CN1400077A - 电解加工方法和动压轴承装置的制造方法及动压轴承装置 - Google Patents

Abstract

一种电解加工方法和动压轴承装置的制造方法及利用该方法制造的动压轴承装置。通过一边利用超声波振动发生装置(37)对电解液赋予超声波振动一边进行电解加工，即使在使电极工具(35)接近被加工物(23’)而使构成电解液的通路的间隙变狭的场合，也能利用赋予电解液的超声波振动维持良好的电解加工，能在被加工物(23’)侧精度良好地形成设于电极工具(35)侧的图形的形状。本发明结构简单，能廉价地电解加工高精度的凹部。

Description

电解加工方法和动压轴承装置的制造方法及动压轴承装置

技术领域

本发明涉及通过使电极工具与被加工物夹有电解液地相对配置并通电而进行被加工物的电解加工的电解加工方法和动压轴承装置的制造方法及利用该制造方法制造的动压轴承装置。

背景技术

电解加工是通过将电解熔出集中于被加工物的所需部位进行的，例如图12所示的电解加工装置是人们所知道的以往技术。在图12所示的电解加工装置中，将被加工物4载置在夹有绝缘物2地设于基座1的夹具3上，并使电极工具5接近该被加工物4地相对配置。而且，上述被加工物4与未图示的电解加工用电源的正极(+极)侧连接，电极工具5与负极(-极)侧连接。

另外，蓄积在外部侧的电解液6，利用作为电解液供给装置的泵7通过过滤器8而向上述电极工具5与被加工物4之间的间隙供给，一边使电解液6在电极工具5与被加工物4之间流动一边进行两者间的通电。由此，被加工物4就连续地电化学地熔出、可进行被加工物4的电解加工。

这时，在上述电极工具5上附设有送进装置10，随着被加工物4的加工进行使电极工具5向送入被加工物4侧，而在两者间维持规定的加工间隙(平衡间隙)，其结果，就将使电极工具5的形状翻转的形状形成于被加工物4上。由电解加工所产生的气体由风扇11排向外部。又，在因焦耳热而被升温的电解液中含有各种电解生成物，使用后的电解液12通过离心分离器13被净化后，再供给至上述的电极工具5与被加工物4之间。

但是，在使用这样的一般的电解加工方法进行成批加工的工序中，存在下述的问题。

①相对电极工具的宽度，被加工物的加工宽度有变大的倾向，并且，该加工宽度容易产生误差。

②为了减小加工宽度的误差而减小电极工具与被加工物之间的间隙时，因存在于电解液中的被加工物的电解生成物等的各种粒子而容易产生液体堵塞现象，导致加工不良的情况增多。

③同样，当减小电极工具与被加工物之间的间隙时，由于电解液的流动变得不良，故在加工途中电解液容易产生劣化，在电解液的入口侧的加工量较深，而随着移向出口侧，加工深度逐渐变浅。

④电解液及电解生成物的一部分容易附着在被加工物上。

尤其，当在利用润滑流体的动压的动压轴承装置中的动压产生用槽的槽加工中使用电解加工时，就不能以必需的精度获得对动压特性给予较大影响的动压产生用槽的槽形状，就不能获得良好的动压特性，并且还成为生产率降低的原因。又，在加工后的产品上仍附着电解生成物及电解液的场合，在由动压轴承装置支承的旋转体的种类、例如在硬盘驱动装置(HDD)中，有可能成为化学污染物以至成为不能使用的状态。

因此，本发明目的在于，提供结构简单、能对被加工物进行高精度且有效加工的电解加工方法和动压产生用槽的制造方法。

发明的概要

为了达到上述目的，在技术方案1的电解加工方法中，一边将由超声波振动发生装置发生的超声波振动赋予电解液一边进行电解加工，即使在使电极工具接近被加工物的场合，也使因赋予电解液的超声波振动而从被加工物熔出的电解生成物等的各种粒子圆滑地流动，并维持良好的电解加工。又，在技术方案2的电解加工方法中，是在技术方案1的基础上，通过将由超声波振动发生装置产生的加振幅度作成15-25μm，能实现更良好的电解加工。

