 10⁴ Па, со скоростью не менее 25 м/с, а движение жидкости осуществляют по торцам диска в радиальном направлении, при этом глубина резания сутунок составляет 15 - 20 мм, а скорость относительного перемещения оси абразивного диска и сутунки составляет 15 - 25 мм/мин, зернистость диска 50/40 - 16/125 мкм, а в водный раствор жидкости вводят поверхностно-активные вещества 2,25 - 2,5% и минеральное масло 0,025 - 0,5%.

2. Устройство для изготовления полюсных наконечников магнитных головок, содержащее вращающийся шпиндель с закрепленным на его конце абразивным диском, по обоим торцам которого расположены сжимающие его фланцы, а также средство для подачи жидкости в зону резания с соплом и подвижный стол под абразивным диском со средством крепления сутунок, отличающееся тем, что на торце каждого фланца, прилегающего к абразивному диску, выполнены радиальные канавки, пересекающиеся кольцевым пазом, а на другом торце фланцев расположена кольцевая полость для подачи охлаждающей среды, при этом между кольцевым пазом и полостью выполнены отверстия, а сопла установлены против кольцевых полостей, в которые подается жидкость.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению, в частности к технике магнитной записи.

Известен способ изготовления магнитных головок для видеозаписи с сендастовыми полюсными наконечниками [1]. Согласно данному способу для обработки сендастовых полюсных наконечников сердечников магнитных головок применяют абразивные круги из карбида кремния зеленого. Однако при обработке высокотвердого сендаста происходит интенсивное контактирование окисляющих ювенильных поверхностей сплава с площадками износа абразивных зерен и адгезионное схватывание, что приводит к увеличению сил резания и температуры в зоне контакта и создает условия возникновения прижогов и хрупкого разрушения, то есть приводит к образованию сколов в обрабатываемых деталях.

Известен также способ обработки деталей магнитных головок алмазными отрезными кругами на гальванической и металлокерамической связке [2].

Указанный способ резки ферритовых полюсных наконечников алмазными дисками совершенно неэффективен при обработке износостойкого магнитомягкого сплава типа сендаст в связи с низкой стойкостью алмазных дисков и неудовлетворительным качеством обработки.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления полюсных наконечников магнитных головок, в котором осуществляют разрезку сутунок износостойкого магнитомягкого железо-алюминиевого сплава типа сендаст отрезными кругами кубического нитрида бора и электрокорунда на вулканитовой связке при окружной скорости резания 25-35 м/с, продольной подаче 10...20 мм/мин и глубине резания 10-15 мм в присутствии охлаждающей жидкости [3]. Данный способ позволяет повысить выход годных деталей за счет уменьшения сколов и образования прижогов при его осуществлении.

Одним из недостатков данного способа является необходимость проведения разрезки 20 мм сендастовых сутунок, выпускаемых отечественной промышленностью, за два перехода, так как при глубинах резания свыше 15 мм происходит интенсивный разогрев абразивного диска в контактной зоне резания, появляются прижоги обрабатываемой поверхности, появляются микротрещины и сколы. При этом значительно увеличиваются силы резания, приводящие нередко к поломке дорогостоящего абразивного инструмента, к значительному сокращению его стойкости.

Известно устройство для осуществления данного процесса, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому, которое содержит вращающийся шпиндель с закрепленным на его конце абразивным диском, по обеим сторонам которого расположены фланцы, сжимающие его, а также содержит устройство подачи жидкости в зону резания с соплом и подвижный стол под абразивным диском, на котором расположено средство для зажима сутунок [4]. Данное устройство, разработанное специально для резки сендастовых сутунок, при изготовлении полюсных наконечников магнитных головок обеспечивает широкий диапазон продольных подач, обильный полив охлажденной жидкости в зону резания.

Однако высокопроизводительную обработку сендастовых сутунок на подачах свыше 15 мм/мин при глубине резания более 10-15 мм на данном устройстве осуществить невозможно в связи с тем, что мощность основного привода не рассчитана на возникающие при этом высокие усилия резания. Использование такого устройства при изготовлении магнитных головок заметно увеличивает их номинальную себестоимость, ограничивает широкое применение таких устройств в массовом производстве.

На описанном устройстве предусмотрена обильная подача охлаждающей жидкости в зону резания методом открытого полива, при этом скорость потока жидкости не превышает 1-2 м/с. Такой способ подачи смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания не обеспечивает его проникание на всю глубину реза и комплексного воздействия на все поликристаллы, так как вращающийся с большой скоростью абразивный инструмент и образующаяся при этом возле торцов абразивного диска воздушная подушка отбивают поток жидкости от зоны резания, в результате чего применение СОЖ на данном устройстве не столь эффективно.

Целью изобретения является повышение производительности процесса изготовления, а также повышение эффективности комплексного воздействия смазывающе-охлаждающего эффекта от применения жидкости.

