專利名稱：導(dǎo)筒以及在其內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法
專利說明導(dǎo)筒以及在其內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法 本發(fā)明涉及設(shè)在自動(dòng)車床上的、把圓桿形被加工物可旋轉(zhuǎn)及可沿軸向滑動(dòng)地保持在切削工具(刀具)附近的導(dǎo)筒，以及涉及在該導(dǎo)筒的與被加工物滑接的內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜的方法。設(shè)在自動(dòng)車床的自動(dòng)車床立柱上、把圓桿形被加工物可旋轉(zhuǎn)地保持在切削工具附近的導(dǎo)筒，有旋轉(zhuǎn)型和固定型兩種。旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒與被加物一起旋轉(zhuǎn)并可沿軸向滑動(dòng)地將被加工物保持著。固定型導(dǎo)筒不旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)及可沿軸向滑動(dòng)地將被加工物保持著。
無論哪一種導(dǎo)筒，都備有外周錐面、使該外周錐面具有彈性的切槽、用于安裝到立柱上的螺紋部以及保持被加工物用的內(nèi)周面。該內(nèi)周面由于常時(shí)地與被加工物滑接，所以容易磨損，尤其是固定型導(dǎo)筒的磨損更加嚴(yán)重。
為此，日本專利公報(bào)特開平4-14130號(hào)提出了在導(dǎo)筒的與被加工物的旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)滑接的內(nèi)周面上，用釬焊等方法固設(shè)超硬合金或陶瓷的方案。
這樣，由于把耐摩耗性及耐熱性好的超硬合金或陶瓷設(shè)在導(dǎo)筒的內(nèi)周面，在一定程度上抑制了磨損。
但是，即使把該超硬合金或陶瓷設(shè)在導(dǎo)筒內(nèi)周面，當(dāng)自動(dòng)車床進(jìn)行切削量大、加工速度高的強(qiáng)力切削時(shí)，由于超硬合金或陶瓷的摩擦系數(shù)大，熱傳導(dǎo)率低，有時(shí)會(huì)在被加工物上產(chǎn)生傷痕，或者因?qū)才c被加工物的直徑方向間隙減小而產(chǎn)生燒接。不能提高切削量及加工速度。
固定型導(dǎo)筒由于可將被加工物不偏離軸心地保持著，所以，能進(jìn)行圓度高的加工，而且噪音少，自動(dòng)車床的構(gòu)造也緊湊而不復(fù)雜。
但是，固定型導(dǎo)筒內(nèi)周面的摩耗比旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒更嚴(yán)重，所以更加不容易提高切削量和加工速度。
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于大幅度提高導(dǎo)筒的與被加工物接觸之內(nèi)周面的耐摩耗性，不損傷被加工物、不產(chǎn)生燒接，提高自動(dòng)車床的切削量及加工速度。本發(fā)明的另一目的是高效地制造該導(dǎo)筒。為此，本發(fā)明提供一種在與被加工物滑接的內(nèi)周面設(shè)有硬質(zhì)碳膜的導(dǎo)筒，以及提供一種用短時(shí)間、均勻且牢固地在該導(dǎo)筒內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜的方法。
該硬質(zhì)碳膜是氫化非晶形碳膜，由于它具有與金剛石相似的性質(zhì)，所以也被稱為仿金剛石碳膜(DLC)。
該硬質(zhì)碳膜(DLC)的硬度高(威氏硬度3000Hv以上)，耐摩耗性好，摩擦系數(shù)小(約為超硬合金的1/8)，耐腐蝕性也好。
在與被加工物滑接的內(nèi)周面上設(shè)置該硬質(zhì)碳膜的本發(fā)明導(dǎo)筒，與現(xiàn)有的在內(nèi)周面設(shè)置超硬合金或陶瓷的導(dǎo)筒相比，其耐磨損性大大提高。
因此，將本發(fā)明導(dǎo)筒作為自動(dòng)車床的固定型導(dǎo)筒使用時(shí)，即使進(jìn)行切削量大、加工速度高的強(qiáng)力切削，在被加工物上也不產(chǎn)生傷痕，不產(chǎn)生燒接，可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高精度加工。
在上述導(dǎo)筒的內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，也可以在硬質(zhì)碳膜與內(nèi)周面之間夾設(shè)提高密接性的中間層。
該中間層可以由下層和上層兩層膜形成，下層保持與導(dǎo)筒內(nèi)周面(碳素工具鋼基材)的密接性，上層與硬質(zhì)碳膜強(qiáng)力結(jié)合，所以能形成密接性好的牢固的碳膜。上述下層由鈦或鉻或它們之中任一種的化合物構(gòu)成，上述上層由硅或鍺或它們之中任一種的化合物構(gòu)成。
或者，在形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，也可以在硬質(zhì)碳膜與內(nèi)周面之間夾設(shè)硬質(zhì)部件。該硬質(zhì)部件是碳化鎢(WC)等超硬合金或碳化硅(SiC)等的陶瓷燒結(jié)體。這樣與上述夾設(shè)中間層同樣地，可以提高碳膜的密接性。
另外，形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，也可以在導(dǎo)筒的內(nèi)周面附近基材上形成滲碳層，在形成該滲碳層的內(nèi)周面上設(shè)置硬質(zhì)碳膜。這樣，與上述夾設(shè)中間層同樣地，可以提高硬質(zhì)碳膜的密接性。
本發(fā)明的在導(dǎo)筒內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜的方法按下述順序進(jìn)行。
把自動(dòng)車床用導(dǎo)筒配置在直空槽內(nèi)，該真空槽具有排氣口和氣體導(dǎo)入口，內(nèi)部設(shè)有陽極和白熱絲。將桿狀或線狀輔助電極插入該導(dǎo)筒中心開口內(nèi)(該中心開口形成與被加工物滑接的內(nèi)周面)。也可以先將該輔助電極插入導(dǎo)筒的中心開口內(nèi)，再與導(dǎo)筒一起配置在真空槽內(nèi)。
將真空槽內(nèi)排氣后，從氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入含碳的氣體，對(duì)導(dǎo)筒加直流電壓，同時(shí)對(duì)陽極加直流電壓，對(duì)白熱絲加交流電壓，使產(chǎn)生等離子體，在導(dǎo)筒的內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜。
另外，在真空槽內(nèi)產(chǎn)生等離子體的方法，也可以在真空槽內(nèi)不設(shè)置陽極和白熱絲，而對(duì)導(dǎo)筒加高頻電壓或加直流電壓，使產(chǎn)生等離子體。
這樣，在把輔助電極插入導(dǎo)筒中心開口內(nèi)的狀態(tài)下，把含碳?xì)怏w導(dǎo)入真空槽內(nèi)并產(chǎn)生等離子體，能迅速地在導(dǎo)筒內(nèi)周面從開口端到里側(cè)形成均勻厚度的硬質(zhì)碳膜。
在形成該硬質(zhì)碳膜過程中，也可以使上述輔助電極絕緣而形成浮游電位，但最好保持接地電位或直流正電位。
另外，在形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，如果在導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面配置內(nèi)徑與導(dǎo)筒內(nèi)周面略同的環(huán)形空心部件，則能提高內(nèi)周面開口端附近的硬質(zhì)碳膜的勻質(zhì)性。
這種情況下，最好使輔助電極的前端位于空心部件的開口端面內(nèi)側(cè)。
另外，如果在導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面配置帶突起部件，該帶突起部件備有內(nèi)徑與導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑略同的環(huán)形本體，在該本體上有可分別插入導(dǎo)筒各切槽的若干個(gè)突起，在形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，把各突起插入導(dǎo)筒的各切槽內(nèi)，可提高內(nèi)周面開口端附近及切槽附近的硬質(zhì)碳膜的勻質(zhì)性。
在形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，如果在直徑比導(dǎo)筒的與被加工物滑接之內(nèi)周面大的臺(tái)階部插入內(nèi)徑與內(nèi)周面略同的圓筒形內(nèi)插部件，則可以提高內(nèi)周面臺(tái)階部附近的硬質(zhì)碳膜的勻質(zhì)性。
在形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，如果把上述帶突起部件和內(nèi)插部件都插入導(dǎo)筒內(nèi)，則可以在內(nèi)周面的全部區(qū)域形成勻質(zhì)的硬質(zhì)碳膜。
