CN1449094A - 主轴电机转子轮毂的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的主轴电机转子轮毂的制造方法为，沿垂直于其轴线的方向切割一比如金属的具有特定厚度的圆杆材料，使其成形为一圆盘状块，然后将该圆盘状块冷锻，使其成为与转子轮毂形状相接近的加工工件，然后研磨该加工工件的两端，以形成相互平行的上、下加工参照面，再研磨该加工工件的圆周面，形成圆周面加工参照面。通过参照上述上、下加工参照面和圆周面加工参照面切割和研磨转子轮毂的每一部分，即可完成加工过程。

Description

主轴电机转子轮毂的制造方法

技术领域

本发明涉及一种在主轴电机中作为旋转部分的转子轮毂的制造方法，尤其涉及一种在硬盘驱动装置中与用于驱动磁盘的主轴电机配套使用的转子轮毂的制造方法。

发明背景

以前，要制造可为硬盘驱动的自动化办公设备中的主轴电机旋转部分的转子轮毂，首先要制造一由圆盘状毛坯形成的工件，该圆盘状毛坯可通过环状切割一直径大于轮毂直径的圆杆材料制得，然后机械切割该圆盘状工件，使其具有预期的形状和大小。

还有另一种制造转子轮毂的方法，在该方法中工件由铸造形成，该工件的尺寸包括待加工的形成在转子轮毂形状上的所需的切割毛坯量，然后将该工件切割成预期的大小和形状。

然而，在目前的硬盘驱动装置中，由于对于磁盘数据记录密度的增加，因此就必须以较高的精度旋转磁盘这就使得需使用滑动流体轴承来作为支撑转子轮毂旋转的轴承装置，因而对用于安装磁盘的转子轮毂必须进行高精度的机械加工。

特别是，对于影响磁盘径向振动和磁盘安装面平整度的全部转子轮毂同心轴的精度也必须进行高精度的加工，这也是在磁盘中获得很好的波动性的原因。

为了高精度地加工转子轮毂，须在工件上精确形成加工参照面和参照点。但上面提到的圆盘状工件或是铸造工件的表面都不是绝对的平面或曲面，因此也很难在工件的表面上形成精确的加工参照或参照点，因而也就不可能实现对转子轮毂进行高精度的加工。

并且由于在上述圆盘状工件的加工方法中产生有大量废料而造成了大量材料浪费，从而还会引起加工成本增加的问题。

虽然在上述圆盘状工件中出现的废料问题能在用上述铸造方法形成加工工件的情况下得以克服，但在铸造过程中为避免在表面上留有铸造孔而形成毛坯余量是很难实现的，此外即使留有很微小的铸造孔也会导致切割油或是清洁流体进入铸造孔内，而引起漏气。

在硬盘驱动装置中用铸造工件形成的转子轮毂驱动磁盘时存在着危险，上述从转子轮毂漏出气就会凝结在磁盘的表面并黏附在上面，这种漏气的冷凝物与高速旋转的磁盘一起旋转，其可进入磁头并导致磁盘毁坏，从而降低硬盘驱动的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种转子轮毂，在该转子轮毂上可准确形成一可使转子轮毂被高精度加工的切割和研磨的加工参照面，并且在加工过程中几乎不产生废料而实现良好的材料效益，同时还可避免由于在传统铸造工件中生成铸造孔而导致硬盘驱动失效的的危险。

为实现上述目的，本发明提供的主轴电机转子轮毂的制造方法为，垂直于其轴线切割一特定厚度的比如为金属的圆杆材料，使其成为圆盘状块，然后将该圆盘状块冷锻使其成为与转子轮毂形状相似的加工工件，研磨该加工工件的两端形成上、下平行的加工参照面，然后研磨该加工工件的圆周面形成圆周面加工参照平面，根据上述的上、下加工参照面和圆周面加工参照面对转子轮毂的每一部分进行切割和研磨，即可完成加工过程。