又，技术方案3的电解加工方法是，在技术方案1的基础上，预先将超声波振动发生装置安装在上述电极工具上，通过使上述电极工具接近被加工物，从而以将这些电极工具与被加工物之间的间隙接近于由上述超声波振动发生装置赋予电极工具的振幅的状态进行电解加工，由此能一边确保电解液的流动性一边使加工精度提高。

又，技术方案4的电解加工方法是，在技术方案1的基础上，使用与界面活性剂的混合液作为电解液，从被加工物熔出的电解生成物等的各种粒子被电解液中的界面活性剂吸收，而能确保电解液的圆滑的流动。

又，技术方案5的电解加工方法是，在技术方案1的基础上，使电解加工用的通电与超声波振动用的通电独立地进行。又，技术方案6的电解加工方法是，在技术方案5的基础上，使电解加工用的通电与超声波振动用的通电交替地或使它们的各通电的至少一部分重复地进行，通过根据电解加工的状况而适当地切换电解加工用的通电和超声波振动用的通电，而始终获得最佳的加工状态。

另外，权利要求7的动压轴承装置的制造方法中，通过一边将由超声波振动发生装置发生的超声波振动赋予电解液一边进行电解加工，即使在使电极工具接近被加工物的场合，也使因赋予电解液的超声波振动而从被加工物熔出的电解生成物等的各种粒子圆滑地流动，并维持良好的电解加工。又，技术方案8的动压轴承装置的制造方法是，在技术方案7的基础上，通过将由超声波振动发生装置产生的加振幅度作成15-25μm，能实现更良好的电解加工。

又，技术方案9的动压轴承装置的制造方法是，在技术方案7的基础上，预先将超声波振动发生装置安装在上述电极工具上，通过使上述电极工具接近被加工物，从而以将这些电极工具与被加工物之间的间隙接近于由超声波振动发生装置赋予电极工具的振幅的状态进行电解加工，由此能一边确保电解液的流动性一边提高加工精度。

又，技术方案10的动压轴承装置的制造方法是，在技术方案7的基础上，使用与界面活性剂的混合液作为电解液，从被加工物熔出的电解生成物等的各种粒子被电解液中的界面活性剂吸收，而能确保电解液的圆滑的流动。

又，技术方案11的动压轴承装置的制造方法是，在技术方案7的基础上，使电解加工用的通电与超声波振动用的通电独立地进行。又，技术方案12的电解加工方法是，在技术方案11的基础上，使电解加工用的通电与超声波振动用的通电交替地或使它们的各通电的至少一部分重复地进行，通过根据电解加工的状况而适当地切换电解加工用的通电与超声波振动用的通电，而始终获得最佳的加工状态。

又，技术方案13的动压轴承装置，具有利用技术方案7-技术方案12的任一项所述的动压轴承装置的制造方法所制造的轴构成或轴承构件，由此能高精度并有效地制造动压轴承装置。

如上所述，本发明的技术方案1的电解加工方法，通过一边将由超声波振动发生装置发生的超声波振动赋予电解液一边进行电解加工，即使在使电极工具接近被加工物的场合，也能利用赋予电解液的超声波振动维持良好的电解加工，由于可将设于电极工具侧的图形的形状精度良好地形成于被加工物侧，故结构简单、能廉价地进行高精度的电解加工，能大幅度提高电解加工的实用性。又，技术方案2所述的电解加工方法，是在技术方案1的基础上，通过将超声波振动发生装置产生的加振幅度作成15-25μm，能实现更好的电解加工。

又，技术方案3所述的电解加工方法由于是，在技术方案1的基础上，预先将超声波振动发生装置安装在上述电极工具上，通过使上述电极工具接近被加工物，以将这些电极工具与被加工物之间的间隙接近于由上述超声波振动发生装置赋予电极工具的振幅的状态进行电解加工，作成一边确保电解液的流动性一边使加工精度提高的状态，故能对加工部分赋予有效的振动、能进一步提高上述的效果。

又，技术方案4所述的电解加工方法是，在技术方案1的基础上，使用与界面活性剂的混合液作为电解液，由于能确保电解液的圆滑的流动，故能附加界面活性剂的洗净作用，并进一步提高上述的效果。

