DE3446306A1 - Process and apparatus for the surface machining of substrate plates for magnetic storage discs - Google Patents
Process and apparatus for the surface machining of substrate plates for magnetic storage discsInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von SubstratplattenMethod and device for the surface treatment of substrate plates
für Magnetspeicherplatten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanenden Bearbeiten der Oberfläche von Substratplatten für Magnetspeicherplatten, bei dem das spanende Werkzeug in einer der gewünschten Oberflächenform entsprechenden Vorschubbewegung über die rotierende Platte geführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem antreibbaren Spannfutter, das mit einer konzentrisch angeordnete und an eine Unterdruckquelle angeschlossene Ringnuten aufweisenden Frontscheibe zum Aufspannen der zu bearbeitenden Substratplatte ausgestattet ist, und mit einem sowohl längs der Spannfutterachse als auch senkrecht dazu bewegbaren Werkzeugschlitten für das spanende Werkzeug.for magnetic storage disks The invention relates to a method for machining of the surface of substrate plates for magnetic storage disks, in which the cutting tool corresponds to the desired surface shape Feed movement is guided over the rotating plate. The invention also relates to a device for carrying out the process, with a drivable chuck, the one with a concentrically arranged and connected to a vacuum source Front disk having annular grooves for clamping the substrate plate to be processed is equipped, and with one both along the chuck axis and vertically movable tool slide for the cutting tool.
An die Ebenheit und Oberflächengüte von Magnetspeicherplatten, bei denen sich die Magnetköpfe während der Rotation der Platte für den Schreib-/ Lesebetrieb im Abstand von weniger als 1;ihm fliegend über der Oberfläche befinden, werden äußerst hohe Anforderungen gestellt. Diese Eigenschaften, von denen das Flugverhalten der Magnetköpfe abhängt, werden wesentlich vom Träger der Magnetschicht, den Substratplatten, bestimmt. Ein störungsfreier Schreib-/Lesebetrieb ist nur bei ruhigem Fliegen des Magnetkopfes gewährleistet.The flatness and surface quality of magnetic storage disks, at which the magnetic heads are located during the rotation of the disk for read / write operation at a distance of less than 1; it flying above the surface become extremely made high demands. These properties of which the flight behavior of the Magnetic heads depend essentially on the carrier of the magnetic layer, the substrate disks, certainly. Trouble-free read / write operation is only possible when the Magnetic head guaranteed.
Die für solche Magnetspeicherplatten vorgesehenen Substratplatten werden nach einer Vorbearbeitung auf einer hochpräzisen Feindrehbank mit einem Diamantwerkzeug plangedreht. Sie sind dabei auf einer Frontscheibe des Spannfutters mittels Unterdruck aufgespannt. Es kommt häufig vor, daß die Platten nach dem Abnehmen von der Frontscheibe infolge innerer Spannungen eine leichte Tellerförmigkeit in der für das Flugverhalten der Magnetköpfe ausschlaggebenden Größenordnung annehmen. Messungen haben ergeben, daß die dadurch hervorgerufene Überhöhung oder Vertiefung des Aufzeichnungsbereiches gegenüber dem Plattenrand bei einem Plattendurchmesser zwischen 100 und 150 mm etwa 2 bis 5um beträgt.The substrate disks intended for such magnetic storage disks are after pre-machining on a high-precision precision lathe with a diamond tool planned. You are on a front disc of the chuck by means of negative pressure stretched. It often happens that the panels after they have been removed from the windshield due to internal tensions, a slight plate shape in the flight behavior of the magnetic heads assume a decisive order of magnitude. Measurements have shown that the resulting elevation or depression of the recording area compared to the edge of the plate with a plate diameter between 100 and 150 mm approximately 2 to 5um.
Es hat sich gezeigt, daß die elektromagnetischen Werte, insbesondere der Abtastpegel, auf der konvex gekrümmten Seite einer solchen Platte besser sind als auf der konkav gekrümmten Seite. Außerdem hat sich gezeigt, daß das Pegelniveau höher ist als bei beidseitig vollkommen ebenen Platten.It has been shown that the electromagnetic values, in particular the sampling level on the convexly curved side of such a plate are better than on the concave curved side. It has also been shown that the level level is higher than with panels that are completely flat on both sides.
