[发明专利]导筒以及在其内周面上形成硬质碳膜的方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及设在自动车床上的、把圆杆形被加工物可旋转及可沿轴向滑动地保持在切削工具(刀具)附近的导筒，以及涉及在该导筒的与被加工物滑接的内周面形成硬质碳膜的方法。

[背景技术]

设在自动车床的自动车床立柱上、把圆杆形被加工物可旋转地保持在切削工具附近的导筒，有旋转型和固定型两种。旋转型导筒与被加物一起旋转并可沿轴向滑动地将被加工物保持着。固定型导筒不旋转，可旋转及可沿轴向滑动地将被加工物保持着。

无论哪一种导筒，都备有外周锥面、使该外周锥面具有弹性的切槽、用于安装到立柱上的螺纹部以及保持被加工物用的内周面。该内周面由于常时地与被加工物滑接，所以容易磨损，尤其是固定型导筒的磨损更加严重。

为此，日本专利公报特开平4-14130号提出了在导筒的与被加工物的旋转或滑动滑接的内周面上，用钎焊等方法固设超硬合金或陶瓷的方案。

这样，由于把耐摩耗性及耐热性好的超硬合金或陶瓷设在导筒的内周面，在一定程度上抑制了磨损。

但是，即使把该超硬合金或陶瓷设在导筒内周面，当自动车床进行切削量大、加工速度高的强力切削时，由于超硬合金或陶瓷的摩擦系数大，热传导率低，有时会在被加工物上产生伤痕，或者因导筒与被加工物的直径方向间隙减小而产生烧接。不能提高切削量及加工速度。

固定型导筒由于可将被加工物不偏离轴心地保持着，所以，能进行圆度高的加工，而且噪音少，自动车床的构造也紧凑而不复杂。

但是，固定型导筒内周面的摩耗比旋转型导筒更严重，所以更加不容易提高切削量和加工速度。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于大幅度提高导筒的与被加工物接触之内周面的耐摩耗性，不损伤被加工物、不产生烧接，提高自动车床的切削量及加工速度。本发明的另一目的是高效地制造该导筒。

[本发明的揭示]

为实现上述目的，本发明提供一种导筒，它大致呈圆筒状，具有轴向贯通的中心开口，在其纵长方向的一端部形成外周锥面和用于使其具有弹性的切槽，在形成上述外周锥面部分的内周，形成保持被加工物的内周面，通过安装在自动车床上，由保持上述被加工物的内周面，可在切削刀具附近旋转以及沿轴向滑动地保持穿入上述中心开口的被加工物；其特征在于：在保持上述被加工物的内周面附近的基材内形成渗碳层，在形成该渗碳层的内周面上设置硬质碳膜，该硬质碳膜为氢化非晶形碳膜。

另外，本发明提供一种硬质碳膜的形成方法，该方法可以在短时间内、在导筒的内周面均匀且牢固地形成硬质碳膜。

该硬质碳膜是氢化非晶形碳膜，由于它具有与金刚石相似的性质，所以也被称为仿金刚石碳膜(DLC)。

该硬质碳膜(DLC)的硬度高(威氏硬度3000Hv以上)，耐摩耗性好，摩擦系数小(约为超硬合金的1/8)，耐腐蚀性也好。

在与被加工物滑接的内周面上设置该硬质碳膜的本发明导筒，与现有的在内周面设置超硬合金或陶瓷的导筒相比，其耐磨损性大大提高。

因此，将本发明导筒作为自动车床的固定型导筒使用时，即使进行切削量大、加工速度高的强力切削，在被加工物上也不产生伤痕，不产生烧接，可进行长时间的高精度加工。

在上述导筒的内周面形成硬质碳膜时，也可以在硬质碳膜与内周面之间夹设提高密接性的中间层。

该中间层可以由下层和上层两层膜形成，下层保持与导筒内周面(碳素工具钢基材)的密接性，上层与硬质碳膜强力结合，所以能形成密接性好的牢固的碳膜。上述下层由钛或铬或它们之中任一种的化合物构成，上述上层由硅或锗或它们之中任一种的化合物构成。

或者，在形成硬质碳膜时，也可以在硬质碳膜与内周面之间夹设硬质部件。该硬质部件是碳化钨(WC)等超硬合金或碳化硅(SiC)等的陶瓷烧结体。这样与上述夹设中间层同样地，可以提高碳膜的密接性。

另外，形成硬质碳膜时，也可以在导筒的内周面附近基材上形成渗碳层，在形成该渗碳层的内周面上设置硬质碳膜。这样，与上述夹设中间层同样地，可以提高硬质碳膜的密接性。

本发明的在导筒内周面形成硬质碳膜的方法按下述顺序进行。

把自动车床用导筒配置在直空槽内，该真空槽具有排气口和气体导入口，内部设有阳极和白热丝。将杆状或线状辅助电极插入该导筒中心开口内(该中心开口形成与被加工物滑接的内周面)。也可以先将该辅助电极插入导筒的中心开口内，再与导筒一起配置在真空槽内。

将真空槽内排气后，从气体导入口导入含碳的气体，对导筒加直流电压，同时对阳极加直流电压，对白热丝加交流电压，使产生等离子体，在导筒的内周面形成硬质碳膜。