玩转 CDM9 CDM12 金属托盘

jjjjjj1 · 发表于 2007-10-12 10:13

一、关于CD机芯的主轴托盘
金属托盘特写_缩小大小.jpg

激光唱机机芯中的主轴托盘，在CD碟片的回放过程中，对整个转盘得运作起着至关重要的作用，但这个部件却长期被人们所忽视。
如果仔细观察不难发现，几乎所有世界顶级CD转盘都使用了自己独门开发的主轴托盘，而这其中大部分是金属材料的。

总结一下托盘的重要作用，应该有如下几点。
（1）、托盘相当于汽车的离合器，是第一个将主轴的转动力矩直接传递给CD碟片的装置。它控制碟片的加速、减速和主轴伺服，是机芯主轴与CD碟片的唯一一个结合部件，对转盘性能的影响比碟镇还要来得直接；
（2）、托盘虽小，但却决定了CD碟片的水平转动的平面精度和同心度两个至关重要的性能指标；
（3）、决定了与碟镇配合的定位精度；
（4）、托盘依据其自身的重量以及与主轴直接弥合的部位，对来自电机和碟片的震动起到了第一次吸收和消减作用；
（5）、依据其自身的转动惯量，对稳定主轴转速起到一定作用。

目前，绝大多数商业型CD机芯的主轴托盘采用塑料制造。原因有两个：一是成本低；二是精度和一致性尚在可接受的范围之内。比较例外的就是CDM3、CDM4 等这类早期不计成本设计的CD机芯，而它们采用的大都是金属托盘。

二、为CDM9/CDM12 CD开发机芯开发主轴金属托盘

本人最近痴迷CDM9摇臂机芯。但始终觉得那个塑料托盘太低端，所以一直有为CDM9机芯设计金属托盘的想法。由于CDM12与CDM9使用的都是MABUCHI的RF-300C-11400主轴电机，所以CDM12也可以稍带上了。
由于一开始低估了金属托盘的开发难度，所以走了很多弯路，也浪费了很多精力和金钱。
主要遇到的问题来自这样两方面：

（1）、材料选择。
比较容易加工的材料是黄铜，但铜的强度低，容易变形。同时时间久了还有生锈的风险，所以高端托盘用黄铜作为材料不是一个很好的选择。
铝合金的强度也不够，加工精度也很难上去，还需要表面处理工艺，也被排除。
钢材的强度足够，但是钢材是铁磁性材料，在旋转时会对光头产生电磁干扰。同时钢材也会生锈。
比较理想的材料是不锈钢，强度足够，重量轻，同时表面永不生锈。但普通的不锈钢太韧，难以加工，同时也具有相当的铁磁性。
我们最终找到的是一种特种不锈钢，即可以达到很高的加工精度同时又只有很小的电磁干扰。

（2）、加工
最大的难度来自于加工工艺的精度。
第一个精度是轴的精度，与电机主轴的配合要做到±0.5丝，当我们采用专门工艺后已经可以做到了；
第二个精度是凸台和托盘的同心度，我的要求是±2丝，在采用数控车床后也达到了；
第三个精度是托盘平台与主轴的垂直度，我的要求全平面是±2丝。第一次加工只达到了±10丝，全部零件都报废了！第二次，使用了一台日本产的精密CNC加工中心，应该能达到我的要求了，可是最后的测试结果是±5丝，但是已经能够使用了，而且明显好于塑料托盘。这台机床的加工精度可以达到±0.5丝，可为什么实际精度还是差一些呢？原来是因为托盘设计得太簿了，在加工过程中会由于弹性、内应力、局部高温等原因影响了精度。第三次，加厚了托盘的厚度，并进一步改进了数控的工艺，托盘平面的垂直精度已经达到了要求的±2丝！但由于托盘厚度超过了CDM12所容纳的尺寸，只能由CDM9单独享用了。CDM12只好继续使用±5丝的金属托盘。
另外，托盘表面纹理是一种专门的防滑纹，又叫CD纹，是用来为托盘与CD碟片之间提供足够的摩擦力的。