又，技术方案5所述的电解加工方法是，在技术方案1的基础上，使电解加工用的通电与超声波振动用的通电独立地进行。又，技术方案6所述的电解加工方法是，在技术方案5的基础上，由于使电解加工用的通电与超声波振动用的通电交替地或使它们的各通电的至少一部分重复地进行，从而获得始终最佳的加工状态，故能使上述的效果进一步提高。

另外，技术方案7所述的动压轴承装置的制造方法由于是，通过一边利用超声波振动发生装置对电解液赋予超声波振动一边进行电解加工，即使在使电极工具接近被加工物的场合，也由于赋予电解液的超声波振动而能维持良好的电解加工，能在被加工物侧精度良好地形成设在电极工具侧的图形的形状，故结构简单、能廉价地进行高精度的动压产生用槽的加工、能极良好地制造动压轴承装置。又，技术方案8所述的动压轴承装置的制造方法是，在技术方案7的基础上，通过将由超声波振动发生装置产生的加振幅度作成15-25μm，故能实现更良好的电解加工。

又，技术方案9所述的动压轴承装置的制造方法由于是，在技术方案7的基础上，预先将超声波振动发生装置安装在上述电极工具上，通过使上述电极工具接近被加工物，以使这些电极工具与被加工物之间的间隙接近于由超声波振动发生装置赋予电极工具的振幅的状态进行电解加工，从而一边确保电解液的流动性一边提高加工精度，故能进一步提高上述的效果。

又，技术方案10所述的动压轴承装置的制造方法由于是，在技术方案7的基础上，使用与界面活性剂的混合液作为电解液，确保电解液的圆滑的流动，故能进一步提高上述的效果。

又，技术方案11所述的动压轴承装置的制造方法由于是，在技术方案7的基础上，使电解加工用的通电与超声波振动用的通电独立地进行，且技术方案12所述的电解加工方法是，在技术方案11的基础上，使电解加工用的通电与超声波振动用的通电交替地或使它们的各通电的至少一部分重复地进行，能获得始终最佳的加工状态，故能进一步提高上述的效果。

另外，技术方案13所述的动压轴承装置的制造方法，由于具有利用技术方案7-技术方案12中任一项所述的动压轴承装置的制造方法所制造的轴构件或轴承构件，故能高精度而有效地制造动压轴承装置，能极廉价地获得动压轴承装置。

附图的简单说明

图1是表示实施本发明用的电解加工装置一例子的概略结构的主视剖视说明图。

图2是表示图1所示的实施本发明用的电解加工装置的概略结构的侧剖说明图。

图3是表示图1和图2所示的电解加工装置所使用的电极工具的前端部分的图形结构的主视说明图。

图4是沿图3中IV-IV线的剖视说明图。

图5是表示图1-图4所示的电解加工装置使用状态的装置主要部分的外观说明图。

图6是表示图1-图5所示的电解加工装置中的通电状态一例子的线图。

图7是表示图1-图5所示的电解加工装置中的通电状态另一例子的线图。

图8是表示作为具有利用本发明的电解加工制造的动压轴承装置的装置例子的硬盘驱动用电动机(HDD)的结构例子的纵剖说明图。

图9是表示用于图8所示的动压轴承装置的轴向推力板的结构例子的仰视说明图。

图10是表示用于图8所示的动压轴承装置的轴向推力板的结构例子的俯视说明图。

图11是图9和图10所示的轴向推力板的纵剖面说明图。

图12是表示一般的电解加工装置一例子的概略结构的模式的侧视说明图。

发明的实施形态

以下，根据附图详细说明本发明的实施形态，在此之前，先说明作为应用本发明的制造方法的一例子的硬盘驱动用装置(HDD)的整个结构。

图8所示的轴旋转的HDD主轴电动机的整体，由作为固定构件的定子组10和作为从图示上侧安装在该定子组10上的旋转构件的转子组20构成。其中的定子组10具有螺钉紧固在未图示的固定基座侧的固定框架11。该固定框架11，为获得轻量化而由铝系金属材料形成，在立设于该固定框架11的大致中央部分上所形成的环状的轴承支架12的内周面侧，作为形成中空圆筒状的固定轴承构件的轴承套筒13利用压入或热压的方法与上述轴承支架12结合。该轴承套筒13，为了使小直径的孔加工等容易化而由磷青铜等的铜系材料形成。