Цель достигается тем, что жидкость подают в зону резания под давлением свыше 45 10⁴ Па со скоростью не менее 25 м/с, а движение жидкости осуществляют по торцам диска в радиальном направлении, при этом глубина резания сутунок составляет 15-20 мм, а скорость относительного перемещения оси абразивного диска и сутунок составляет 15-25 мм/мин, зернистость диска 50/40-160/125 мкм, а в водный раствор жидкости вводят поверхностно-активные вещества (2,25-2,5%) и минеральное масло (0,025-0,05%).

Кроме того, для достижения цели на торце каждого фланца, прилегающего к абразивному диску, выполнены радиальные канавки, пересекающиеся кольцевым пазом, а на другом торце фланцев расположена кольцевая полость для подачи охлаждающей среды, при этом между кольцевым пазом и полостью выполнены отверстия, а сопла установлены против кольцевых полостей, в которые подается жидкость.

На фиг. 1 показано устройство для изготовления магнитных головок, общий вид; на фиг. 2, 3 - пример выполнения фланцев, прилегающих к абразивному диску; на фиг. 4-6 - схема изготовления сердечников магнитных головок с сендастовыми полюсными наконечниками; на фиг. 7 - пример выполнения магнитной головки.

Устройство для изготовления магнитной головки содержит абразивный диск 1, фланцы 2, расположенные по его торцам, вращающийся шпиндель 3, на котором закреплен диск 1. Кроме того, устройство содержит средство 4 для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) и расположенный под абразивным диском 1 подвижный стол 5, на котором вмонтировано средство 6 для крепления обрабатываемых износостойких магнитомягких сутунок 7, например электромагнитная плита. Фланцы 2 содержат радиальные канавки 8, выполненные на торцах, прилегающих к абразивному диску 1, при этом радиальные канавки 8 пересекаются кольцевым пазом 9. С другого торца фланцев 2 находится кольцевая полость 10, при этом между кольцевым пазом 9 и полостью 10 выполнены отверстия 11, а средство 4 подачи СОЖ содержит бак 12 для хранения и отстоя СОЖ, помпу 13, шланг 14 подвода СОЖ, на конце которого укреплены спаренные сопла 15, смонтированные так, что поступающая через них СОЖ подается в кольцевые полости 10 обоих фланцев 2.

Изготовление магнитной головки по заявляемому способу с применением описанного устройства производят в следующей последовательности. Сутунку 7, предварительно обработанную по наибольшим плоскостям, например, на плоскошлифовальном станке устанавливают на подвижном столе 5 устройства и закрепляют с помощью средства 6 для крепления. Включают вращение шпинделя 3 и помпу 13. Из бака 12 по шлангу 14 и через спаренные сопла 15 СОЖ подают в кольцевую полость 10 фланцев 2 с обеих сторон абразивного диска 1. Поступившая в кольцевую полость 10 СОЖ под действием центробежной силы, возникающей от закручивания жидкости в кольцевой полости 10, отжимается на периферию полости 10 и, благодаря созданной в полости 10 внутренней ловушке, вынуждена следовать далее через отверстия 11 в кольцевой паз 9, с каждым мгновением приобретая все большую угловую скорость. СОЖ, поступающая в кольцевой паз 9, обладает уже той же угловой скоростью, что и у фланцев 2. Затем СОЖ устремляется по радиальным канавкам 8, на выходе из которых продолжает двигаться по инерции вдоль торцов абразивного диска 1, при этом скорость потока жидкости на выходе из радиальных канавок превышает 25 м/с, а давление, создаваемое потоком, свыше 45 10⁴ Па. После создания таких условий производят разрезку сутунки 7 на отдельные заготовки 16 вращающимся абразивным диском 1 при скорости резания 25-35 м/с и глубине резания 15-20 мм, при относительной скорости перемещения оси абразивного диска 1 и сутунки 7-15-25 мм/мин. При этом зернистость применяемого диска 1 может быть от 50/40 до 160/125 мкм, а в СОЖ, представляющую собой водный раствор, вводят поверхностно-активные вещества (2,25-2,5%) и минеральное масло (0,025-0,05% ).

Затем полученные заготовки 16 подвергают дальнейшей абразивной обработке для получения из них пластин полюсных наконечников 17, включающей в себя операции шлифования, разрезки, доводки. Далее полюсные наконечники 17 прикрепляют в ответной части магнитомягких полусердечников 18, на которых размещают обмотки 19, после чего два образованных сердечника соединяют друг с другом через немагнитную прокладку рабочих зазоров 20, при этом для надежного скрепления и создания рабочей поверхности их закрепляют в специальном корпусе или магнитомягком экране 21, после чего обрабатывают рабочую поверхность 22 магнитной головки.

Предлагаемый способ изготовления износостойких магнитных головок, полюсная часть сердечников 20 которых выполнена из износостойкого сплава типа седаст, обладает важным преимуществом по сравнению с известными способами: возможностью проводить резку сендастовых сутунок 7 более производительным способом, а также более широко использовать для этой цели гамму абразивных дисков из кубического нитрида бора с зернистостью 40-160 мкм. При этом не ухудшается качество обработки, характеризуемое чистотой обработки, сколами, прижогами. Достигается это за счет того, что СОЖ в зону резания подают непосредственно в прорезаемый паз с большой скоростью и при повышенном давлении, а в водный раствор СОЖ вводят поверхностно-активное вещество (2,25-2,5%) и минеральное масло (0,025-0,05%).