如果用插入內(nèi)徑大于導(dǎo)筒內(nèi)周面的臺(tái)階部的絕緣子支承上述輔助電極，則能容易地把輔助電極支承在導(dǎo)筒中心開口內(nèi)的中心軸線上，也能容易地加任意電壓。圖1是本發(fā)明導(dǎo)筒之一例的縱斷面圖。
圖2是表示圖1所示導(dǎo)筒外觀的立體圖。
圖3是本發(fā)明導(dǎo)筒之另一例的縱斷面圖。
圖4至圖7是圖1及圖3中的圓圈A所示部分的放大斷面圖。
圖8是將圖6的局部進(jìn)一步放大、表示中間層構(gòu)造的圖。
圖9是將本發(fā)明導(dǎo)筒和現(xiàn)有導(dǎo)筒分別用于固定型導(dǎo)筒裝置時(shí)的自動(dòng)車床所作切削試驗(yàn)結(jié)果比較圖。
圖10是實(shí)施本發(fā)明的在導(dǎo)筒內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜方法的第1裝置概略斷面圖。
圖11是表示配置以及不配置輔助電極71時(shí)、距導(dǎo)筒開口端的距離與硬質(zhì)碳膜膜厚之間關(guān)系的曲線圖。
圖12是實(shí)施本發(fā)明的在導(dǎo)筒內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜方法的第2裝置概略斷面圖。
圖13是實(shí)施本發(fā)明的在導(dǎo)筒內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜方法的第3裝置概略斷面圖。
圖14是表示在圖10實(shí)施例中增加了覆蓋部件的、相當(dāng)于圖10的斷面圖。
圖15是相當(dāng)于圖10的圖，表示本發(fā)明硬質(zhì)碳膜形成方法的另一實(shí)施例。
圖16是在圖15的實(shí)施例中使用的空心部件的立體圖。
圖17及圖18是相當(dāng)于圖12及圖13的圖，表示本發(fā)明硬質(zhì)碳膜形成方法的其它實(shí)施例。
圖19是相當(dāng)于圖15的概略斷面圖，表示本發(fā)明硬質(zhì)碳膜形成方法的另一實(shí)施例。
圖20及圖21是相當(dāng)于圖17及圖18的概略斷面圖，表示本發(fā)明硬質(zhì)碳膜形成方法的其它實(shí)施例。
圖22是表示加在輔助電極上的直流電壓與所形成之硬質(zhì)碳膜膜厚關(guān)系的曲線圖。
圖23是表示輔助電極支承構(gòu)造的斷面圖。
圖24是本發(fā)明硬質(zhì)碳膜形成方法中所用帶突起部件的立體圖。
圖25是本發(fā)明硬質(zhì)碳膜形成方法中所用內(nèi)插部件的縱斷面圖。
圖26是將帶突起部件裝在導(dǎo)筒上時(shí)的縱斷面圖。
圖27是將內(nèi)插部件裝在導(dǎo)筒上時(shí)的縱斷面圖。
圖28是將帶突起部件和內(nèi)插部件裝在導(dǎo)筒上時(shí)的縱斷面圖。
圖29是表示設(shè)有固定型導(dǎo)筒裝置的自動(dòng)車床主軸附近的斷面圖，該固定型導(dǎo)筒裝置中采用了本發(fā)明的導(dǎo)筒。
圖30是表示設(shè)有旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒裝置的自動(dòng)車床主軸附近的斷面圖，該旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒裝置中采用了本發(fā)明的導(dǎo)筒。下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
先簡(jiǎn)單說明采用了本發(fā)明導(dǎo)筒的自動(dòng)車床的構(gòu)造。
圖29是僅表示數(shù)字控制自動(dòng)車床主軸附近的斷面圖。該自動(dòng)車床設(shè)有固定型導(dǎo)筒裝置37，固定型導(dǎo)筒裝置37固定著導(dǎo)筒11，被加工物51(雙點(diǎn)劃線所示)由導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b可旋轉(zhuǎn)地保持著。
主軸臺(tái)17可在該數(shù)字控制自動(dòng)車床的圖未示床臺(tái)上左右方向滑動(dòng)。
該主軸臺(tái)17上設(shè)有由軸承21支承著的可旋轉(zhuǎn)主軸19。在主軸19的前端部安裝著彈簧筒夾13。
該彈簧筒夾13配置在夾筒41的中心孔內(nèi)。彈簧筒夾13的前端外周錐面13a與夾筒41的內(nèi)周錐面41a彼此進(jìn)行面接觸。
在中間套筒29內(nèi)的、彈簧筒夾13的后端部，設(shè)有彈簧25，該彈簧25是由帶狀彈簧材料卷繞成螺旋狀而形成的。該彈簧25可將彈簧筒夾13從中間套筒29內(nèi)推出。
彈簧筒夾13的前端，通過與螺固在主軸19前端的蓋螺母27接觸而被限位。因此，防止彈簧筒夾13被彈簧25的彈力從中間套筒29中彈出。
在中間套筒29的后端部，通過該中間套筒29設(shè)有卡盤開閉機(jī)構(gòu)31。通過開閉卡盤開閉爪33，彈簧筒夾13開閉，把持或松開被加工物51。
即，卡盤開閉機(jī)構(gòu)31的卡盤開閉爪33的前端部彼此打開地移動(dòng)時(shí)，卡盤開閉爪33的與中間套筒29接觸的部分向圖29的左方移動(dòng)，把中間套筒29向左方推。該中間套筒29向左方移動(dòng)時(shí)，與中間套筒29左端接觸著的夾筒41移動(dòng)到左方。
彈簧筒夾13借助螺固在主軸19前端的蓋螺母27可防止從主軸19中彈出。
因此，當(dāng)夾筒41向左方移動(dòng)時(shí)，彈簧筒夾13的形成切槽部分的外周錐面13a與夾筒41的內(nèi)周錐面41a強(qiáng)力推壓，相互沿著錐面移動(dòng)。
其結(jié)果，彈簧筒夾13的內(nèi)周面直徑變小，可把持住被加工物51。
當(dāng)要使彈簧筒夾13的內(nèi)周面直徑變大以松開被加工物51時(shí)，卡盤開閉爪33的前端部相互閉合地移動(dòng)，解除將夾筒41向左方向推的力。
于是，在彈簧25的復(fù)原力作用下，中間套筒29和卡筒41向圖中右方向移動(dòng)。
因此，彈簧筒夾13的外周錐面13a與夾筒41的內(nèi)周錐面41a的推壓力被解除。這樣，彈簧筒夾13在自身的彈力作用下，內(nèi)周面直徑變大，可松開被加工物51。
在主軸臺(tái)17的前方設(shè)有立柱35，導(dǎo)筒裝置37配置在該立柱35上。導(dǎo)筒裝置37的中心軸線與主軸中心線一致。
該導(dǎo)筒裝置37是固定型導(dǎo)筒裝置，固定著導(dǎo)筒11，由該導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b保持著可旋轉(zhuǎn)的被加工物51。
固定在立柱35上的保持具39的中心孔內(nèi)，嵌入著襯筒23，在該襯筒23的前端部設(shè)有內(nèi)周錐面23a。
在該襯筒23的中心孔內(nèi)嵌合著導(dǎo)筒11，該導(dǎo)筒11的前端部形成外周錐面11a和切槽11c。
在導(dǎo)筒裝置37的后端部，調(diào)節(jié)螺母43螺合在導(dǎo)筒11的螺紋部上，通過旋轉(zhuǎn)該調(diào)節(jié)螺母43，可調(diào)節(jié)導(dǎo)筒11的內(nèi)徑與被加工物51外周之間的間隙尺寸。
即，向右旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母43時(shí)，導(dǎo)筒11相對(duì)于襯筒23向圖中右方向移動(dòng)，與彈簧筒夾13同樣地，襯筒23的內(nèi)周錐面23a與導(dǎo)筒11的外周錐面11a彼此推壓，導(dǎo)筒11的前端部?jī)?nèi)徑變小。
在導(dǎo)筒裝置37的前方，設(shè)有切削工具(刀具)45。
被加工物51由主軸19的彈簧筒夾13把持著，同時(shí)由導(dǎo)筒裝置37支承，而且，借助切削工具45的前進(jìn)后退和主軸臺(tái)17的移動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，對(duì)貫通該導(dǎo)筒裝置37并伸出到加工區(qū)域的被加工物51進(jìn)行預(yù)定的切削加工。
下面，參照?qǐng)D30說明旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒裝置，該旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒裝置以旋轉(zhuǎn)狀態(tài)使用把持著被加工物的導(dǎo)筒。該圖30中，與圖29對(duì)應(yīng)的部分注以相同標(biāo)號(hào)。
旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒裝置，有彈簧筒夾13與導(dǎo)筒11同步旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)筒裝置和不同步旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)筒裝置兩種。圖中所示導(dǎo)筒裝置37是彈簧筒夾13與導(dǎo)筒11同步旋轉(zhuǎn)的裝置。
該旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒裝置37，被從主軸19的蓋螺母27伸出的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿47驅(qū)動(dòng)。也可以不采用該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿47，而采用齒輪或皮帶輪來驅(qū)動(dòng)導(dǎo)筒裝置37。
該旋轉(zhuǎn)型導(dǎo)筒裝置37的構(gòu)造是，固定在立柱35上的保持具39的中心孔內(nèi)，嵌合著通過軸承21能旋轉(zhuǎn)的襯筒23。在該襯筒23的中心孔內(nèi)嵌合著導(dǎo)筒11。
襯筒23和導(dǎo)筒11與圖29所述構(gòu)造相同。在導(dǎo)筒裝置37的后端部，通過調(diào)節(jié)螺合在導(dǎo)筒11螺紋部上的調(diào)節(jié)螺母43，可縮小導(dǎo)筒11的內(nèi)徑，調(diào)節(jié)導(dǎo)筒11的內(nèi)徑與被加工物51外周之間的間隙尺寸。
導(dǎo)筒裝置37的除了旋轉(zhuǎn)型以外的構(gòu)造，與圖29所示的自動(dòng)車床構(gòu)造相同，其說明從略。
下面，說明本發(fā)明導(dǎo)筒的各種實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明導(dǎo)筒之一例的縱斷面圖，圖2是表示其外觀的立體圖。
圖中所示導(dǎo)筒11是表示其前端部打開著的自由狀態(tài)。該導(dǎo)筒11在長(zhǎng)度方向一端部形成外周錐面11a，在另一端部有螺紋部11f。
在該導(dǎo)筒11的中心，設(shè)有開口徑不同的貫通開口。在設(shè)置外周錐面11a的內(nèi)周，形成保持被加工物51的內(nèi)周面11b。在該內(nèi)周面11b以外的區(qū)域，形成內(nèi)徑大于內(nèi)周面11b內(nèi)徑的臺(tái)階部11g。
該導(dǎo)筒11，從外周面錐面11a到彈性部11d設(shè)有3個(gè)切槽11c，該切槽11c間隔120°，沿圓周方向?qū)⑼庵苠F面11a分成三等分。
把該導(dǎo)筒11的外周錐面11a朝著上述襯筒23的內(nèi)周錐面推壓，彈性部11d產(chǎn)生撓曲，就可以調(diào)節(jié)內(nèi)周面11b與圖1雙點(diǎn)劃線所示被加工物51之間的間隙尺寸。
在該導(dǎo)筒11上，于彈性部11d與螺紋部11f之間設(shè)有嵌合部11e。通過將該嵌合部11e嵌入圖29及圖30所示襯筒23的中心孔內(nèi)，可將導(dǎo)筒11配置在主軸的中心線上，且可平行于主軸中心線地配置。
該導(dǎo)筒11的材料，是采用碳素工具鋼(SK鋼)，在形成了外部形狀和內(nèi)部形狀后，進(jìn)行淬火處理和回火處理。
最好如圖3所示地，在該導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上，通過釬焊方式固定超硬材料12。
但是，該導(dǎo)筒11在外周面錐面11a閉合的狀態(tài)時(shí)，在內(nèi)周面11b與被加工物51之間設(shè)有5μm～10μm的徑向間隙。這樣，由于被加工物51出入時(shí)與內(nèi)周面11b滑接，所以存在磨損的問題。
在用于固定型導(dǎo)筒裝置的情況下，被固定著的導(dǎo)筒11保持的被加工物51高速旋轉(zhuǎn)地被加工，所以，因內(nèi)周面11b與被加工物51之間高速滑動(dòng)以及切削負(fù)荷產(chǎn)生的將被加工物51往內(nèi)周面11b推壓的力，會(huì)引起燒接。
因此，在該導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上，設(shè)置前述的硬質(zhì)碳膜(DLC)15。該硬質(zhì)碳膜15的膜厚從1μm至5μm。
圖1的例子中，在導(dǎo)筒11的基材(碳素工具鋼)上隔著后述的中間層形成硬質(zhì)碳膜15。在圖3的例子中，在超硬材料12上直接或隔著后述的中間層形成硬質(zhì)碳膜15。
該硬質(zhì)碳膜具有與金剛石相似的性質(zhì)。即，機(jī)械強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)小、有潤(rùn)滑性，另外具有良好的電氣絕緣性、高熱傳導(dǎo)率，而腐蝕性也好。
因此，這種在內(nèi)周面11b上設(shè)置了硬質(zhì)碳膜15的導(dǎo)筒11，其耐摩耗性大大提高，即使長(zhǎng)時(shí)間使用或強(qiáng)力切削，也能抑制與被加工物51接觸的內(nèi)周面11b的摩耗。還可以對(duì)抑制被加工物51的損傷，抑制導(dǎo)筒11與被加工物51之間的燒接。
因此，本發(fā)明的導(dǎo)筒11，特別能提高長(zhǎng)時(shí)間使用的可靠性，對(duì)于固定型導(dǎo)筒裝置也完全能適用。
下面，參照?qǐng)D4至圖7(相當(dāng)于圖1及圖3中圓圈A所示部分的放大斷面圖)以及圖8(將圖6的局部放大以表示中間層構(gòu)造)說明在該導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上設(shè)置硬質(zhì)碳膜15部分的各種構(gòu)造例。
圖4相當(dāng)于圖1的A部放大圖。在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b的基材(碳素工具鋼)上，隔著用于提高密接性的中間層16設(shè)置膜厚為1μm～5μm的硬質(zhì)碳膜。另外，根據(jù)導(dǎo)筒11的基材，也可以不隔著中間層16地直接在其表面形成硬質(zhì)碳膜。
圖5及圖6相當(dāng)于圖3中A部的放大圖。都是在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b的基材上通過釬焊方式固定厚度為2mm～5mm的硬質(zhì)部件12，再在該硬質(zhì)部件12的內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜15。這樣，可更加提高導(dǎo)筒11的耐久性。
圖5所示例中，在硬質(zhì)部件12的內(nèi)周面上隔著提高密接性的中間層16形成硬質(zhì)碳膜15。
這些例子中，設(shè)在硬質(zhì)碳膜15下層的硬質(zhì)部件12，可以采用碳化鎢(WC)等的超硬合金，或采用碳化硅(SiC)等的陶瓷燒結(jié)體。在采用陶瓷燒結(jié)體時(shí)，通常要添加作為粘結(jié)劑的Cr、Ni、Co等，但在該添加物少的情況下，也可以不隔著中間層16地直接將硬質(zhì)碳膜15形成在該硬質(zhì)部件12上。
下面說明作為硬質(zhì)部件12的碳化硅(SiC)的形成方法之一例。
以原子百分比為單位，把硅(Si)和碳(C)為1∶1的碳化硅粉末放入環(huán)形金屬模具中，施加0.5至3噸的壓力進(jìn)行加壓成型。再在氮或氬氣等惰性氣體環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)處理。
然后，用碳化硅融點(diǎn)附近的溫度1400℃至1700℃加熱，并在加熱的同時(shí)進(jìn)行加壓處理，消除碳化硅中的氣孔，該加熱處理使碳化硅致密化，提高硬質(zhì)部件12的密度和硬度，其威氏硬度達(dá)到2000至3000。
然后，在該環(huán)形硬質(zhì)部件12上形成以鈦(Ti)為主成分的金屬導(dǎo)電層。把該硬質(zhì)部件12配置在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上，進(jìn)行加熱處理，使金屬導(dǎo)電層溶融并與導(dǎo)筒11的基材結(jié)合。
對(duì)該硬質(zhì)部件12的內(nèi)周進(jìn)行了研磨加工后，進(jìn)行在導(dǎo)筒11上形成切槽11c的加工。
圖7所示例中，在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上不設(shè)置硬質(zhì)部件12，而是在內(nèi)周面11b附近的基材中形成滲碳層11h，在形成該滲碳層11h的內(nèi)周面11b上設(shè)置硬質(zhì)碳膜15。
所謂滲碳是一種公知的鋼材表面硬化處理方法，能使表層硬化，深部保持強(qiáng)韌的性質(zhì)。
本發(fā)明中，例如在甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)等含碳的滲碳性氣體和作為載體氣體的氮?dú)?N2)的混合氣體環(huán)境中，用下列條件進(jìn)行滲碳處理。
(滲碳條件)溫度1100℃時(shí)間30分鐘滲碳深度0.5mm這樣在導(dǎo)筒11內(nèi)周面11b的表層形成了滲碳層11h時(shí)，可以在其表面直接形成硬質(zhì)碳膜15，但如果在其表面形成提高密接性的中間層16，再在該中間層16的上面形成硬質(zhì)碳膜15則更佳。
該中間層16可以是元素周期表第IV族的硅(Si)、鍺(Ge)或硅、鍺的化合物?；蛘呤翘蓟?SiC)、碳化鈦(TiC)那樣的含有碳元素的化合物。
另外，中間層16也可以是鈦(Ti)、鎢(W)、鉬(Mo)或鉭(Ta)與硅(Si)的化合物。
另外，如圖8所示，中間層16也可以形成為上、下兩層膜，下層膜16a由鈦(Ti)或鉻(Cr)形成，上層膜16b由硅(Si)或鍺(Ge)形成。