又，在上述轴承支架12的外周安装面上，嵌合有由电磁钢板的层叠体构成的定子铁心14。在设于该定子铁心14的各突极部上分别卷绕着驱动线圈15。

又，在设于上述轴承套筒13的中心孔内，旋转自如地插入有构成上述转子组20的旋转轴21。也就是说，相对形成于上述轴承套筒13的内周壁部上的动压面，在上述旋转轴21的外周面上形成的动压面被配置成在半径方向接近地相对，在这些微小间隙部分上构成径向动压轴承部RB。更详细地说，上述径向动压轴承部RB上的轴承套筒13侧的动压面和旋转轴21侧的动压面，通过数μm的微小间隙而圆周状地相对配置着，在由该微间隙构成的轴承空间内，润滑油、磁性流体及空气等的润滑流体在轴向连续状地被注入或夹入。

又，在上述轴承套筒13和旋转轴21的两动压面的至少一方侧，在轴向分成2块并环状地凹设有未图示的例如人字形的径向动压产生用槽，在旋转时，利用该径向动压产生用槽的泵吸作用对润滑流体加压产生动压，由于该润滑流体的动压，所述旋转轴21及后述的旋转轮毂22，在径向上构成以非接触状态被轴支承在上述轴承套筒13上。

这时，构成上述旋转轴21及转子组20的旋转轮毂22，由铝系金属构成的大致杯状构件构成，设在该旋转轮毂22中心部分的接合孔22a，利用压入或热压的方法一体地与上述旋转轴21的图示上端部分接合。而且，在该旋转轮毂22上，利用未图示的夹子，使磁盘等的记录媒体呈被固定的状态。也就是说，上述旋转轮毂22具有在外周部搭载记录媒体盘片的大致圆筒状的筒体部22b，并在该筒体部22b的图示下侧的内周壁面侧上，通过背轭铁而安装有环状驱动磁铁22c。上述环状驱动磁铁22c相对上述的定子铁心14的外周侧端面环状相对地接近配置。

另外，还如图9、图10和图11所示，在上述旋转轴21的图示下端侧的前端部分上，利用固定螺钉24固定着圆盘状的轴向推力板23。该轴向推力板23被收容配置在凹设于上述的轴承套筒13的图示下端侧中心部分上的圆筒状的凹坑部13a(参照图8)内，在该轴承套筒13的凹坑部13a内，设在上述轴向推力板23的图示左侧面上的动压面相对设在轴承套筒13上的动压面沿轴向接近地相对配置。

而且，在上述轴向推力板23的图示左侧的动压面上，利用后述的电解加工方法形成有尤其如图10所示那样的人字形的轴向推力动压产生用槽23a，在该轴向推力板23和上述轴承套筒13的两动压面相互之间的相对间隙部分上，形成有图示左侧的轴向推力动压轴承部SBa。

再有，将由较大直径的圆盘状构件构成的计数板16配置成与上述轴向推力板23的图示右侧的动压面接近的状态。该计数板16被配置成将上述轴承套筒13的下端侧的开口部分封住，并且该计数板16的外周侧部分固定在上述轴承套筒13侧上。

而且，在上述轴向推力板23的图示右侧的动压面上，利用后述的电解加工方法形成有图9所示那样的人字形的轴向推力动压产生用槽23b，由此，形成图示右侧的轴向推力动压轴承部SBa。

这样地构成沿轴向邻接配置的一组轴向推力动压轴承部SBa、SBb的轴向推力板23侧的两动压面和与其接近相对的轴承套筒13及计数板16侧的两动压面，分别通过数μm的微小间隙在轴向上相对配置着，并在由其微小间隙构成的轴承空间内，油、磁性流体及空气等的润滑流体通过上述轴向推力板23的外周侧通路在轴向连续地注入或夹入，在旋转时，由于设在上述的轴向推力板23上的轴向推力动压产生用槽23a、23b的泵吸作用而对润滑流体加压产生动压，利用该润滑流体的动压，上述的旋转轴21和旋转轮毂22构成以向轴向推力方向上浮的非接触状态而被轴支承。

下面，对在上述的轴向推力板23上利用本发明制造轴向推力动压产生用槽23a、23b所使用的电解加工装置的结构进行说明。

如图1、图2和图5所示，在安装于本体基座部31上的工件支承夹具32的大致中央部分上，设有工件安装用的凹部，在该工件安装用凹部内，落入地被安装着作为上述被加工物的轴向推力板23的毛坯(以下称作轴向推力板毛坯)23′。

