Операции шлифования, резки и доводки ферритовых сердечников являются наиболее важными в технологическом процессе изготовления магнитных головок. Специфика и сложность выполне
ния указанных операций определяются высокими технологическими требованиями обеспечения качества поверхности. Так, при обработке плоскостей разъемов ферритовых сердечников следует обеспечить шероховатость поверхностей под последующую доводку не хуже параметра /?а = 0,10-=-0,12 мкм, неплоскостность поверхностей порядка 0,1—0,03 мкм, отсутствие сколов и трещин, минимальный дефектный (трещиноватый) слой.
При шлифовании рабочей поверхности ферритовых головок необходимо обеспечить шероховатость поверхности в пределах Ra = 0,02-^-0,03 мкм, хорошее вскрытие рабочего зазора, отсутствие обработочных раковин и трещин. Доводка поверхностей разъема и рабочих поверхностей головок должна обеспечить параметр Ra = 0,02 мкм и менее и полное отсутствие раковин.
При разрезании сваренных стеклом ферритовых заготовок на брикеты шероховатость поверхности должна быть в пределах Ra = 0,2-=-0,3 мкм в ферритовом сердечнике и в стекле, образующем рабочий зазор, не должно создаваться трещин. Необходимо, чтобы выбранные режимы резания обеспечивали такую динамику обработки (силы, температуры), которая предотвращала бы оплавление стекла и нарушение геометрических параметров рабочего зазора. Выполнить указанные жесткие требования возможно путем правильного выбора метода обработки, назначением оптимального абразивного инструмента и режимов резания.
Тонкое алмазное шлифование ферритовых сердечников магнитных головок по поверхностям разъема рекомендуется производить на плоскошлифовальном станке модели МШ-259 («Микрон-1 П»). Режимы шлифования: алмазные круги АСМ40/28МО12 100 %
(черновое шлифование), АСМ28/20МО12 100 % (получистовое шлифование), АСМ14/М012 100% (чистовое шлифование), частота вращения шпинделя 16 000 об/мин, стола — 8 об/мин, вертикальная подача 5—10 мкм, шлифование— попутное, охлаждение — содовый раствор.
Качество поверхности при тонком алмазном шлифовании в значительной степени определяется режимными факторами обработки, характеристикой инструмента и рядом технологических параметров (охлаждающая эмульсия, направление шлифования, качество правки круга и др.).
Уменьшение частоты вращения шпинделя с 16 000 до 8000 об/мин обусловливает рост составляющих сил резания Рг, Ру и Рх. Так, при обработке высокоплотных керамических ферритов ЗООНН, 500НН, 1000НН с частотой вращения стола 8 об/мин и вертикальной подачей 10 мкм указанное уменьшение окружной скорости шпинделя увеличивает силу Рг с 0,87 до 1,7 Н, силу Ру — с 2,4 до 7,2 Н, а силу Рх — с 0,54 до 1,35 Н.
Тонкое шлифование более плотных и несколько более твердых горячепрессованных ферритов того же состава обусловливает рост сил резания на 25—40 %.
Увеличение частоты вращения стола с 2 до 8 об/мин обусловливает уменьшение составляющих сил резания Рг, Ру, Рх. При шлифовании ферритов ЗООНН и 500НН с частотой вращения шпинделя 16000 об/мин и вертикальной подачей 10 мкм указанное увеличение частоты вращения стола уменьшает составляющие сил резания в следующих соотношениях: Рг — с 2,1 до 0,87 Н, Ру — с 7,2 до 2,4 Н, Рх — с 1,6 до 0,5 Н. Шлифование горячепрессо-
chipmaker. ru
06.07.2012
ванных ферритов сопряжено с ростом составляющих сил резания на 30 %.
Изменение вертикальной подачи в широких пределах (от 1 до 30 мкм) обусловливает значительное увеличение составляющих усилия резания. Так, при шлифовании горячепрессованного феррита 500НТ1 алмазным кругом АЧК80Х5—АСМ40/28МО12 100 % при частоте вращения шпинделя 16 000 об/мин и стола — 8 об/мин рост вертикальной подачи с 1 до 10 мкм приводит к увеличению составляющих сил резания в 1,5 раза.
При встречном шлифовании силы резания на 20—30 % выше, чем при попутном шлифовании. Эта зависимость объясняется тем, что при встречном шлифовании время контакта алмазного круга с микроэлементом обрабатываемой поверхности больше, чем при попутном шлифовании.
|
Таблица 51. Влияние связки алмазного круга на силы резания, удельный расход и коэффициент шлифования алмаза при шлифовании горячепрессованных ферритов 5000НТ1 и 1000НТ1. Станок — МШ-259, частота вращения шпинделя — 16 000 об/мин, частота вращения стола — 8 об/мин, вертикальная подача — 10 мкм, шлифование — попутное, СОЖ — 3 %-ный содовый раствор, форма круга — АЧК 80X5
|
Применение для шлифования ферритов алмазных кругов на керамической связке приводит к росту составляющих сил резания примерно на 250—300 %. По-видимому, меньшая прочность связки обусловливает интенсивное выкрашивание алмазных зерен. Это вызывает увеличение сил резания, приходящихся на единичное зерно, и, как следствие, приводит к общему росту сил резания. Косвенным подтверждением указанного является повышенный удельный расход алмаза и более низкие коэффициенты шлифования алмаза при обработке кругами на керамических связках (табл. 51). Поэтому обработку ферритовых сердечников по плоскости разъема необходимо производить кругами на связках типа М012.