Demgemäß bestand die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten der Oberflächen von Substratplatten für Magnetspeicherplatten zu entwickeln, durch das die elektromagnetischen Werte auf beiden Platten- seiten gleich gut sind, und eine konkave Krümmung einer Seite vermieden wird.Accordingly, the object was to provide a method and an apparatus for Machining the surfaces of substrate disks to develop magnetic storage disks, through which the electromagnetic values on both plate pages are equally good and a concave curvature on one side is avoided.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Bearbeitungsverfahren der eingangs beschriebenen Art und einer Vorrichtung zu dessen Durchführung mit den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmalen.The solution to the problem consists in a processing method of the type described above and a device for its implementation with the features characterized in the claims.
Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend erläutert.The invention is based on the embodiments shown in the drawing explained below.
Es zeigen Figur 1 eine erfindungsgemäß bearbeitete Substratplatte im diametrischen Querschnitt Figur 2 das nach der Erfindung gestaltete Spannfutter einer Feindrehbank mit der aufgespannten Substratplatte und dem Drehwerkzeug im Längsschnitt Figur 3 den mit einem Stellelement ausgestatteten Halter für das Drehwerkzeug im Längsschnitt.FIG. 1 shows a substrate plate processed according to the invention in diametrical cross section FIG. 2 the chuck designed according to the invention a precision lathe with the clamped substrate plate and the turning tool in the Longitudinal section, FIG. 3, the holder for the turning tool equipped with an adjusting element in longitudinal section.
Figur 4 ein mit einem axial wirksamen Stellelement verbundenes Spannfutter.FIG. 4 shows a chuck connected to an axially active adjusting element.
Durch die erfindungsgemäße Oberflächenbearbeitung soll eine Substratplatte 1 hergestellt werden, deren für den Aufzeichnungsbereich vorgesehene Ringfläche 2 eine zentrale Öffnung 3, wie in Figur 1 zu sehen ist, auf beiden Seiten der Platte konvex gewölbt ist.The surface treatment according to the invention is intended to result in a substrate plate 1, the annular surface of which is intended for the recording area 2, a central opening 3, as can be seen in FIG. 1, on both sides of the plate is convex.
Hierzu ist eine für die Bearbeitung geeignete Feindrehmaschine mit einem Spannfutter 4 (Figur 2) ausgestattet, welches eine Frontscheibe 5 aus Aluminium aufweist. Die Frontscheibe ist mit konzentrisch angeordneten Ringnuten 6 versehen, die über Bohrungen 7 und einem Sammelkanal 8 mit einer Unterdruckquelle 9 in Verbindung stehen. Vor dem Spannfutter ist üblicherweise - und in der Zeichnung daher nur angedeutet - ein Werkzeugschlitten 10 mit dem spanenden Werkzeug 11 angeordnet, der für die der gewünschten Oberflächenform der zu bearbeitenden Platte entsprechenden Vorschubbewegung sowohl längs der Spannfutterachse 12 als auch senkrecht dazu bewegbar gelagert ist.A precision lathe suitable for machining is also included for this purpose a chuck 4 (Figure 2) equipped, which has a front disk 5 made of aluminum having. The front pane is provided with concentrically arranged annular grooves 6, which is connected to a vacuum source 9 via bores 7 and a collecting channel 8 stand. In front of the chuck is usually - and therefore only indicated in the drawing - Arranged a tool slide 10 with the cutting tool 11, which is for the feed movement corresponding to the desired surface shape of the panel to be processed is mounted movable both along the chuck axis 12 and perpendicular thereto.