又，在上述轴向推力板毛坯23′的正上方位置，由棒状构件构成的电极工具35被配置成竖立设在大致铅垂的方向的状态。该电极工具35被保持在向上述的本体基座部31的上方位置延伸的本体支臂部36上，该电极工具35的图示下端部分，在与上述轴向推力板毛坯23′之间配置成形成间隙δ的状态。关于该间隙δ将于后述。

这时，在上述电极工具35的图示下端侧的前端面上，尤其如图3和图4所示，与上述的轴向推力动压产生用槽23a、23b相对应形状的图形35a被形成凸状。这时，用树脂等的绝缘体35b埋入上述图形35a以外的部分，该电极工具35的前端面被形成平坦面。而且，包含该图形35a的前端面被配置成与轴向推力板毛坯23′相对。又，在该电极工具35侧，连接着具有例如5V-15V左右的输出电压的直流电源的负极(-)，该直流电源的正极(+)与作为被加工物的轴向推力板毛坯23′侧连接着。

另外，在上述电极工具35与作为被加工物的轴向推力板毛坯23′之间的间隙δ中，供给有向与轴向大致正交的方向流动的电解液。该电解液作成由未图示的电解液供给装置(泵)供给的结构。作为这时的电解液，使用NaNO₃的30重量％溶液，从上述间隙δ的一方侧(图5左方侧)向另一方侧(图5右方侧)流动的电解液，作成蓄积在未图示的容器中并进行循环的结构(参照图12)。又，作为这时的电解液，也可以使用3-10重量％的KOH、3-10重量％的NaOH、5-15重量％的Na₂CO₃等。

这样，通过一边使电解液在电极工具35与轴向推力板毛坯23′之间间隙δ内流动、一边在上述电极工具35与轴向推力板毛坯23′之间进行通电，从而从上述轴向推力板毛坯23′的表面电化学地熔出与上述的电极工具35的图形35a相当的部位，由此，就能进行该轴向推力板毛坯23′的电解加工。

这时，在上述电极工具35的最上端部分上，安装着构成超声波振动发生装置的加振器37。作为本实施形态的加振器37，使用加振幅度放大为15-25μm、最好为20-22μm程度的喇叭型加振器，通过使上述电极工具35加振，就作成对上述电解液赋予超声波振动的结构。

而且，在电解加工时，使上述的电极工具35比以往的电解加工大幅度地接近于作为被加工物的轴向推力板毛坯23′，上述电极工具35与轴向推力板毛坯23′之间的间隙δ设定成比上述的超声波加振器37的加振幅度(20-22μm)稍大程度的状态。

又，在本实施形态中，将电解加工用的通电和超声波振动用的通电作成可独立地进行的结构，作为实际的通电状态，使用如图6所示那样矩形的脉冲电流，使电解加工用的通电Pa和超声波振动用的通电Pb交替地进行，或如图7所示，可使较长宽度的电解加工用的通电Ca与超声波振动用的通电Cb一部分重复地进行。

又，作为在本实施形态中所使用的上述电解液，采用界面活性剂的混合液。本实施形态中的界面活性剂使用非离子性活性剂的烷基醚系的活性剂。

根据实验，界面活性剂与0％体积比的场合相比，在混合0.03％体积比以上时，残留金属片数格外地减少，可提高界面活性剂的洗净作用。另外，该界面活性剂若混合成2％左右的体积比是足够的。

采用具有这样结构的动压轴承装置的制造方法，即使在使电极工具35接近作为被加工物的轴向推力板毛坯23′的场合，也由于赋予电解液的超声波振动，从而使从轴向推力板毛坯23′熔出的电解生成物等的各种粒子圆滑地流动，能保持良好的电解加工，设于电极工具35侧的图形35a的形状，精度良好地形成于动压轴承部毛坯23′侧。