使用两个旋转磨石同时研磨，形成上述工件的上、下加工参照面，可使该加工工件的两个切割端面的研磨面相互平行。

附图说明

根据以下对本发明最佳实施例的描述并结合以下附图可对本发明获得全面完整的理解。

图1表示根据本发明实施例的制造方法的步骤的纵剖视图。

图2表示一锻造步骤特例的纵剖图。

图3表示锻造步骤后工件与上、下加工参照面之间的关系的纵剖图。

图4表示平面研磨装置一具体实施例的前视图。

图5表示一平面研磨装置的局部剖面图。

图6表示在上、下表面研磨后的工件与圆周加工参照面之间的关系的纵剖图。

图7表示圆周面研磨装置的一具体实施例的纵剖图。

图8表示圆周面研磨装置的顶视图。

图9表示圆周面研磨装置的另一实施例的顶视图。

图10表示圆周面研磨装置另一实施例的平视图。

图11沿图10中线XI-XI所作的纵剖图。

图12沿图10中线XII-XII所作的纵剖图。

图13沿图10中线XIII-XIII所作的纵剖图。

图14表示完工后转子轮毂的纵剖图。

图15表示使用中的转子轮毂的纵剖图。

具体实施方式描述

以下将根据附图中所描述的特例对根据本发明转子轮毂制造方法的一实施例作出描述。

首先，使用切割机沿垂直于圆杆材料轴线的方向对作为转子轮毂材料的金属圆杆1进行切割，形成如图1(a)所示的圆盘状块2，也可使用不锈钢作为圆杆材料。

然后，使用如图2(a)所示的用于锻造的上锻模3和下锻模4将块2冷锻造，经冷锻造步骤后即可获得如图1(b)和图2(b)所示的与转子轮毂形状相近的工件5。

在上述锻造步骤中，在工件5的下侧上形成有对应于定子容纳部分的圆周通道5a，在所述工件的上侧上形成有对应于硬盘安装部分的小直径部分5b。

然后，研磨工件5的两切割端面，通过该研磨步骤可形成具有特定高度的工件，同时形成如图3中虚线所示的彼此平行的上、下加工参照表面Pu和Pd，这样即可获得如图1(c)所示的具有平行的上、下表面Pu和Pd的工件5’。

这些上下加工参照面将成为完成下述加工的进行切割和研磨的上下参照面。

如图4和5所示的平面研磨装置6，可在上述研磨步骤中用于研磨所述的两端面。

平面研磨装置6具有圆盘状工件固定件7，该工件固定件7具有用于容纳工件5的固定孔7a。研磨装置6还包括两个圆盘状旋转石8，该旋转磨石8的研磨面彼此平行且平行于工件固定盘，各研磨面各自围绕转轴8a在同一方向上高速旋转。

更确切地说，工件固定盘7的每一工件固定孔7a均按图5所示方式设置在固定盘的圆周上。每一工件固定孔7a均围绕轴线将加工工件5的圆周面固定，随着轴9的慢速旋转，工件被送入上述的旋转磨石之间。

旋转磨石8的研磨面基本平行，但是考虑到工件的介入，它们优选地相对于工件固定轴9分开一很小的角度α。

当研磨所述的两切割端面时，加工工件5被分别固定在工件固定盘7的固定孔7a内，左右转动磨石8以使其彼此接近并且与工件的两切割端面形成接触。通过低速旋转工件固定盘而高速旋转旋转磨石，将工件送入旋转磨石的研磨面之间。

然后逐渐移动两旋转磨石以使其彼此接近，并且逐渐减小研磨面之间的间隙，在工件的高度尚未达到特定值之前，一直对工件的表面进行研磨。

接下来，研磨加工工件5’的圆周面。研磨圆周面阶段使工件的直径成为一特定的值，并且同时形成如图6中虚线所示的外周加工参照面Ps，该阶段完成后即可获得如图1(d)所示的具有精确的上、下和圆周面的加工工件5″。

上述圆周面加工参照面Ps成为可完成下述切割和研磨加工的径向参照面。

图7和8所示的圆周面研磨装置10用于上述圆周面的研磨步骤中。

上述圆周面研磨装置10具有夹持部件12和13，夹持部件12和13夹持多个工件5’使工件在轴线方向上垂直堆叠并且可围绕轴线11旋转，圆柱形磨石的转轴14a平行于上述夹持轴11，并且圆柱形磨石14位于被夹持工件的左右两侧。左右圆柱形磨石的圆周面(研磨面)之间被分开一很小的锥角β，将左右圆柱形磨石之间研磨面的间隙在上部设置成与研磨前加工工件5’的直径相等，在底部设置成与加工后的工件的直径相等。

当研磨圆周面时，首先将工件5’在上述的上、下两夹持部件12和13之间堆叠并夹持，以防止工件在研磨过程中移动。在研磨两切割端面的过程中，平行形成有将作为工件顶面和底面的平面，因此按照使每个工件都与其上下工件的加工参照面相接触的方式将工件堆叠，这样即可将工件平行放置。

使左、右圆柱形磨石14围绕其相应的转轴14a高速旋转，将工件与夹持部件12和13一起逐渐移向磨石之间的区域。使磨石14的研磨面与每一工件的圆周面相接触，这使工件和夹持部件12和13一起旋转，因此可使用研磨面对圆周面进行研磨。