Die durch die Ringnuten 6 entstandenen Stege 13, die eine ringförinige Stützfläche für die durch einen Unterdruck in den Nuten von etwa 400 Torr gehaltene Substratplatte bilden, sind zur Mitte der Stützfläche hin zunehmend zurückgesetzt; im Beispiel nach Figur 2 Steg II und IV um 2pm und Steg III um 4#m, so daß die aufgespannte Substratplatte ein leicht konkaves Spannprofil annimmt. In dieser Lage wird die Substratplatte durch eine rein radiale Vorschubbewegung des Werkzeug schlittens 10 eben abgedreht. Durch anschließendes Aufheben des Unterdrucks zum Abnehmen der elastisch verformten Platte von der Frontscheibe 5 entspannt diese, so daß sich die abgedrehte Ringfläche 2 konvex wölbt. Die Bearbeitung der rückseitigen Ringfläche erfolgt in gleicher Weise, jedoch auf einem zweiten Spannfutter, bei dem wegen der auszugleichenden Wölbung der Auflagefläche die Stege der Frontscheibe doppelt so stark zurüekgesetzt sind als bei der ersten Frontscheibe.The webs 13 created by the annular grooves 6, which have an annular Support surface for the held by a negative pressure in the grooves of about 400 Torr Form substrate plate, are increasingly set back towards the center of the support surface; in the example according to Figure 2 web II and IV by 2pm and web III by 4 # m, so that the spanned Substrate plate assumes a slightly concave clamping profile. In this situation the Substrate plate by means of a purely radial feed movement of the tool slide 10 just turned off. By then releasing the vacuum to remove the elastically deformed plate from the windshield 5 relaxes this, so that the turned-off ring surface 2 curves convexly. The processing of the rear ring surface takes place in the same way, but on a second chuck, where because of the To compensate for the curvature of the support surface, the webs of the front screen double are much set back than on the first windshield.
Das konkave Spannprofil der zur spanenden Bearbeitung aufgespannten Substratplatte kann auch dadurch erreicht werden, daß die durch die Ringnuten 6 entstandenen Stege 13 aus elastischem Material bestehen und zur Mitte der durch sie gebildeten ringförmigen Stützfläche hin nicht zurückgesetzt sind, sondern in ihrer Breite abnehmen, beispielsweise beträgt die Breite von Steg I und V 5 mm, von Steg II und IV 4 mm.und von Steg III 3 mm. Durch die abnehmende Materialstärke werden die. Stege unter der Auflagekraft der durch Unterdruck aufgespannten Substratplatte zur Mitte der Stützfläche hin zunehmend elastisch zusammengedrückt, so daß die Platte konkav verformt wird. Die weitere Bearbeitung erfolgt dann wie bereits oben beschrieben, wobei die unterschiedlichen Wölbungen der Platte auf der ersten und zweiten Bearbeitungsseite durch unterschiedliche Unterdrucke erzeugt werden, beispielsweise 300 Torr für die erste und 400 Torr für die zweite. Seite für eine Wölbungshöhe von 4;im.The concave clamping profile of the clamped for machining Substrate plate can also be achieved in that the ring grooves 6 resulting webs 13 are made of elastic material and to the middle of the through they are not set back formed annular support surface, but in decrease in width, for example the width of web I and V is 5 mm, from bar II and IV 4 mm. and from bar III 3 mm. Due to the decreasing material thickness will the. Bars under the bearing force of the substrate plate stretched by negative pressure increasingly elastically compressed towards the center of the support surface, so that the plate is deformed concavely. Further processing then takes place as described above, the different curvatures of the plate on the first and second machining side be generated by different negative pressures, for example 300 Torr for the first and 400 torr for the second. Side for a camber height of 4; im.
Die konvexe Wölbung der Ringfläche 2 kann in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitung auch dadurch erhalten werden, daß die Substratplatte 1 auf eine ebene Frontscheibe 20 des #Spannfutters 21 aufgespannt wird und das spanende Werkzeug in einer der gewünschten Wölbung entsprechenden Vorschubbewegung über die rotierende Platte geführt wird. Wie in Figur 3 zu sehen, ist der auf dem Werkzeugschlitten 14 befestigte Halter 15 des Werkzeugs 16 für die dazu notwendige achsiale Bewegungskomponente mit einem Stellelement 17 versehen, das in eine dem Werkzeug tragenden Teil des Halters eine gewisse elastische Beweglichkeit verleihende Aussparung 18 eingefügt ist. Die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderliche Beweglichkeit kann durch eine entsprechend zu bemessende Vertiefung 19 beeinflußt werden. Als Stellelement eignet sich besonders ein Quarzkristall, der beim Anlegen einer elektri- schen Spannung deformiert wird, so daß die der gewünschten Vorschubbewegung entsprechende Längenänderung des Kristalls mit Hilfe einer Spannungssteuerung 22 im Mikrometerbereich exakt und reproduzierbar vorgenommen werden kann. Selbstverständlich sind auch andere Stelleinrichtungen, beispielsweise elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Stellglieder einsetzbar, sofern sie im genannten Größenbereich steuerbar sind.The convex curvature of the ring surface 2 can in a further embodiment the surface treatment according to the invention can also be obtained in that the The substrate plate 1 is clamped onto a flat front panel 20 of the chuck 21 and the cutting tool in a feed movement corresponding to the desired curvature is guided over the rotating plate. As can be seen in Figure 3, the one on the Tool slide 14 attached holder 15 of the tool 16 for the necessary axial movement component provided with an adjusting element 17, which is in one of the Tool-carrying part of the holder giving a certain elastic mobility Recess 18 is inserted. The one required for the respective application Mobility can be influenced by a correspondingly dimensioned recess 19 will. A quartz crystal is particularly suitable as an adjusting element, which when applied an electrical voltage is deformed so that that of the desired Feed movement corresponding change in length of the crystal with the help of a voltage control 22 can be carried out exactly and reproducibly in the micrometer range. Of course are also other actuating devices, for example electromagnetic, pneumatic or hydraulic actuators can be used, provided they are in the size range mentioned are controllable.