尤其在本实施形态的动压轴承装置的制造方法中，由于通过将作为超声波振动发生装置的加振器37预先安装在电极工具35上、使该电极工具35接近作为被加工物的轴向推力板毛坯23′，从而以在与由上述超声波加振器37给予电极工具35的振幅不干扰的范围内使这些电极工具35与轴向推力板毛坯23′之间的间隙δ接近的状态进行电解加工，故既能确保电解液的流动性又能提高加工精度。又，也可以构成使上述加振器37不预先安装在电极工具35上而对电解液赋予振动的状态。

又，在本实施形态的动压轴承装置的制造方法中，作为电解液，由于使用与界面活性剂的混合液，来自作为被加工物的轴向推力板毛坯23′的电解生成物等的各种粒子，被电解液中的界面活性剂吸收而能确保圆滑的流动。又，这时的电解液的供给，通过上述的电极工具35的内部来进行，该供给的电解液也可作成从中心部向半径方向外方扩展地流动的结构。

又，在本实施形态的动压轴承装置的制造方法中，由于使电解加工用的通电与超声波振动用的通电独立地进行，并使电解加工用通电Pa、Ca与超声波振动用的通电Pb、Cb交替地或使这些的各通电的至少一部分重复地进行，故通过根据电解加工的状况而适当地切换电解加工用的通电与超声波振动用的通电，就能始终获得最佳的加工状态。

以上，虽然对本由发明者作成的发明的实施形态作了具体说明，但本发明不限于上述实施形态，在不脱离其宗旨的范围当然可作各种变形。

例如，上述实施形态，虽然是将本发明应用于硬盘驱动用电动机(HDD)的动压轴承装置，但同样也可应用于其他的动压轴承装置、进一步应用于对多种多样的被加工物的电解加工方法。

Claims (13)

1.一种电解加工方法，使电极工具与被加工物留有适当间隙地相对配置，使电解液流动地夹入于所述间隙内，并通过对所述被加工物与电极工具之间进行适当的通电，对所述被加工物的表面电解加工所需形状的凹部，其特征在于，

一边对所述电解液赋予由超声波振动发生装置产生的超声波振动一边进行电解加工。

2.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，将由所述超声波振动产生的加振幅度作成15-25μm。

3.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，预先将所述超声波振动发生装置安装在所述电极工具上，通过使所述电极工具接近被加工物，以使这些电极工具与被加工物之间的间隙接近由所述超声波振动发生装置赋予电极工具的振幅的状态进行电解加工。

4.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，作为所述电解液使用与界面活性剂的混合液。

5.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，使所述电解加工用的通电与所述超声波振动用的通电独立地进行。

6.如权利要求5所述的电解加工方法，其特征在于，使所述电解加工用的通电与所述超声波振动用的通电交替地或使它们的两通电中至少一部分重复地进行。

7.一种动压轴承装置的制造方法，是将在利用润滑流体的动压的动压轴承装置中所使用的轴构件或轴承构件的毛坯作为被加工物、在该被加工物上形成动压产生用槽的方法，

使电极工具与所述被加工物留有适当间隙地相对配置，使电解液流动地夹入于所述间隙内，并通过对所述被加工物与电极工具之间进行适当的通电，对所述被加工物的表面电解加工所需形状的动压产生用槽，其特征在于，

一边对所述电解液赋予由超声波振动发生装置产生的超声波振动一边进行电解加工。

8.如权利要求7所述的动压轴承装置的制造方法，其特征在于，将由所述超声波振动发生装置产生的加振幅度作成15-25μm。

9.如权利要求7所述的动压轴承装置的制造方法，其特征在于，预先将所述超声波振动发生装置安装在所述电极工具上，通过使所述电极工具接近被加工物，以使这些电极工具与被加工物之间的间隙接近于由所述超声波振动发生装置赋予电极工具的振幅的状态进行电解加工。

10.如权利要求7所述的动压轴承装置的制造方法，其特征在于，作为所述电解液使用与界面活性剂的混合液。

11.如权利要求7所述的动压轴承装置的制造方法，其特征在于，使所述电解加工用的通电与所述超声波振动用的通电独立地进行。

12.如权利要求11所述的动压轴承装置的制造方法，其特征在于，

使所述电解加工用的通电与所述超声波振动用的通电交替地或使它们的两通电的至少一部分重复地进行。

13.一种动压轴承装置，其特征在于，具有利用权利要求7-权利要求12中任一项所述的动压轴承装置的制造方法所制造的轴构件或轴承构件。

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