[发明专利]在导向套筒内表面形成硬质碳膜的方法

说明书

本发明涉及一种在导向套筒的与被加工件滑动接触的内表面形成硬质碳膜的方法，该导向套筒安装于自动车床上，使圆棒状的被加工件可以在切削工具(刀具)的附近旋转和沿轴的方向滑动。

装在自动车床的自动车床立柱上，使圆棒状的被加工件可以在切削工具的附近旋转的导向套筒分为旋转型和固定型两种。旋转型的平时与被加工件一起旋转并同时使被加工件可沿轴的方向滑动；固定型的则不旋转但可以使被加工件旋转并沿轴的方向滑动。

各种型式的导向套筒均包括呈锥面的外周部，其上有保持弹力用的开槽；将其安装在立柱上用的螺纹和保持被加工件的内表面；由于该内表面平时与被加工件滑动接触所以容易磨耗，特别是在固定型的场合上述磨耗就更加严重。

因此由于该被加工件的旋转与滑动，在与被加工件滑动接触导向套筒的内表面上如日本专利公报特开平4-141303号中所提议的利用钎焊将超硬合金和陶瓷等固定其上。

这样，由于在导向套筒的内表面设置有耐磨耗性和耐热性均优越的超硬合金和陶瓷，可以达到一定程度抑制磨耗的效果。

但是即便在其内表面设有超硬合金和陶瓷，对于自动车床切削量大、加工速度大的重切削时由于超硬合金和陶瓷的摩擦系数大而热传导率低，会出现在被加工件上发生缺陷，或产生使导向套筒和被加工件直径方向的间隙减小的烧接等问题，因此限制了切削量和加工速度的提高。

固定型的导向套筒因为可以使被加工件保持轴心不偏斜，具有可以达到高精度的真圆度加工，并且噪音小，自动车床的构造简单且小型化的优点。

但是因为较之旋转型的场合导向套筒内表面的磨耗大得多，使得切削量和加工速度的提高变得更加困难。

为了解决该问题，我们提出了在该种导向套筒与被加工件滑动接触的内表面形成一层硬质的碳膜，极大地提高了内表面的耐磨耗性，使得被加工件不会发生缺陷和烧接，从而可以提高自动车床的切削量和加工速度的方案。

所谓硬质碳膜是一种氢化非晶碳膜，因为具有与钻石相似的性质，故也称为类钻石碳(DLC-Diamond Like Carbon)。

这种硬质碳膜DLC具有硬度高(维氏硬度3000HV以上)，耐磨耗性好，磨擦系数小(超硬合金的1/8)，耐腐蚀性好的优点。

作为在该导向套筒的内表面形成硬质碳膜的方法有例如，在含有碳的气体的雾围中将薄膜形成的压力减到5×10^-3torr，在导向套筒上加上-3KV的直流电压产生等离子体，从而形成硬质碳膜的等离子体CVD法(等离子体化学蒸汽涂敷加工)。

但是，这种等离子体CVD法因为是以导向套筒周围区域中产生的等离子体为主，将含碳的气体分解形成硬质碳膜，在导向套筒的外表面可以形成均匀的硬质碳膜，而在导向套筒的内表面所形成的硬质碳膜的粘着性不好，不仅如此还有硬度等膜的质量低劣的问题。

其原因是因为在导向套筒的中心开口之中，因为形成同电位的电极相互间相对的空间，从而在该中心开口中会发生被称为空穴放电的等离子体异常放电。由于这种空穴放电所形成的硬质碳膜为类似聚合物的粘着性不好的薄膜，容易从导向套筒的内表面剥离，硬度也低。

而且上述硬质碳膜的形成方法是在薄膜形成压力为5×10^-3torr时在导向套筒11上加上由电源73提供的-3KV的直流电压。

在这种真空槽中的压力为5×10^-3torr左右的状态，真空槽中的空间中具有大量的电子等电荷，空间阻抗低。因此在等离子体开始发电的瞬间，容易在导向套筒中发生作为异常放电的电弧放电现象。

不仅如此，在等离子体放电开始时，因为是硬质碳膜的薄膜形成的初期，在该薄膜形成初期所形成的膜的质量决定着导向套筒的粘着性。

因此，等离子体放电的最初的时期，一旦发生作为异常放电的电弧放电，硬质碳膜的膜的质量和粘着性就将下降，出现容易从导向套筒的内表面剥离的问题。

所以，本发明的目的就是解决上述问题，在导向套筒与被加工件滑动接触的内表面形成膜的质量和粘着性好的硬质碳膜。

本发明为了达到上述目的，由在沿轴方向有中心开口的大体为圆筒状的物体构成，在其一端具有锥形外周面与被加工件滑动接触的内表面和开槽；在安装于自动车床时，将被插入上述中心开口的被加工件保持在可在切削工具附近旋转及沿轴的方向滑动的导向套筒的内表面上按下述的顺序形成硬质碳膜。

将上述导向套筒放入具有气体导入口和排气口及阳极和灯丝的真空槽中，在形成导向套筒的内表面的中心开口中插入辅助电极并将其接在地电位。