[发明专利]激光珩磨方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及用激光改善表面光洁度和形式的纳米机械加工。本发明尤其涉及对主轴电动机内的部件表面的纳米机械加工。

背景技术

几乎在所有计算机系统中都使用带有可磁化介质的磁盘来数据存储。现有的磁性硬盘使用在盘片表面上方仅几纳米处并以相当高的速度(通常为几米每秒)的读-写头来进行操作。

盘片通常被安装在由主轴电动机旋转的主轴上以使得盘片表面在读/写头下通过。主轴电动机通常包括固定在基板上的轴和具有让该轴插入的轴套的轴毂，主轴附连于该轴毂。附连至轴毂的永磁体与基座上的定子绕组相互作用以使轴毂相对轴旋转。为了便于旋转，通常在轴毂和轴之间插入一个或多个轴承。另一设计则使用旋转轴的构造。在这样情况下轴套附连至基座。

图1示出了具有由本发明的方法和装置制造的流体动力轴承的主轴电动机对其格外有用的磁盘驱动器。参见图1，磁盘驱动器通常包括一外壳，该外壳具有由密封装置密封至外盖的基座。该磁盘驱动器具有附连有多张盘片的主轴，上述盘片的表面上覆盖有用于磁性存储信息的磁性介质(未示出)。主轴电动机(在本图中未示出)使盘片旋转经过由悬臂组件悬挂在盘片表面上方的读/写头。在操作中，主轴电动机使盘片高速旋转经过读/写头，同时悬臂组件移动并放置该读/写头位于某些径向分隔的磁道(未示出)之上。这就使读/写头能将磁性编码信息从盘片表面上所选位置处的磁性介质中读出并向其中写入信息。

如图2所示，主轴电动机包括其外表面邻接一轴套的轴。该轴相对于该轴套旋转或者反之亦然。轴可以具有各种形状，包括圆柱形(如图所示)和圆锥形。

这些年来，存储密度越来越大而存储系统的尺寸则越来越小。这一趋势导致在磁性存储盘的制造和运行中的精确性更高而容限更低。例如，为了实现增加的存储密度，读/写头必须被放置得更为靠近存储盘表面。这种邻近要求盘片基本在单个平面上旋转。盘片旋转时的微小摇摆或跳动都会导致磁盘表面与读/写头接触。这就是已知的“碰撞”并且会损坏读/写头和存储盘的表面，从而导致数据丢失。

更精确的机械加工能够实现磁盘驱动器制造中期望的低容限。磁盘驱动器上特别适于激光珩磨(honing)(或抛光)的一个区域是主轴电动机的轴和轴套。用于磁盘驱动器机械加工的常规材料去除工艺(诸如车削或铣削)会留有机械加工痕迹(例如峰或谷)。这些机械加工痕迹可以归因于：(1)切削工具形状；(2)机械加工参数，诸如进料、切割深度、速度、主轴跳动等等；(3)由零件和切削工具运动引入并可能由结构共振所放大的振动；以及(5)由切削负载和热变化导致的零件挠曲和变形。此外，已知电化学机械加工工艺会留下从机械加工表面突出并腐蚀周围金属的硫化物夹杂，并且诸如磨削的工艺会导致由零件和磨削轮损耗的不均屈服点所引起的工件变化。

珩磨用于去除机械结构痕迹，由此改善机械加工表面。已知可以使用诸如磨粒以及携有磨料(诸如磨料线)的旋转工具的其他类型的珩磨。同样已知垂直引导地对工件应用激光，这能够去除机械加工痕迹，但更常用于在工件表面制造凹槽。

发明概述

本发明涉及一种抛光表面的方法，包括提供具有脉冲波形且其能量足以从表面去除粗糙部的激光，并引导激光掠入射(grazing incidence)该表面，以便从其去除粗糙部。掠入射指的是当表面呈弯曲形(例如，圆柱体)时大致与表面相切以及有时候仅在待抛光表面上方的入射，或者当表面平坦时大致与表面平行以及有时候仅在待抛光表面上方的入射。

本发明还涉及一种机加工盘片驱动器部件的方法，包括提供具有脉冲波形且其能量足以从部件中去除材料的激光，引导激光将部件表面机械加工并抛光至期望的形状。

本发明还涉及一种抛光工件表面的方法，包括提供与表面垂直的激光，将激光聚焦在表面上或表面附近以使其能量密度足以去除从表面突起的粗糙部，而不会从表面去除所不希望量的材料。

本发明还涉及一种工件，该工件包括基本上没有机械加工痕迹的抛光表面，其中所述机械加工痕迹由超快脉冲激光去除。

在阅读了如下的详细描述后本发明的额外优点对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的，所述详细描述中仅通过说明执行本发明的最佳实施方式来示出并描述本发明的较佳实施例。应该认识到本发明还可具有其他的和不同的实施例，并且能够对其细节做出多方面的修改，这些都不背离本发明。因此，附图和描述被认为实质上是说明性而非限制性的。

附图简述

图1示意性地示出了一磁盘驱动器。

图2示出了用于图1所示主轴的主轴电动机的垂直横截面图。