Diese Bearbeitungsmethode gestattet es, daß ~beide Seiten einer Substratplatte auf einem Spannfutter bearbeitet werden können, da die für die zweite Bearbeitungsseite doppelt so stark auszuführende Wölbung mittels der Spannungssteuerung 22 eingestellt werden kann. Hierbei ist ein besonderer Vorteil, daß die Tiefenpräparation der Stege entfällt, und die Auflagefläche der Frontscheibe völlig eben sein kann.This machining method allows both sides of a substrate plate can be machined on one chuck, as the one for the second machining side The curvature to be carried out twice as strong is set by means of the tension control 22 can be. A particular advantage here is that the depth preparation of the webs is not applicable, and the support surface of the windshield can be completely flat.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von beidseitig konvex gekrümmten Oberflächen der Substratplatte besteht darin, daß diese eben aufgespannt wird und das spanende Werkzeug radial und geradlinig über die Oberfläche geführt wird und das Spannfutter eine auf den Vorschub des Werkzeugs abgestimmte achsiale Verschiebung ausführt, so daß ein konvexes Bearbeitungsprofil entsteht. Auch hier ist bei der Bearbeitung der rückseitigen Ringfläche aus den oben beschriebenen Gründen ein doppelt so großer Axialhub erforderlich.Another possibility for the production of double-sided convex curvatures The surface of the substrate plate consists in that it is stretched flat and the cutting tool is guided radially and in a straight line over the surface and the chuck has an axial shift that is matched to the feed rate of the tool executes, so that a convex machining profile is created. Here, too, is at the Machining of the rear ring surface twice for the reasons described above so large axial stroke is required.
Eine in Figur 4 gezeigte Ausführungsform sieht hierzu vor, daß die Antriebsspindel 23 des Spannfutters 24 und der Antriebsmotor 25 eine Einheit bilden, die mittels zweier Membranen 26 am Maschinengestell 27 befestigt ist. Zur axialen Verschiebung der Einheit ist das Motorgehäuse 28 mit einem steuerbaren Stellelement 29, wie oben für das axial verschiebbare Werkzeug beschrieben, verbunden. Neben einem elektrischen (z.B.An embodiment shown in Figure 4 provides for this purpose that the The drive spindle 23 of the chuck 24 and the drive motor 25 form a unit, which is fastened to the machine frame 27 by means of two membranes 26. For axial Moving the unit is the motor housing 28 with a controllable adjusting element 29, as described above for the axially displaceable tool, connected. Next to an electrical (e.g.
piezoelektrischen) oder pneumatischen oder hydraulischen Stellelement, kann auch ein elektromechanischer Stellantrieb, beispielsweise ein Schrittmotor, verwendet werden.piezoelectric) or pneumatic or hydraulic actuator, can also be an electromechanical actuator, for example a stepper motor, be used.
Ist eine luftgelagerte Spindel vorgesehen, so kann deren axiale Verschiebung durch einseitige Veränderung des Luftdruckes im Lagerspalt vorgenommen werden. Luftlagerspindeln stehen im Fachhandel zur Verfügung, so daß auf eine zeichnerische Darstellung verzichtet werden kann. Es ist dann lediglich eine geeignete Luftsteuerung vorzusehen.If an air-bearing spindle is provided, its axial displacement can be be made by unilateral change of the air pressure in the bearing gap. Air bearing spindles are available in specialist shops, so there is no need for a graphic representation can be. A suitable air control then only needs to be provided.
Zeichn.Sign.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: B23B 5/40 |
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