Применение мелкозернистых кругов (М28/14, АЛ. 14/10, М7/5) пропорционально уменьшает силы резания — примерно на 70—1000 %. Однако шлифование мелкозернистыми кругами сопряжено с повышением удельного расхода алмазов с 3,52 мг/см3 (для зернистости М40/28) до 6,93 мг/см3 (для зернистости М7/М5) и соответствующим снижением коэффициента шлифования с 620 до 390. Повышение концентрации алмаза обусловливает снижение составляющих усилия резания, уменьшение удельного расхода алмазов и некоторое возрастание коэффициентов работоспособности. Оити-
мум для указанных показателей наблюдается при концентрации алмазов 100 %.
Качество поверхностного слоя при шлифовании в значительной степени определяется силовыми факторами обработки. Поэтому все факторы, уменьшающие силы резания, способствуют улучшению чистоты обработки и уменьшению глубины трещиноватого слоя ферритовых сердечников.
Увеличение частоты вращения шпинделя с 8000 до 16 000 об/мин, частоты вращения стола до 8 об/мин, уменьшение вертикальной подачи до 1 мкм, снижение зернистости кругов с 40 до 5 мкм улучшают шероховатость поверхности от параметра /?я = 0,1 до Ra = 0,02 мкм и обеспечивают минимальную глубину слоя около 5 мкм.
Связь между глубиной слоя (с трещинами) F, зернистостью шлифовального круга Д частотой вращения шпинделя п, стола N и вертикальной подачей / описывается уравнением
F = 4000Д 626 /° ‘566/(п°,732 № ,50°).
Тонкое круглое шлифование рабочей поверхности магнитных головок рекомендуется производить на прецизионных круглошлифовальных станках, например модели СУ-125.
Режимы резания: алмазные круги АСМИБр 100 % (черновое шлифование); АСМ7Бр 100% (получистовое шлифование); АСМЗБр 100 % (чистовое шлифование, скорость круга — 30—35 м/с, продольная подача — 0,02—0,4 м/мин, скорость изделия — 0,02 м/мин, глубина шлифования — 2,5—3 мкм, охлаждение — обильное содовым раствором).
Выполнение перечисленных рекомендаций обеспечивает получение шероховатости поверхности в пределах параметра Ra = 0,025 мкм и глубины трещиноватого слоя в пределах 2 мкм. Увеличение скорости круга сопровождается уменьшением шероховатости и глубины трещиноватого слоя. Одновременно уменьшается объемный коэффициент шлифования алмаза и увеличивается удельный расход алмазов.
При шлифовании ферритов 500НН кругом АСМ14Бр 100 % при скорости изделия 0,02 м/мин, продольной подаче 0,04 м/мин и глубине шлифования 2,5 мкм увеличение скорости круга с 21 до 50 м/с обусловливает уменьшение шероховатости поверхности (по показателю Ra) с 0,08 до 0,025 мкм и глубины трещиноватого слоя с 10 до 3 мкм. Удельный расход алмазов при этом увеличивается с 3,54 до 7,59 мг/см1, а объемный коэффициент шлифования уменьшается с 647 до 226. Аналогичные соотношения характерны для ферритов других составов (300НН, 1000НН, 500НТ1, 1000НТ1).
Исходя из требований рационального сочетания расхода алмазов и параметров качества поверхности оптимальной является скорость круга 30—35 м/с.
Шероховатость поверхности и глубина трещиноватого слоя увеличиваются, а коэффициент работоспособности уменьшается с ростом глубины резания (табл. 52).
Ухудшение качества поверхности объясняется увеличением фактического сечения среза и соответствующим возрастанием сил резания. Этим же фактором можно объяснить увеличение удельного расхода алмазов.
3 Зак. 299
Следует обратить внимание на то, что с ростом глубины шлифования от 2,5 до 10 мкм значительно (почти в три раза) увеличиваются составляющие сил резания. Это накладывает существенный отпечаток на специфику обработки рабочих поверхностей магнитных головок. (Чтобы обеспечить шлифование головок до глубины рабочих зазоров 100—120 мкм и предотвратить скалывание «носика» зазора, необходимо шлифование рабочей поверхности ферритовых головок осуществлять с глубиной резания 2,5—5 мкм.)
|
Таблица 52. Зависимость шероховатости поверхности, глубины трещиноватого слоя, составляющих усилия резания, удельного расхода и коэффициента шлифования алмазов от глубины шлифования при тонком наружном круглом шлифовании горячепрессованных ферритов различных составов. Станок модели СУ-125, круг —ACM 14 Бр 100% (окр = 35 м/с, 1>н = 0,02 м/мин, snp = 0,04 м/мин, охлаждение — обильное содовым раствором)
|
Продольная подача существенно влияет на параметры качества: с увеличением подачи от значений 0,02 м/мин до 1,0 м/мин шероховатость поверхности изменяется с Ra = 0,027 мкм до Ra = 0,20 мкм, а глубина трещиноватого слоя увеличивается с 5 до 25 мкм. Эти зависимости характерны для ферритов 500НН, 500НТ1 и 1000НТ1.