這樣，中間層16的下層膜16a的鈦或鉻起到與導(dǎo)筒11的基材保持密接性的作用，上層膜16b的硅或鍺與硬質(zhì)碳膜15結(jié)合成一體，起到與硬質(zhì)碳膜15強(qiáng)力結(jié)合的作用。
另外，中間層16也可以由鈦化合物或鉻化合物的下層膜與硅化合物或鍺化合物的上層膜2層膜形成。或者，下層膜由鈦或鉻形成，上層膜由硅化合物或鍺化合物形成?；蛘撸聦幽び赦伝衔锘蜚t化合物形成，上層膜由硅或鍺形成。
關(guān)于中間層16的形成方法，可采用陽極濺鍍法、離子鍍法或化學(xué)氣相成長(zhǎng)法、金屬噴鍍法等。
當(dāng)采用碳化硅(SiC)作為硬質(zhì)部件12時(shí)，可省略該中間層16。這是因?yàn)樘蓟枋窃刂芷诒淼贗V族的硅與碳的化合物，與形成在其表面的硬質(zhì)碳膜16以共價(jià)鍵結(jié)合，能得到高密接性的緣故。
圖9是表示分別使用本發(fā)明導(dǎo)筒和現(xiàn)有導(dǎo)筒的自動(dòng)車床所作切削試驗(yàn)的結(jié)果比較。
該試驗(yàn)中，進(jìn)行實(shí)際切削，對(duì)現(xiàn)有的導(dǎo)筒和本發(fā)明的在內(nèi)周面形成了硬質(zhì)碳膜的導(dǎo)筒進(jìn)行比較。參加比較試驗(yàn)的導(dǎo)筒是固定型導(dǎo)筒。
現(xiàn)有的導(dǎo)筒，在內(nèi)周面只設(shè)置了超硬合金(超硬)和只設(shè)置了陶瓷燒結(jié)體。本發(fā)明的導(dǎo)筒是在內(nèi)周面上隔著中間層形成了厚度3μm的硬質(zhì)碳膜(DLC)。
切削條件如下。
被加工物不銹鋼(SUS303)，直徑16mm轉(zhuǎn)速4000rpm進(jìn)刀量 輕度切削d＝0.8mm實(shí)用切削 d＝3mm強(qiáng)力切削 d＝5.0mm極限切削 d＝6.5mm進(jìn)給量 0.05mm/1轉(zhuǎn)加工長(zhǎng)度20mm圖9表示該切削試驗(yàn)結(jié)果，符號(hào)○表示可以正常切削，符號(hào)×表示不能切削。
即，使用現(xiàn)有的設(shè)置了超硬合金的導(dǎo)筒時(shí)，即使輕度切削也在第1個(gè)被加工物的切削開始后立即在導(dǎo)筒內(nèi)面產(chǎn)生燒接，從而不能切削。
使用現(xiàn)有的設(shè)置了陶瓷的導(dǎo)筒的情況下，輕度切削時(shí)，可對(duì)100個(gè)被加工物進(jìn)行切削，但實(shí)用切削時(shí)，在第1個(gè)被加工物的切削開始后立即在導(dǎo)筒內(nèi)面產(chǎn)生燒接，從而不能切削。
而使用本發(fā)明的設(shè)置了硬質(zhì)碳膜(DLC)的導(dǎo)筒時(shí)，從輕度切削到極限切削，分別對(duì)100個(gè)被加工物進(jìn)行了連續(xù)切削加工試驗(yàn)，即，進(jìn)行了2000m切削距離的加工也不產(chǎn)生燒接，導(dǎo)筒內(nèi)周面的摩耗、DLC的脫落等也完全不產(chǎn)生。
因此，使用本發(fā)明的導(dǎo)筒，即使在嚴(yán)酷的條件下也能進(jìn)行切削加工，能顯著提高加工效率，而且能進(jìn)行長(zhǎng)期間的高可靠性切削加工。
下面說明本發(fā)明的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法。
說明在圖3所示導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上形成硬質(zhì)碳膜15(DLC)的方法。
圖3所示導(dǎo)筒11，是對(duì)碳素工具鋼(SK)材料進(jìn)行切削加工，形成外周面錐面11a、彈性部11d、嵌合部11e、螺紋部11f、有中心開口11j的內(nèi)周面11b以及內(nèi)徑大于內(nèi)周面11b的臺(tái)階部11g。然后用釬焊方式把圓筒形超硬材料12接合固著在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上。
再進(jìn)行放電加工，在導(dǎo)筒11的外周錐面11a一側(cè)間隔120°地形成切槽11c。
再進(jìn)行研磨加工，對(duì)內(nèi)周面11b、外周錐面11a和嵌合部11e進(jìn)行研磨，得到硬質(zhì)碳膜形成前的導(dǎo)筒11。
然后，在該導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜15。形成硬質(zhì)碳膜15的第1裝置如圖10所示。
61是具有氣體導(dǎo)入口63和排氣口65的真空槽，在其內(nèi)的中央上部，配設(shè)著陽極79和白熱絲81。在該真空槽61內(nèi)的中央下部，垂直地配置著導(dǎo)筒11，導(dǎo)筒11的下部固定在絕緣支承具80上。
在該導(dǎo)筒11的中心開口11j內(nèi)，插入著通過真空槽61與接地電位連接的細(xì)桿狀輔助電極71。這時(shí)輔助電極71位于導(dǎo)筒11的中心開口11j的中央部(大體在軸線上)。
該輔助電極71可用不銹鋼等金屬材料做成。該輔助電極71的前端不伸出導(dǎo)筒11的開口端面(圖10中是上端面)，最好距開口端面約1mm地配置在內(nèi)側(cè)。
從排氣口65進(jìn)行真空排氣，使真空槽61內(nèi)具有3×10-5torr的真空度。
再?gòu)臍怏w導(dǎo)入口63向真空槽61內(nèi)導(dǎo)入作為含碳?xì)怏w的苯(C6H6)，并將真空槽61內(nèi)的壓力控制為5×10-3torr。
然后，從直流電源73對(duì)導(dǎo)筒11加負(fù)的直流電壓，從陽極電源75對(duì)陽極79加正的直流電壓，從白熱絲電源77對(duì)白熱絲81加交流電壓。
從直流電源73加到導(dǎo)筒11上的直流電壓是負(fù)3kV，從陽極電源75加到陽極79上的直流電壓是正50V。從白熱絲電源77加到白熱絲81上的交流電壓是10V的交流電壓，以便通過30A的電流。
這樣，配置在真空槽61內(nèi)的導(dǎo)筒11的周圍產(chǎn)生等離子體，在導(dǎo)筒11的表面形成硬質(zhì)碳膜。
圖10所示的硬質(zhì)碳膜形成方法中，由于把輔助電極71插入導(dǎo)筒11的中心開口11j內(nèi)，所發(fā)，不僅在導(dǎo)筒11的外周部形成等離子體，在內(nèi)周部也可形成等離子體。
這樣，不會(huì)產(chǎn)生異常放電即空心陰極放電，硬質(zhì)碳膜15的密接性提高。
由于在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面長(zhǎng)度方向上電位特性均勻，所以形成在內(nèi)周面11b上的硬質(zhì)碳膜的膜厚分布均勻。而且，由于成膜速度快，可用短時(shí)間的處理從開口端面到開口里側(cè)形成均勻厚度的硬質(zhì)碳膜。
圖11表示配置輔助電極71與不配置輔助電極71時(shí)，在導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜的比較。
導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b的內(nèi)徑為12mm、不配置輔助電極71時(shí)，如圖11中三角形符號(hào)表示的折線b所示，膜厚薄，而且從開口端越往里膜厚越薄。而配置了輔助電極71時(shí)，如該圖中方形符號(hào)表示的折線a所示，膜厚較厚，而且與距開口端距離無關(guān)地形成均勻的膜厚。
該輔助電極71的直徑只要小于導(dǎo)筒11的開口徑即可，但最好距形成硬質(zhì)碳膜的內(nèi)周面11b約5mm間隙，即設(shè)置等離子體的形成區(qū)域。該輔助電極71的直徑與導(dǎo)筒11的開口徑之比最好在1/10以下，要使輔助電極71細(xì)時(shí)，也可以做成線狀。
該輔助電極71不限于上述的用不銹鋼做成，也可以用鎢(W)、鉭(Ta)等高融點(diǎn)金屬材料做成。該輔助電極71的斷面形狀是圓形。
下面參照?qǐng)D12說明與上述方法不同實(shí)施例的碳膜形成方法。圖12中，與圖10對(duì)應(yīng)的部分注以相同標(biāo)號(hào)，其說明從略。
該實(shí)施例中使用的第2裝置的真空槽61，在其內(nèi)部不設(shè)置陽極和白熱絲。
采用該裝置的硬質(zhì)碳膜形成方法，與采用圖10所示裝置的硬質(zhì)碳膜形成方法有兩點(diǎn)不同，一是在真空槽61內(nèi)配置插入著接地輔助電極的導(dǎo)筒11，從具有13.56MHz振蕩頻率的高頻電源69通過耦合電路67向?qū)?1加高頻電壓；另一點(diǎn)是把甲烷(CH4)作為含碳?xì)怏w導(dǎo)入真空槽61內(nèi)，將真空度調(diào)節(jié)至0.1Torr。
這樣，也不僅在導(dǎo)筒11的外周面產(chǎn)生等離子體，在內(nèi)周面也能產(chǎn)生等離子體，在導(dǎo)筒11的整個(gè)面上形成硬質(zhì)碳膜。特別是在與輔助電極71相對(duì)的圖3所示內(nèi)周面11b上，能在短時(shí)間內(nèi)在全長(zhǎng)形成厚度大體均勻的硬質(zhì)碳膜15。
下面，參照?qǐng)D13說明與上述方法不同實(shí)施例的硬質(zhì)碳膜形成方法。圖13中，與圖10對(duì)應(yīng)的部分注以相同標(biāo)號(hào)，其說明從略。
該實(shí)施例中使用的第3裝置，在真空槽61內(nèi)也不設(shè)置陽極和白熱絲。