三、 PHILIPS CDM9摇臂机芯换装金属托盘的方法

请看下面详细的换装过程照片：

（1）、取下塑料托盘
首先用刀片沿这个方向插入塑料托盘的底部，刀刃尽量靠近主轴，小心地一点点地向上撬。注意不要碰到激光头。
刀片托盘裁剪_缩小大小.jpg

如果不能将塑料托盘完全撬起，请沿这个方向插入一个小的一字批，到主轴的根部，轻轻一撬，塑料托盘就会与主轴全部脱离。
改锥撬托盘裁剪_缩小大小.jpg

请看取下托盘时主轴的样子。中间是黑色的石墨涂层的钢丝，靠弹性压在主轴上，用来减少主轴的震动，正常情况下应该保留。上下两个黑色卡子是固定那个钢丝的，如果与金属托盘配合时嫌高度过高，可以用锉刀略微锉低一些，对机芯工作不会有任何影响。
去掉托盘的主轴裁剪_缩小大小.jpg

（2）、准备金属托盘
配好AB胶（环氧树脂胶），用牙签涂一点点薄层在金属碟镇的内环底部，将钕铁硼磁体放入托盘的中心环中，对齐中心，用力压平，粘牢。千万注意磁体的极性，有斜面的方向应面向底部，平面的方向朝上。当然也可以选择其它胶水，如502、强力胶、万能胶等，但必须提供5-10公斤以上足够的粘接强度。
粘结磁体和托盘裁剪_缩小大小.jpg

磁体与托盘粘接完成后的样子。
完成后的托盘裁剪_缩小大小.jpg

（3）、将托盘安装在机芯主轴上
将托盘底部中心对准主轴，在与机芯表面垂直的方向，对准轴的中心，非常均匀地用力，将托盘压入主轴。注意不要马上压到底。
托盘压入主轴2裁剪_缩小大小.jpg

然后，在托盘的下面垫上若干张名片或硬纸，调整托盘的高度，用游标卡尺精确测量托盘表面到机芯表面的距离，应该准确地调整为2.8-3.1毫米。要特别应注意电机主轴的上下活动间隙，高度以主轴向下自然垂落时为准。然后，用名片或硬纸固定好这个高度。
测量托盘面到机芯面的高度裁剪_缩小大小.jpg

反复核定这个高度，直到完全没有问题、旋转时托盘不会与任何其它物体接触或碰擦时为止。用牙签或镊子尖将半滴高强度厌氧胶滴在最中心的主轴和托盘的配合部，静置3个小时。
用胶水固定托盘和轴裁剪_缩小大小.jpg

请看完成后的样子。

24小时后，可以将剩余未干的厌氧胶用棉签吸掉。当然，也可以使用其它胶水，但不能保证日后可以顺利将托盘拆除。
厌氧胶在一般的五金工具店都能买到，价格也不贵。厌氧胶在金属缝隙以外的地方不会固化，固定螺丝非常方便，是一种应该常备的胶水。
金属托盘装配在CDM12上的方法与CDM9类似，只是托盘表面的高度有所不同，以此类推就行了；
（4）、金属托盘的拆除方法
在金属托盘下部两个呈180度完全对称的方向分别插入两个小一字批，对称用力，温柔地向上撬动，一般情况下都可以将托盘撬起来。如果粘接得太牢，可以用电吹风将主轴部分加热到70度摄氏左右，胶就会软化，很容易撬起来。千万注意，电吹风绝对不可以加热到激光头的部分，否则，机芯会有报废的危险！
拆卸托盘裁剪_缩小大小.jpg

四、金属托盘的使用效果
使用金属托盘后，碟片在旋转时的机械精度有显著提高，主要表现在旋转的水平度和同心度的提升上，这些改进是可测量的。
从听感上讲，虽然个人认为与塑料托盘相比，声音也有明显的和可察觉的提升。但听感毕竟是很主观的概念，是难以用仪器测量的，我喜欢的声音走向未必是大家喜欢的。所以，关于声音的效果，还是希望有机会能亲自实践一下、体会一下，然后再交流吧。
机械草图，供参考。
电机托盘 - 图纸1.jpg