Одновременно резко возрастают составляющие сил резания (примерно в шесть-семь раз). Учитывая изложенное и во избежание растрескивания носиков в области рабочего зазора, рабочую поверхность ферритовых головок необходимо шлифовать с минимальными продольными подачами порядка 0,04 м/мин.
Скорость изделия оказывает существенное влияние на качество поверхности при круглом шлифовании ферритовых головок. Увеличение скорости изделия с 0,02 до 1 м/мин приводит к росту высоты шероховатостей в 10 раз от /?а =0,02 мкм до Ru = 0,2 мкм. При этом глубина трещиноватого слоя увеличивается с 5—7 до 23—25 мкм (т. е. в четыре-пять раз), силы резания — в шесть-семь раз, удельный расход алмазов — в пять раз, а коэффициент работоспособности уменьшается в 4,5 раза.
Наилучшие результаты с точки зрения качества поверхности головок обеспечивает шлифование алмазными кругами из эластичных связок Бр. Несколько худшие результаты получаются при связках Б1 и СК (керамическая связка).
Составляющую усилия резания Ру (Н), вызывающую разрушение носика рабочего зазора, можно рассчитывать по заданным режимам резания по формуле
Ру = 497/° *49 v? t 23 v^° ’9l s°np98 KNKuK3,
где KN, /См, /Сз — поправочные коэффициенты, учитывающие количество граммов сошлифованного феррита, состав и марку феррита и зернистость круга.
Формула справедлива при / = 0,0025-^-0,010 мм, и„ = 0,02~ — т-0,5 м/мин и работе с охлаждением (3 %-ный содовый раствор). Значения коэффициентов /С^, /С«, К3 приведены в табл. 53.
|
Таблица 53. Значения коэффициентов KN, /См и /С3 для определения усилий при тонком алмазном шлифовании ферритов
|
При алмазной резке ферритовых сердечников магнитных головок режимы резания и характеристика отрезного алмазного круга существенно влияют на качество обработанной поверхности.
Для точной алмазной резки ферритовых заготовок на сердечники может быть рекомендован прецизионный станок модели 12500 с резанием периферией алмазного круга, а также станок «Алмаз-4Т» с резанием внутренней режущей кромкой алмазного круга.
Анализ показывает, что уменьшение скорости круга со 125 до 50 м/с обусловливает рост составляющих сил резания на 150—200 %. Это приводит к ухудшению шероховатости обработанной поверхности с Ra = 0,2 мкм до Ra= 1,5 мкм, а глубина трещиноватого слоя увеличивается с 30—35 до 75—80 мкм. Одновременно растут сколы кромок сердечников с 10—12 до 25—30 мкм.
Изменение продольной подачи в пределах 0,1—0,5 м/мин практически не влияет на шероховатость поверхности, глубину трещиноватого слоя и величину сколов.
Значительное влияние на качество поверхности при резке оказывает вертикальная подача. Увеличение вертикальной подачи с 5 до 200 мкм обусловливает рост составляющих усилия резания Рг с 10—12 до 32—38 Н и Ру с 15—16 до 50—57 Н, т. е. на 300—350 %. Такое резкое возрастание сил приводит к увеличению
средних размеров сколов с G—7 до 40—50 мкм. Глубина трещиноватого слоя также увеличивается с 25—27 до 60—65 мкм. Приведенные данные получены на основе экспериментального изучения процессов резки ферритов 500НТ1, Ю00НН, 1000НТ1.
Существенное влияние на качество поверхности оказывают зернистость отрезного круга и концентрация алмазов в нем.
На основании результатов исследований и обобщения передового опыта промышленности алмазную резку ферритов для сердечников магнитных головок следует выполнять со следующими режимами резания: круг АСОМ40/М28Э1 100 %, скорость круга 100—125 м/с, продольная подача 0,3—0,5 м/мин, вертикальная подача 10 мкм, охлаждение обильное в масляном тумане.
Обработка с указанными рекомендациями позволяет обеспечить шероховатость поверхности в пределах параметра Ra — = 0,2-^0,3 мкм, глубину трещиноватого слоя 25—30 мкм, сколы кромок не более 10 мкм.
С учетом приведенных данных припуск под следующее тонкое плоское шлифование должен составлять не менее 0,05—0,07 мм. Качество стеклянного рабочего зазора при резке с указанными режимами не нарушается.