使用該裝置的硬質(zhì)碳膜形成方法，與采用圖10所示裝置的硬質(zhì)碳膜形成方法有兩點(diǎn)不同，一是在真空槽61內(nèi)配置插入著接地輔助電極的導(dǎo)筒11，從直流電源73′向該導(dǎo)筒11加負(fù)600V的直流電壓，另一點(diǎn)是把甲烷(CH4)作為含碳?xì)怏w導(dǎo)入真空槽61內(nèi)，將真空度調(diào)節(jié)至0.1Torr。
這樣，也不僅在導(dǎo)筒11的外周面產(chǎn)生等離子體，在內(nèi)周面也能產(chǎn)生等離子體，在導(dǎo)筒11的整個(gè)面上形成硬質(zhì)碳膜。特別是在與輔助電極71相對(duì)的圖3所示內(nèi)周面11b上，能在短時(shí)間內(nèi)在全長(zhǎng)形成略均勻厚度的硬質(zhì)碳膜15。
以上說明中，是在導(dǎo)筒11的外周面和內(nèi)周面上都形成硬質(zhì)碳膜，但也可以只在內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜。
這時(shí)，如圖14所示，只要在導(dǎo)筒11的外周部配置覆蓋部件82即可，為了方便起見，也可以把鋁箔卷在導(dǎo)筒11的外周部作為該覆蓋部件82。
圖14是表示在采用圖10所示第1裝置的例子中，在導(dǎo)筒11的外周部配置覆蓋部件82的例子。另外，在采用圖12或圖13所示第2或第3裝置時(shí)，同樣地，也可以在導(dǎo)筒11的外周面配置鋁箔等覆蓋部件82，使得僅在內(nèi)周面形成均勻牢固的硬質(zhì)碳膜。
上述的硬質(zhì)碳膜形成方法，也同樣地適用于圖4至圖8所述的、在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上隔著各種層形成硬質(zhì)碳膜15。
上述各實(shí)施例的在導(dǎo)筒11內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜的方法中，是采用甲烷氣體或苯氣體作為含碳?xì)怏w的，但除了甲烷以外，也可以采用乙烯等含碳?xì)怏w，或者采用己烷等含碳液體的蒸氣。
上述各實(shí)施例的在導(dǎo)筒11內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜的方法中，是在導(dǎo)筒的開口內(nèi)配置接地電位的輔助電極，在要形成硬質(zhì)碳膜的內(nèi)周面11b上形成硬質(zhì)碳膜，所以，在同電位的電極彼此相對(duì)的內(nèi)周面間，設(shè)置接地電位的輔助電極，同電位彼此不相對(duì)，不產(chǎn)生異常放電即空心陽極放電。因此，能在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上形成密接性良好的硬質(zhì)碳膜。
下面，參照?qǐng)D15至圖18說明本發(fā)明硬質(zhì)碳膜形成方法的其它實(shí)施例。
圖15、圖17及圖18分別表示采用與圖10、圖12及圖13所示第1、第2及第3裝置相同的裝置、在導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜的例子。因此，與上述各圖中相同的部分注以相同標(biāo)號(hào)，其說明從略。
與前述方法不同之處，是采用了圖16所示環(huán)形空心部件53。該空心部件53的內(nèi)徑與導(dǎo)筒11內(nèi)周面11b(見圖1)的直徑略同，與輔助電極71同樣地用不銹鋼做成。
該空心部件53的外徑尺寸與導(dǎo)筒11的開口端面的大小略同。
如圖15所示，在具有氣體導(dǎo)入口63和排氣口65的真空槽61內(nèi)，配置著要形成硬質(zhì)碳膜的導(dǎo)筒11。空心部件53放在導(dǎo)筒11的外周錐面一側(cè)的開口端面(圖中是上端面)上。
導(dǎo)筒11的內(nèi)周面與空心部件53的內(nèi)周面對(duì)齊。
在該導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上，預(yù)先固接著硬質(zhì)材料、形成中間層等。
與前述同樣地，在該導(dǎo)筒11的中心開口11j內(nèi)的中心，插入接地電位的輔助電極71。輔助電極71的前端不伸出于空心部件53的上端面，稍稍位于內(nèi)側(cè)。
其它均與圖10所示方法相同，為慎重起見，仍作一些說明。
從排氣口65進(jìn)行真空排氣，使真空槽61內(nèi)具有3×10-5torr的真空度。
再?gòu)臍怏w導(dǎo)入口63向真空槽61內(nèi)導(dǎo)入作為含碳?xì)怏w的苯(C6H6)，將真空槽61內(nèi)的壓力控制為5×10-3torr。
然后，從直流電源73對(duì)導(dǎo)筒11加負(fù)3kV的直流電壓；從陽極電源75對(duì)陽極79加正50V的直流電壓；從白熱絲電源77對(duì)白熱絲81加10V交流電壓，以便通過30A的電流。
這樣，配置在真空槽61內(nèi)的導(dǎo)筒11的周圍區(qū)域產(chǎn)生等離子體，在導(dǎo)筒11的、包含圖1所示內(nèi)周面11b的表面形成硬質(zhì)碳膜。
這時(shí)，輔助電極的作用與前述同樣，空心部件53具用下述作用。
即，在這種往導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜的方法中，在導(dǎo)筒11的內(nèi)面和外周部都產(chǎn)生等離子體。電荷容易集中在導(dǎo)筒11的端面，形成了開口端面區(qū)域的電位比內(nèi)面高的狀態(tài)、即產(chǎn)生所謂的邊緣效應(yīng)。導(dǎo)筒11端面附近的等離子體強(qiáng)度比其它區(qū)域大，而且不穩(wěn)定。
另外，導(dǎo)筒11的端部區(qū)域受到內(nèi)面等離子體和外周部等離子體這樣的雙方等離子體的影響。
如果以這種狀態(tài)形成硬質(zhì)碳膜，則從導(dǎo)筒11的開口端面到數(shù)mm里側(cè)的區(qū)域與其它區(qū)域相比，硬質(zhì)碳膜的密接性有些差異，膜質(zhì)也有些差別。
因此，如圖15所示，把空心部件53配置在導(dǎo)筒11的開口端面上形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，該膜質(zhì)或密接性差異的區(qū)域不形成在導(dǎo)筒11的內(nèi)面，而形成在空心部件53的開口內(nèi)面。
試驗(yàn)證明，用圖10所示方法在導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，從導(dǎo)筒11的開口端面到4mm深的里側(cè)，形成寬度約1mm至2mm的膜質(zhì)或密接性差異的區(qū)域。
但是，如圖15所示，把空心部件53放在導(dǎo)筒11的開口端面上(該空心部件53的開口尺寸與導(dǎo)筒11的開口尺寸約相同，長(zhǎng)度為10mm)，用上述的硬質(zhì)碳膜形成條件形成被膜時(shí)，膜質(zhì)或密接性差異的區(qū)域形成在空心部件53上，在導(dǎo)筒11的內(nèi)面完全不形成膜質(zhì)或密接性差異的區(qū)域。
圖17所示硬質(zhì)碳膜形成方法，與圖12所示硬質(zhì)碳膜形成方法同樣地，與上述方法有兩點(diǎn)不同，一是從具有13.56MHz振蕩頻率的高頻電源通過耦合電路67向?qū)?1加高頻電壓，使得在真空槽61內(nèi)產(chǎn)生等離子體；另一點(diǎn)是把甲烷(CH4)作為含碳?xì)怏w導(dǎo)入真空槽61內(nèi)，將真空度調(diào)節(jié)至0.1Torr。
圖18所示硬質(zhì)碳膜形成方法與上述方法的不同點(diǎn)是，從直流電源73′向該導(dǎo)筒11加負(fù)600V的直流電壓，使得真空槽61內(nèi)產(chǎn)生等離子體。
這些場(chǎng)合時(shí)，也可以通過采用輔助電極71和空心部件，高效率地在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上形成厚度均勻的、膜質(zhì)及密接性也均勻的硬質(zhì)碳膜。
另外，也可以如圖14所示例那樣，在導(dǎo)筒11的外周配置覆蓋部件82，只在內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜。
在上述硬質(zhì)碳膜形成方法中，把輔助電極71的前端部配置在距空心部件53開口端面約1mm的稍內(nèi)側(cè)。這樣，可以抑制因輔助電極71的前端部露出于空心部件53開口端面時(shí)產(chǎn)生的輔助電極71前端部的異常放電，能在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面形成膜質(zhì)良好的硬質(zhì)碳膜15。
下面參照?qǐng)D19至圖23說明本發(fā)明其它實(shí)施例的硬質(zhì)碳膜形成方法。
圖19至圖21是表示這些實(shí)施例的圖，分別與前述圖15、圖17及圖18對(duì)應(yīng)，與前述圖中相同部分注以相同標(biāo)號(hào)，其說明從略。
與前述方法不同之處是，在導(dǎo)筒11的中心開口11j內(nèi)嵌入絕緣子85，由該絕緣子85支承輔助電極71，使輔助電極71相對(duì)于導(dǎo)筒11和相對(duì)于真空槽61都絕緣，從輔助電極電源83向輔助電極71加直流正電壓(例如正20V)。
圖22表示加在輔助電極71上的直流正電壓與在導(dǎo)筒11開口內(nèi)面上形成的硬質(zhì)碳膜厚度的關(guān)系。