在使工件的直径与两圆柱形磨石14的研磨面之间的间隙相等之前，使夹持部件12和13向着两圆柱形磨石14之间的中心以平行移动方式逐渐前进并继续进行研磨，然后在轴线方向上将工件向下移动，并且使工件穿过两磨石14之间的下部，此处两磨石研磨面之间的间隙为最小值，其等于加工后工件的预期外直径，研磨过程即可完成。

根据上述描述，研磨圆周面过程可一次研磨多个工件并且可使研磨步骤简易且精度高。

当把工件5’放置在上述的上下夹持部件12和13上时，最好尽可能准确地放置工件5的中心。即使工件的中心存在有少量偏移，但由于上述圆周面研磨步骤中被研磨的圆周面将成为可完成下述切割和研磨加工步骤中的径向加工面，因此该偏移不会影响最终转子轮毂成品的精度。

上述圆周研磨装置10采用的构造为，将其内的左、右圆柱形磨石14的研磨面之间的间隙设置为等于加工后工件的直径。但是，如图9所示，也可将圆柱形磨石14设置成使左、右磨石14之间的间隙小于加工后工件的直径，通过夹持部件12和13，工件5’被逐渐移向圆柱形磨石14之间的空间以进行研磨。这样，根据工件在磨石之间移动的距离就可确定工件的直径。

如果工件圆周面的轴向尺寸(高度)大，并且即使工件的顶部和底部不被固定定位，工件也不会存在有倾斜的危险，那么也可以不使用夹持部件12和13。在这种情况下，如图10-12所示，圆周面研磨装置最好具有靠轴14a旋转驱动的圆柱形磨石14，可绕轴32a自由旋转的自由滚筒32，工件5’的导轨33。圆柱形磨石和自由滚筒被设置在工件的左右侧并且使轴14a和轴32a相互平行。导轨33被放置在磨石和自由滚筒之间靠近工件的一侧上。

在上述的导轨33内，在与工件相接触的后边缘具有一斜面33a，该斜面33a朝工件的中心向下向后倾斜。随着工件的向下移动，导轨被向后移动。

在水平面内，工件的与上述磨石、自由滚筒的外周面、导轨的倾斜面所接触的三个接触点对其进行支撑。由于导轨的倾斜面朝向底部往后倾斜，这样上述三个接触点就形成一圆环，此支撑圆环的直径在向下的方向逐渐减小，因此随着研磨过程的推进，工件逐渐向下移动，工件直径的逐渐减小。

脱落防止件34设置在上述磨石和自由滚筒之间间隙的较远侧上。脱落防止件34在导轨33和工件之间彼此相对放置，最好将它们的前端设置在稍后位于由磨石、自由滚筒圆周面、和导轨倾斜面的接触点所形成的上述环的位置处。在正常的研磨过程中，工件不与脱落防止件相接触，但是如果由于某些原因使工件从磨石和自由滚筒之间跳回，工件就会与脱落防止件接触而返回至一特定的位置，这样它就不会从研磨机中退出。

在自由滚筒32的圆周面的上部和下部上分别设置有朝向顶端和底端直径较小的锥面32b和32c，这使得可以很容易地将工件从研磨机中取出或放入。

在具有如上构造的研磨机中，将圆柱形磨石14与自由滚筒32圆周面之间的距离设置成等于完工后工件的直径。当驱动磨石轴14a并将工件5’放入磨石之间时，如图12所示，自由滚筒和导轨以及工件内部接触且工件被圆柱形磨石14、自由滚筒32的圆周面和导轨倾斜面33所支撑。工件与自由滚筒随着磨石的旋转一起旋转，通过与磨石的圆周面相接触，工件的圆周面被研磨，随着工件的向下移动，工件的直径逐渐减小。

当工件移至最底处时，工件的直径等于磨石圆周面与自由滚筒圆周面之间的距离，也就是说当工件的直径等于工件完工后的直径时，工件被向下抛出，研磨过程结束。

在上述圆周面研磨装置中，没有必要在夹持部件间放置工件，这样的好处是通过将工件从上部顺序地放入自由滚筒32和导轨33之间的区域。可使多个工件连续地被研磨。

接下来，如图1(d)所示，使用标准的切割和研磨完成工件5″的加工，可以形成如硬盘安装面16、硬盘装配面17、定子固定部分18以及中心垂直孔19等转子轮毂15的不同部分的精确形状，如图14中所示。