Благодаря этому СОЖ обильно проникает непосредственно в контактную зону резания и обеспечивает моющий эффект, смазывающий эффект; охлаждающий эффект; диффузионный (за счет распыления, проникновения и движения СОЖ с большой скоростью обеспечивается захват и перенос в зону резания кислорода воздуха).

Все это в целом снижает температурно-силовые факторы в процессе разрезки сендастовых сутунок, улучшает протекание физико-химических процессов резки, что в конечном итоге обеспечивает условие перехода на более производительные режимы обработки.

В процессе решения основной цели изобретения были экспериментально установлены граничные характеристики зернистости абразивных дисков, рекомендуемые к применению при резке сендаста, а также исследовательским путем был подобран состав СОЖ. При этом в проводимых экспериментальных исследованиях за критерий оценки брали данные замеров затрачиваемой мощности при резке сендаста, оценивалось качество обработанной поверхности и стойкость абразивных дисков.

При применении абразивных дисков с зернистостью менее 40 мкм при больших глубинах резания (свыше 15 мм) и при их перемещении относительно сутунок со скоростью более 15 мм/мин они заметно быстро теряют свои режущие свойства. При этих условиях для обеспечения удовлетворительного протекания процессов (без прижогов сендаста, поломок и заклинивания абразивных дисков) необходимо снижать скорость относительного перемещения абразивных дисков и глубину резания, что исключает получение положительного эффекта.

Применение абразивных дисков с зернистостью более 160 мкм не позволяет применить более форсированные режимы резания, так как дальнейшее увеличение зерна приводит к ухудшению качества обработанной поверхности, при этом появляются сколы на обработанной поверхности, происходит интенсивный износ абразивных зерен из-за их притупления и выкрашивания.

В результате исследования различных режимов резания и проведенных многочисленных экспериментов решена задача разрезки сендастовых сутунок за один проход (т.е. с глубиной резания 15-10 мм). При этом была достигнута удовлетворительная резка сендаста при относительной скорости перемещения оси абразивного диска и сутунки до 25 мм/мин.

Поверхностно-активные вещества, вводимые в водный раствор СОЖ, и минеральные масла повышают смазывающе-охлаждающий эффект при резке сендастовых сутунок. Эффективность от их применения не повышается при содержании в СОЖ более 2,5% поверхностно-активного вещества и более 0,05% минерального масла. При увеличении концентрации этих веществ выше обозначенных пределов на наблюдалось снижения затрачиваемой мощности при резке сендаста, качество обрабатываемой поверхности, стойкость инструмента и другие показатели остались практически неизменны.

Большую роль при применении более форсированных режимов резания сендастовых сутунок по сравнению с известными режимами, играет динамика подвода СОЖ в зону резания, т.е. в зону контакта торца абразивного диска с обрабатываемой поверхностью сутунок. При этом очевидно, что, чем с большей скоростью и давлением СОЖ будет поступать непосредственно к обрабатываемым поверхностям, тем больший эффект от ее применения можно получить.

Движение СОЖ по торцам абразивного диска в радиальном направлении со скоротью 25 м/с и давлении 45 10⁴ Па позволило применить форсированные режимы резания и повысить скорость разрезки сендаста в 1,7 раза. Таким образом, любое изменение условий резки сендастовых сутунок приводило или к большому расходу абразивных дисков, или к снижению производительности труда.

При решении главной задачи изобретения-повышения производительности труда при изготовлении магнитных головок - было создано новое устройство, позволяющее повысить эффективность комплексного воздействия СОЖ на процесс резания за счет использования энергии вращающегося с большой скоростью абразивного диска 1 и фланцев 2. Предложенное решение равносильно введению в устройство для изготовления магнитных головок дополнительного насоса, с помощью которого поступающая в зону резания СОЖ приобретает не только большую энергию, но и направляется по торцам диска по направлению от центра к его периферии. При этом движущаяся СОЖ способствует не только улучшению условий резания, но и частично гасит возникающие вынужденные колебания диска. Предлагаемое техническое решение легко осуществить без существенного изменения базового устройства.

При практическом осуществлении данного технического решения были изготовлены фланцы с наружным диаметром 105 мм, внутренним - 32 мм, диаметром кольцевой полости - 45 мм, количеством радиальных канавок - 24 с размерами 1х1 мм. В работе использовался абразивный диск диаметром 150 мм. Скорость вращения шпинделя - 4000 об/мин.

Частицы жидкости, попадающие в радиальные пазы фланцев, двигаются, во-первых, относительно фланца, во-вторых, они вместе с фланцами и диском совершают переносное движение. Сумма переносного и относительно движений дает абсолютное движение относительно неподвижной заготовки.