圖22中，表示使加在輔助電極71上的直流正電壓從零變化到30V時(shí)，導(dǎo)筒11的開口內(nèi)面與輔助電極71之間的間隙尺寸為3mm和5mm時(shí)的硬質(zhì)碳膜的膜厚。曲線a表示上述間隙為3mm時(shí)的特性，曲線b表示上述間隙為5mm時(shí)的特性。
如該曲線a、b所示，當(dāng)加在輔助電極71上的直流正電壓增加時(shí)，硬質(zhì)碳膜的膜形成速度提高。導(dǎo)筒11的開口內(nèi)面與輔助電極71之間的間隙尺寸越大，硬質(zhì)碳膜的膜形成速度越高。
當(dāng)導(dǎo)筒11的開口內(nèi)面與輔助電極71之間的間隙尺寸為3mm時(shí)(曲線a)，如加在輔助電極71上的電位為零V的接地電壓，則在導(dǎo)筒11的中心開口11j內(nèi)面不產(chǎn)生等離子體，不能形成硬質(zhì)碳膜。
但是，即使在該情況下，如果加在輔助電極71上的直流正電壓增高，則在導(dǎo)筒11的中心開口11j內(nèi)的輔助電極71周圍產(chǎn)生等離子體，能形成硬質(zhì)碳膜。
因此，根據(jù)該實(shí)施例，即使在中心開口11j的直徑小的導(dǎo)筒內(nèi)周面，通過向輔助電極71加直流正電壓，也能形成硬質(zhì)碳膜。
這樣的作用在采用圖19至圖21所示的任一方法于導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜的場(chǎng)合都一樣。
另外，如圖10至圖13所述那樣，不采用空心部件53地形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，通過對(duì)輔助電極71加直流高電壓，也能得到上述的作用。
圖23表示實(shí)施這些方法時(shí)，用于支承輔助電極71并使其與導(dǎo)筒11絕緣的具體構(gòu)造。
圖23中，把陶瓷等絕緣材料做成的絕緣子85插入導(dǎo)筒11的臺(tái)階部11g。在該絕緣子的中心部形成內(nèi)徑不同的第1孔85a和第2孔85b。
把輔助電極71穿過絕緣子85的第1孔85a，把與輔助電極71結(jié)合的粗徑連接電極87嵌入并保持在第2孔85b內(nèi)。
在輔助電極71的外徑與絕緣子85的第1孔85a之間，設(shè)有0.01mm至0.03mm的間隙。
在導(dǎo)筒11的臺(tái)階部11g與絕緣子85的外徑之間，也設(shè)有0.01mm至0.03mm的間隙，使絕緣子85有一定間隙地插入臺(tái)階部11g。
在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b的附近，配置著圓筒形的內(nèi)插部件57。該內(nèi)插部件57的內(nèi)徑與導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b的直徑略同。
把該內(nèi)插部件57裝在絕緣子85與導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b之間，再在導(dǎo)筒11的開口端面上配置空心部件53時(shí)，則在導(dǎo)筒11的要形成硬質(zhì)碳膜15的內(nèi)周面11b的附近臺(tái)階消失。即，在要形成硬質(zhì)碳膜15的內(nèi)周面11b的附近與輔助電極71之間的間隙尺寸是均等的。
這樣，通過絕緣子85把輔助電極71配置在導(dǎo)筒11的臺(tái)階部11g內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確地把輔助電極71配置在導(dǎo)筒11的中心開口11j的中心。
如果輔助電極71偏離導(dǎo)筒11的開口中心，則產(chǎn)生于輔助電極71與開口內(nèi)壁之間的等離子體的平衡被破壞，使硬質(zhì)碳膜15的膜厚或膜質(zhì)不均勻。
因此，與導(dǎo)筒11的臺(tái)階部11g的內(nèi)徑尺寸吻合地插入絕緣子85，以絕緣子85的第1孔85a控制輔助電極71的位置，就可以準(zhǔn)確地把輔助電極71配置在導(dǎo)筒11的開口中心，硬質(zhì)碳膜15的膜厚或膜質(zhì)則不會(huì)不均勻。
如果通過連接電極87把直流正電壓加到該輔助電極71上，則可實(shí)施圖19至圖21所示的硬質(zhì)碳膜形成方法。這時(shí)，由于輔助電極71集中了電子，所以，在導(dǎo)筒11的中心開口11j內(nèi)的等離子體密度高。硬質(zhì)碳膜的形成速度快。
如果通過連接電極87將輔助電極71與接地電位連接，則可實(shí)施前述圖10至圖18所示的硬質(zhì)碳膜形成方法。
或者，也可以對(duì)該輔助電極施加比加在導(dǎo)筒11上小的(約為1/10)的負(fù)電壓。這樣，可以更加激發(fā)導(dǎo)筒11內(nèi)的電子的運(yùn)動(dòng)，可提高等離子體密度，加快硬質(zhì)碳膜的形成速度。
另外，也可以使該輔助電極71成為絕緣狀態(tài)的浮游電位。這樣，通過等離子體的相互作用，在輔助電極上產(chǎn)生負(fù)電位。因此，可得到與上述施加小負(fù)電壓時(shí)同樣的效果。
圖10至圖23所示硬質(zhì)碳膜形成方法中，是把空心部件53配置在導(dǎo)筒11的開口端面，但也可以不采用空心部件53，而采用圖24所示的帶突起部件55。
該帶突起部件55如圖24所示，是在環(huán)形本體55a上間隔120°設(shè)置三個(gè)與各導(dǎo)筒切槽11c對(duì)應(yīng)的突起55c，該突起55c能插入導(dǎo)筒11的各切槽11c內(nèi)，各突起55c的厚度尺寸d與切槽11c的槽寬尺寸基本相同。上述環(huán)形本體55a的內(nèi)徑開口與導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b的直徑略同。
因此，在前述硬質(zhì)碳膜形成方法中使用的空心部件53上設(shè)置3個(gè)突起55c便是該帶突起部件55。
如圖26所示，把該帶突起部件55配置在導(dǎo)筒11的端面部，使它的各突起55c插入導(dǎo)筒11的切槽11c內(nèi)。
可在此狀態(tài)用前述各方法在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上形成硬質(zhì)碳膜15。
使用該帶突起部件55在導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，具有以下效果。
如前所述，由于產(chǎn)生的電荷集中在導(dǎo)筒11的開口端面，所以，與導(dǎo)筒11的內(nèi)面相比，其端面區(qū)域是電荷高的狀態(tài)，即容易產(chǎn)生邊緣效應(yīng)。但是，把該帶突起部件55裝在導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，可抑制該邊緣效應(yīng)。
即，如果把帶突起部件配置在導(dǎo)筒11的開口端面地形成硬質(zhì)碳膜，則可以防止因邊緣效應(yīng)而產(chǎn)生硬質(zhì)碳膜的膜質(zhì)或密接性不均勻的區(qū)域。
另外，由于帶突起部件55的突起55c插入導(dǎo)筒11的切槽11c內(nèi)，所以，也能抑制在各切槽11c的邊緣部產(chǎn)生電場(chǎng)集中而引起的邊緣效應(yīng)。
因此，在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上形成的硬質(zhì)碳膜15的膜質(zhì)和密接性更加均勻。
圖25是表示內(nèi)插部件57的縱斷面圖，該內(nèi)插部件57插入導(dǎo)筒11的臺(tái)階部11g內(nèi)使用。
該內(nèi)插部件57備有圓筒形內(nèi)插部57a和螺紋部57b。內(nèi)插部57a的內(nèi)徑與導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b的直徑略同。螺紋部57b與導(dǎo)筒11的螺紋部11f螺合。該內(nèi)插部件57a的外徑尺寸做成為與導(dǎo)筒11的臺(tái)階部11g嵌合的尺寸。
如圖27所示，把該內(nèi)插部件57的內(nèi)插部57a插入導(dǎo)筒11的臺(tái)階部11g內(nèi)，將螺紋部57b擰在導(dǎo)筒11的螺紋部11f上時(shí)，導(dǎo)筒11的中心開口11j的內(nèi)面就沒有了臺(tái)階。即，導(dǎo)筒11的內(nèi)面全部為相同的開口尺寸。
由于安裝了該內(nèi)插部件57，在導(dǎo)筒11的內(nèi)面消除了臺(tái)階部11g產(chǎn)生的臺(tái)階。即，輔助電極71與導(dǎo)筒11內(nèi)周之間的間隙尺寸沿導(dǎo)筒11的長(zhǎng)度方向均等。
可在此狀態(tài)用前述各方法在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上形成硬質(zhì)碳膜15。
使用該內(nèi)插部件57在導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜時(shí)，在導(dǎo)筒11長(zhǎng)度方向中心開口11j的內(nèi)面，電位特性均勻，硬質(zhì)碳膜的密接性、膜質(zhì)和膜厚更加均勻。