在上述的精加工过程中，如图6所示，参照前述的通过研磨两个切割端面而形成的上、下加工参照面Pu，Pd，和参照通过研磨圆周面形成的圆周面参照面Ps，进行切割和研磨。

如图15所示，将按本发明上述方法制成的转子轮毂15组装入如硬盘驱动装置的主轴电机20内。

尤其是，将转子轮毂15穿过电机基座23固定在垂直安装于电机基座21内的转轴22上。电机基座23具有上、下滚珠轴承24，围绕该轴承装配转子轮毂的中心垂直孔19，并以能使转子轮毂围绕轴22旋转的方式将转子轮毂支撑。

转子磁体25设置在上述转子轮毂15的周向向下的凸缘15a的内侧表面上，定子26径向面对该转子磁体的内表面，该定子26安装在形成在电机基座21的夹持器部分21a上。

向缠绕在定子26上的导电线圈27施以驱动电流，即可在转子磁场内生成旋转驱动力，从而驱动转子轮毂在上述中心垂直孔19内旋转。同一附图中的附图标记28表示位于电机基座23内的滚珠轴承24之间的支架。

在上述的中心垂直孔19内，一个或多个(图15中显示为2个)磁盘29按图15中虚线所示的方式被放置，并且使磁盘与旋转驱动的转子轮毂一起旋转。

通过装配中心孔29a，将磁盘29装配于转子轮毂15的磁盘装配面17上，底部磁盘的下侧被安装面16所支撑。将磁盘支架30插入磁盘之间，通过使用螺钉或其他连接件(未示出)而固定在转子轮毂15上一特定位置处的固定盘31将上部磁盘的顶面固定。

在上述实施例中，如不锈钢之类的金属可被作为用于加工转子轮毂的圆杆材料，也可用陶瓷或合成树脂作为圆杆1的材料。

在以上描述的电机实施例中，穿过转子轮毂的中心垂直孔19容纳有电机基座23的上、下滚珠轴承24，在如滑动流体轮毂之类的旋转精度较高的装置也可用于电机基座23。

根据本发明的方法，上、下加工参照面形成在加工工件的切割端面上，圆周面加工参照面形成在加工工件的圆周面上。参照这些加工参照面，对转子轮毂的不同部件进行切割和研磨使其成形，因而精确地进行切割和研磨，即可实现对转子轮毂的精确加工。

根据本发明的方法，将圆杆材料切割形成圆盘状块，再将这些圆盘状块冷铸造而形成与转子轮毂形状相似的加工工件，因而不可能出现以前直接切割原材料时出现的大量废料和由此产生的材料利用率低的问题，也不会出现在铸造加工工件时所生成的铸造孔对电机组装装置产生负面影响的可能。这样，就可以在具有高的原料效益和不降低硬盘驱动装置等电机组装装置可靠性的情况下，制造转子轮毂。

虽然本发明是结合具体实施例进行描述的，但这些实施例仅仅是用于说明本发明的原理以及应用，本发明的实施例还可有多种变型，这些变型不应脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围和精神之内。

Claims (9)

1.一种制造转子轮毂的方法，包括步骤：

取一特定厚度的盘状块；

对所述盘状块进行冷锻使其成为具有包括顶面、底面和圆周面的多个表面的工件；

研磨所述顶面形成顶面加工参照面，研磨所述底面形成底面加工参照面，这样所述加工参照面相互平行；

研磨所述工件的圆周面，形成圆周面加工参照面；

利用所述顶面加工参照面、底面加工参照面和圆周面加工参照面对所述工件进行切割和研磨，形成转子轮毂。

2.根据权利要求1所述的制造转子轮毂的方法，其中：

所述获取具有特定厚度的盘状块的步骤进一步包括：

取一圆柱形杆材料；以及

沿垂直于所述圆杆材料的轴线的方向切割该圆杆材料，使其成为具有特定厚度的所述盘状块。

3.根据权利要求1所述的制造转子轮毂的方法，其中：

所述研磨所述顶面和所述底面的步骤进一步包括：

同时使用两个平行的旋转磨石对所述工件的顶面和底面进行加工成形。

4.根据权利要求1所述的制造转子轮毂的方法，其中：

所述冷锻步骤进一步包括使用上锻模和下锻模。

5.根据权利要求1所述的制造转子轮毂的方法，进一步包括：

将转子轮毂安装入主轴电机中。

6.根据权利要求5所述的制造转子轮毂的方法，进一步包括：

将主轴电机安装入一硬盘驱动装置中。

7.根据权利要求2所述的制造转子轮毂的方法，其特征在于：

所述圆杆材料由不锈钢制成。

8.根据权利要求2所述的制造转子轮毂的方法，其特征在于：

所述圆杆材料由陶瓷制成。

9.根据权利要求2所述的制造转子轮毂的方法，其特征在于：

所述圆杆材料由合成树脂制成。

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