MECHANICAL CHARACTERISTICS ANALYSIS FOR SURFACE ROUGHNESS OF SLIDER IN HIGH PRECISION CUTTING MACHINE

Abstract

This research studies the surface roughness of the Al2O3-TiC composite used as a substrate for the Read-Write head in the hard disk drive. In the fabrication of the hard disk drive, the Al2O3-TiC composite wafer is cut into a designated bar shape by slicing and dicing and known as a slider. The surface of the hard disk achieves the quality and reliability of the product. The research objective is to understand the cutting force affected by the parameters and surface roughness. Then, the optimization of the cutting parameters affected the minimum cutting force and surface roughness in the cutting process of Al2O3-TiC with a high precision cutting machine, the cutting force used in the high precision, three-axis dynamometer and the surface roughness using atomic force measurement. The results revealed that the minimum cutting force was 18.605 N, which affected spindle speed (81.25%), feed rate (15.15%) and cutting depth (3.6%); the SD8000 blade type, while the SD10000 blade type is 20.963 N, and affected by the spindle speed (81.58%), feed rate (14.78%), and cutting depth (2.46%), all of which were significant. The minimum surface roughness is 1.221 nm of the SD10000 blade type and spindle speed was significant at 69.45%, with the SD8000 blade type at 1.635 nm. The confirmation of the experiment, the error of percentage was 4.73% and 2.20% for the cutting force of blade type SD8000 and SD10000, while the error of surface roughness showed 2.88% of the SD8000 blade type and 2.77% for the SD10000 blade type respectively.

งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาความหยาบผิวของวัสดุผสมอะลูมิเนียมอ๊อกไซด์-ไทเทเนียมคาร์ไบด์ที่ใช้เป็นฐานรองของหัวอ่าน-เขียนในฮาร์ดิสก์ไดร์ฟ (Hard disk drive) ปัญหาที่พบในการผลิตคือ ความหยาบผิวภายหลังจากกระบวนการตัดแท่งอะลูมิเนียมอ๊อกไซด์-ไทเทเนียมคาร์ไบด์ออกเป็นชิ้นเล็กๆ เรียกว่า “สไลเดอร์ (Slider)” ซึ่งความหยาบผิวจะส่งผลต่อการสะสมฝุ่นที่มีผลกระทบโดยตรงกับฮาร์ดไดร์ฟ เพื่อให้ได้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ เพื่อให้เข้าใจตัวแปรในกระบวนการตัดที่มีผลต่อแรงในการตัดและความหยาบผิว รวมถึงหาตัวแปรที่เหมาะสมในกระบวนการตัดแท่งอะลูมิเนียมอ๊อกไซด์-ไทเทเนียมคาร์ไบด์ที่ให้ผลแรงในกระบวนการตัดและความหยาบผิวน้อยที่สุดด้วยเครื่องตัดที่มีความแม่นยำสูง ด้วยเครื่องวัดแรง 3 แกนที่มีความละเอียดสูงและวัดความหยาบผิวด้วยเครื่องวัดขนาดอนุภาคด้วยแรงกด (Atomic Force Measurement Machine) ผลการวิจัยพบว่า แรงที่มีขนาดน้อยที่สุดเกิดจากใบตัดที่มีเม็ดเกรน SD8000 คือ 18.605 N โดยที่ผลกระทบจาก ความเร็วรอบ 81.25%, อัตราป้อน 15.15% และความลึกในการตัด 3.60% ขณะที่ใบตัดที่มีเม็ดเกรน SD10000 มีแรงในการตัดที่น้อยที่สุดคือ 20.963 N จากความเร็วรอบ 82.58%, อัตราป้อน 14.78%, และความลึกในการตัด 2.46% อย่างมีนัยสำคัญ ความหยาบผิวที่น้อยที่สุด คือ 1.221 nm เมื่อใช้ใบตัดชนิด SD10000 จากความเร็วรอบ 69.45% อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ค่าความหยาบผิวน้อยที่สุดคือ 1.635 nm เมื่อใช้ใบตัดชนิด SD8000 ส่วนในการทดลองเพื่อยืนยันผลพบว่า มีค่าความผิดพลาดของผลการทดลองและการทำนายของแรงคือ 4.73% และ 2.20% สำหรับใบตัดชนิด SD8000 และ SD10000 ตามลำดับ ในขณะที่ค่าความหยาบผิวมีความผิดพลาดคือ 2.88% สำหรับใบตัดชนิด SD8000 และค่าความหยาบผิวมีค่าความผิดพลาด 2.77% เมื่อใช้ใบตัดชนิด SD10000