另外，也可以如圖28所示地，把圖24所示帶突起部件55和圖25所示內(nèi)插部件57都裝在導(dǎo)筒11上地形成硬質(zhì)碳膜15。這時(shí)，由于帶突起部件55和內(nèi)插部件57的復(fù)合效果，能在導(dǎo)筒11上形成密接性、膜質(zhì)和膜厚更為良好的硬質(zhì)碳膜。
該帶突起部件55和內(nèi)插部件57可用不銹鋼等金屬材料做成。
另外，也可以組合使用前述的空心部件53與內(nèi)插部件57，把二者都裝在導(dǎo)筒11上形成硬質(zhì)碳膜。
上述硬質(zhì)碳膜形成方法的各實(shí)施例，都是在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上設(shè)置硬質(zhì)部件12，再在其表面形成硬質(zhì)碳膜。
但是，這些硬質(zhì)碳膜形成方法，也同樣地適用于在導(dǎo)筒11的內(nèi)周面11b上不設(shè)置硬質(zhì)部件12，而是直接或隔著前述的各種中間層16形成硬質(zhì)碳膜的情形，或者在硬質(zhì)部件12上再隔著中間層16形成硬質(zhì)碳膜的情形。
另外，上述本發(fā)明的硬質(zhì)碳膜形成方法的各實(shí)施例中，作為含碳?xì)怏w，是以甲烷(CH4)或苯(C6H6)為例說明的，但也可以使用乙烯(C2H2)或己烷(C6H14)。
另外，這些含碳?xì)怏w也可以用氬氣(Ar)等電離電壓低的惰性氣體稀釋后使用。這時(shí)，導(dǎo)筒的圓筒內(nèi)的等離子體更加穩(wěn)定。
或者，在硬質(zhì)碳膜的生成時(shí)通過添加少量(1％)的添加物，可提高潤(rùn)滑性或硬度。
例如，添加氟(F)或硼(B)時(shí)，可提高潤(rùn)滑性，添加鉻(Cr)、鉬(Mo)或鎢(W)時(shí)，可增加硬度。
另外，在把導(dǎo)筒配置在真空槽內(nèi)后，在形成硬質(zhì)碳膜之前，也可以使氬(Ar)或氮(N)等的等離子體產(chǎn)生，撞擊導(dǎo)筒的圓筒內(nèi)面，然后使甲烷或苯等含碳?xì)怏w產(chǎn)生等離子體，形成硬質(zhì)碳膜。
這樣，由于用惰性氣體進(jìn)行撞擊的前處理，所以，導(dǎo)筒的圓筒內(nèi)壁溫度上升而成為活性狀態(tài)。同時(shí)，圓筒內(nèi)壁表面的不純物被敲出，表面被清潔。這些效果使得形成在導(dǎo)筒內(nèi)周面上的硬質(zhì)碳膜的密接性更加提高。如上所述，把本發(fā)明的導(dǎo)筒用于自動(dòng)車床的旋轉(zhuǎn)型或固定型導(dǎo)筒裝置時(shí)，可對(duì)被加工物進(jìn)行進(jìn)刀量大的切削加工而不產(chǎn)生傷痕，也不產(chǎn)生燒接，可進(jìn)行正常的切削，并能大幅度提高加工效率。另外，由于其耐久性也大幅度提高，所以可加長(zhǎng)連續(xù)加工的時(shí)間，大大提高自動(dòng)車床的工作效率。另外，使用于固定型導(dǎo)筒裝置時(shí)，可高效率地進(jìn)行高加工精度(特別是圓度)的切削加工。
此外，根據(jù)本發(fā)明的在導(dǎo)筒內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜的方法，可以用短時(shí)間在導(dǎo)筒的與被加工物滑接的內(nèi)周面上形成密接性好、厚度均勻、類似金剛石性質(zhì)的硬質(zhì)碳膜(DLC)。
因此，如上所述，可用良好的生產(chǎn)性制造出適用于自動(dòng)車床導(dǎo)筒裝置的、耐久性高的導(dǎo)筒。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)筒，它設(shè)在自動(dòng)車床上，用于將被加工物可旋轉(zhuǎn)及可沿軸向滑動(dòng)地保持在切削工具附近，其特征在于，在與被加工物滑接的內(nèi)周面上設(shè)置了硬質(zhì)碳膜。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)筒，其特征在于，在上述內(nèi)周面上隔著用于提高密接性的中間層設(shè)置了上述硬質(zhì)碳膜。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)筒，其特征在于，上述中間層由上、下兩層膜形成，下層膜由鈦或鉻或其中任一種的化合物構(gòu)成，上層膜由硅或鍺或其中任一種的化合物構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)筒，其特征在于，在上述內(nèi)周面上隔著超硬合金或陶瓷燒結(jié)體等硬質(zhì)部件設(shè)置了上述硬質(zhì)碳膜。
5.如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)筒，其特征在于，在上述硬質(zhì)部件與上述硬質(zhì)碳膜之間，設(shè)有提高密接性的中間層。
6.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)筒，其特征在于，上述中間層由上、下兩層膜形成，下層膜由鈦或鉻或其中任一種的化合物構(gòu)成，上層膜由硅或鍺或其中任一種的化合物構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)筒，其特征在于，在上述內(nèi)周面附近的基材內(nèi)形成滲碳層，在形成該滲碳層的內(nèi)周面上設(shè)置了上述硬質(zhì)碳膜。
8.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)筒，其特征在于，在上述形成了滲碳層的內(nèi)周面與上述硬質(zhì)碳膜之間，設(shè)有提高密接性的中間層。
9.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)筒，其特征在于，上述中間層由上、下兩層膜形成，下層膜由鈦或鉻或其中任一種的化合物構(gòu)成，上層膜由硅或鍺或其中任一種的化合物構(gòu)成。
10.在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，把自動(dòng)車床用的導(dǎo)筒配置在真空槽內(nèi)，該真空槽有排氣口和氣體導(dǎo)入口，在真空槽內(nèi)設(shè)有陽極和白熱絲；把桿狀或線狀輔助電極插入導(dǎo)筒的形成與被加工物滑接之內(nèi)周面的中心開口內(nèi)；對(duì)真空槽進(jìn)行真空排氣后，從氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入含碳?xì)怏w，對(duì)導(dǎo)筒加直流電壓，對(duì)陽極加直流電壓，對(duì)白熱絲加交流電壓，產(chǎn)生等離子體，從而在導(dǎo)筒的內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜。
11.如權(quán)利要求10所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在硬質(zhì)碳膜的形成中，將上述輔助電極保持為接地電位或直流正電位。
12.如權(quán)利要求10所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面上，配置內(nèi)徑與導(dǎo)筒的上述內(nèi)周面的直徑略同的環(huán)形空心部件，形成上述硬質(zhì)碳膜。
13.如權(quán)利要求12所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，將上述輔助電極配置成其前端位于空心部件開口端面的內(nèi)側(cè)。
14.如權(quán)利要求10所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端部配置帶突起的部件，該帶突起的部件備有內(nèi)徑略同于該導(dǎo)筒的上述內(nèi)周面的直徑的環(huán)形本體部，在該環(huán)形本體部上設(shè)有若干個(gè)能分別插入導(dǎo)筒各切槽內(nèi)的突起，將各突起插入導(dǎo)筒的各切槽內(nèi)，形成上述硬質(zhì)碳膜。
15.如權(quán)利要求10所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的、直徑大于上述內(nèi)周面的臺(tái)階部?jī)?nèi)，插入內(nèi)徑略同于上述內(nèi)周面直徑的圓筒形內(nèi)插部件，形成上述硬質(zhì)碳膜。
16.如權(quán)利要求10所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端部配置帶突起的部件，該帶突起的部件備有內(nèi)徑略同于該導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑的環(huán)形本體部，在該環(huán)形本體部上設(shè)有若干個(gè)能分別插入導(dǎo)筒各切槽內(nèi)的突起，將各突起插入導(dǎo)筒的各切槽內(nèi)，同時(shí)，在導(dǎo)筒的、直徑大于內(nèi)周面直徑的臺(tái)階部?jī)?nèi)，插入內(nèi)徑略同于上述內(nèi)周面直徑的圓筒形內(nèi)插部件，形成上述硬質(zhì)碳膜。
17.如權(quán)利要求8所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，由絕緣子支承著上述輔助電極，形成硬質(zhì)碳膜，該絕緣子插入到導(dǎo)筒的、直徑大于上述內(nèi)周面的臺(tái)階部?jī)?nèi)。
18.在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，把自動(dòng)車床用的導(dǎo)筒配置在具有排氣口和氣體導(dǎo)入口的真空槽內(nèi)；把桿狀或線狀輔助電極插入導(dǎo)筒的形成與被加工物滑接之內(nèi)周面的中心開口內(nèi)；對(duì)上述真空槽進(jìn)行真空排氣后，從氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入含碳?xì)怏w，對(duì)導(dǎo)筒加高頻電壓，產(chǎn)生等離子體，在該導(dǎo)筒的內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜。
19.如權(quán)利要求18所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述硬質(zhì)碳膜形成中，將輔助電極保持為接地電位或直流正電位。
20.如權(quán)利要求18所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面，配置內(nèi)徑略同于導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑的環(huán)形空心部件，形成上述硬質(zhì)碳膜。
21.如權(quán)利要求20所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，將輔助電極配置成其前端位于空心部件開口端面的內(nèi)側(cè)。
22.如權(quán)利要求18所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面配置帶突起的部件，該帶突起的部件備有內(nèi)徑略同于上述導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑的環(huán)形本體部，在該環(huán)形本體部上設(shè)有若干個(gè)能分別插入導(dǎo)筒各切槽內(nèi)的突起，將各突起插入導(dǎo)筒的各切槽內(nèi)，形成上述硬質(zhì)碳膜。
23.如權(quán)利要求18所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的、直徑大于內(nèi)周面的臺(tái)階部?jī)?nèi)，插入內(nèi)徑略同于上述內(nèi)周面直徑的圓筒形內(nèi)插部件，形成上述硬質(zhì)碳膜。
24.如權(quán)利要求18所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面配置帶突起的部件，該帶突起的部件備有內(nèi)徑略同于導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑的環(huán)形本體部，在該環(huán)形本體部上設(shè)有若干個(gè)能分別插入導(dǎo)筒各切槽內(nèi)的突起，將各突起插入導(dǎo)筒的各切槽內(nèi)，同時(shí)，在導(dǎo)筒的、直徑大于內(nèi)周面的臺(tái)階部?jī)?nèi)，插入內(nèi)徑略同于上述內(nèi)周面直徑的圓筒形內(nèi)插部件，形成上述硬質(zhì)碳膜。
25.如權(quán)利要求18所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，由絕緣子支承著上述輔助電極，形成硬質(zhì)碳膜，該絕緣子插入導(dǎo)筒的、直徑大于上述內(nèi)周面直徑的臺(tái)階部?jī)?nèi)。
26.在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，把自動(dòng)車床用的導(dǎo)筒配置在具有排氣口和氣體導(dǎo)入口的真空槽內(nèi)；把桿狀或線狀輔助電極插入導(dǎo)筒的形成與被加工物滑接之內(nèi)周面的中心開口內(nèi)；對(duì)真空槽進(jìn)行真空排氣后，從氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入含碳?xì)怏w，對(duì)導(dǎo)筒加直流電壓，使產(chǎn)生等離子體，在該導(dǎo)筒的內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜。
27.如權(quán)利要求26所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在硬質(zhì)碳膜形成中，將輔助電極保持為接地電位或直流正電位。
28.如權(quán)利要求26所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面，配置內(nèi)徑略同于導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑的環(huán)形空心部件，形成上述硬質(zhì)碳膜。
29.如權(quán)利要求28所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，將上述輔助電極配置成其前端位于空心部件開口端面的內(nèi)側(cè)。
30.如權(quán)利要求26所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端面配置帶突起的部件，該帶突起的部件備有內(nèi)徑略同于導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑的環(huán)形本體部，在該環(huán)形本體部上設(shè)有若干個(gè)能分別插入導(dǎo)筒各切槽內(nèi)的突起，將各突起插入導(dǎo)筒的各切槽內(nèi)，形成上述硬質(zhì)碳膜。
31.如權(quán)利要求26所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的、直徑大于內(nèi)周面的臺(tái)階部?jī)?nèi)，插入內(nèi)徑略同于上述內(nèi)周面直徑的圓筒形內(nèi)插部件，形成硬質(zhì)碳膜。
32.如權(quán)利要求26所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，在上述導(dǎo)筒的形成切槽的開口端部配置帶突起的部件，該帶突起的部件備有內(nèi)徑略同于導(dǎo)筒內(nèi)周面直徑的環(huán)形本體部，在該環(huán)形本體部上設(shè)有若干個(gè)能分別插入導(dǎo)筒各切槽內(nèi)的突起，將各突起插入導(dǎo)筒的各切槽內(nèi)，同時(shí)，在導(dǎo)筒的、直徑大于內(nèi)周面直徑的臺(tái)階部?jī)?nèi)，插入內(nèi)徑略同于上述內(nèi)周面直徑的圓筒形內(nèi)插部件，形成硬質(zhì)碳膜。
33.如權(quán)利要求26所述的在導(dǎo)筒內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜的方法，其特征在于，由絕緣子支承著上述輔助電極，形成硬質(zhì)碳膜，該絕緣子插入導(dǎo)筒的、直徑大于上述內(nèi)周面直徑的臺(tái)階部?jī)?nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供設(shè)在自動(dòng)車床上、用于保持被加工物的導(dǎo)筒以及在其內(nèi)周面形成硬質(zhì)碳膜的方法。在本發(fā)明中,在導(dǎo)筒(11)的與被加工物(51)滑接的內(nèi)周面(11b)上設(shè)置硬質(zhì)碳膜(15),在導(dǎo)筒(11)內(nèi)周面上形成硬質(zhì)碳膜(15)的方法是,把導(dǎo)筒(11)配置在真空槽內(nèi),把輔助電極插入導(dǎo)筒(11)的形成與被加工物(15)滑接之內(nèi)周面(11b)的中心開口內(nèi),導(dǎo)入含碳?xì)怏w,產(chǎn)生等離子體,形成硬質(zhì)碳膜。從而,可在內(nèi)周面上有效地形成硬質(zhì)碳膜,該硬質(zhì)碳膜有良好的密接性和均勻的碳膜厚度。在上述方法中,在形成硬質(zhì)碳膜時(shí),可以在硬質(zhì)碳膜與內(nèi)周面之間夾設(shè)硬質(zhì)部件或者通過中間層進(jìn)一步提高硬質(zhì)碳膜的密接性。因此,可以明顯地增加導(dǎo)筒(11)的強(qiáng)度和壽命,即使進(jìn)行切削量大、加工速度高的強(qiáng)力切削,在被加工物上也不產(chǎn)生傷痕,不產(chǎn)生燒接,可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高精度加工。
文檔編號(hào)C23C16/04GK1177937SQ96192438
公開日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1996年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月9日
發(fā)明者宮行男, 杉山修, 小池龍?zhí)? 戶井田孝志, 木村壯作, 小久保邦彥 申請(qǐng)人:時(shí)至準(zhǔn)鐘表股份有限公司