CN1063116C - 导筒以及在其内周面上形成硬质碳膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供设在自动车床上、用于保持被加工物的导筒以及在其内周面形成硬质碳膜的方法。在本发明中，在导筒(11)的与被加工物(51)滑接的内周面(11b)上设置硬质碳膜(15)，在导筒(11)内周面上形成硬质碳膜(15)的方法是，把导筒(11)配置在真空槽内，把辅助电极插入导筒(11)的形成与被加工物(15)滑接之内周面(11b)的中心开口内，导入含碳气体，产生等离子体，形成硬质碳膜。从而，可在内周面上有效地形成硬质碳膜，该硬质碳膜有良好的密接性和均匀的碳膜厚度。在上述方法中，在形成硬质碳膜时，可以在硬质碳膜与内周面之间夹设硬质部件或者通过中间层进一步提高硬质碳膜的密接性。因此，可以明显地增加导筒(11)的强度和寿命，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。

Description

导筒以及在其内周面上形成硬质碳膜的方法
[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。
另外，在真空槽内产生等离子体的方法，也可以在真空槽内不设置阳极和白热丝，而对导筒加高频电压或加直流电压，使产生等离子体。
这样，在把辅助电极插入导筒中心开口内的状态下，把含碳气体导入真空槽内并产生等离子体，能迅速地在导筒内周面从开口端到里侧形成均匀厚度的硬质碳膜。
在形成该硬质碳膜过程中，也可以使上述辅助电极绝缘而形成浮游电位，但最好保持接地电位或直流正电位。
另外，在形成硬质碳膜时，如果在导筒的形成切槽的开口端面配置内径与导筒内周面略同的环形空心部件，则能提高内周面开口端附近的硬质碳膜的匀质性。
这种情况下，最好使辅助电极的前端位于空心部件的开口端面内侧。
另外，如果在导筒的形成切槽的开口端面配置带突起部件，该带突起部件备有内径与导筒内周面直径略同的环形本体，在该本体上有可分别插入导筒各切槽的若干个突起，在形成硬质碳膜时，把各突起插入导筒的各切槽内，可提高内周面开口端附近及切槽附近的硬质碳膜的匀质性。
在形成硬质碳膜时，如果在直径比导筒的与被加工物滑接之内周面大的台阶部插入内径与内周面略同的圆筒形内插部件，则可以提高内周面台阶部附近的硬质碳膜的匀质性。
在形成硬质碳膜时，如果把上述带突起部件和内插部件都插入导筒内，则可以在内周面的全部区域形成匀质的硬质碳膜。
如果用插入内径大于导筒内周面的台阶部的绝缘子支承上述辅助电极，则能容易地把辅助电极支承在导筒中心开口内的中心轴线上，也能容易地加任意电压。
[对附图的简单说明]
图1是本发明导筒之一例的纵断面图。
图2是表示图1所示导筒外观的立体图。
图3是本发明导筒之另一例的纵断面图。
图4至图7是图1及图3中的圆圈A所示部分的放大断面图。
图8是将图5的局部进一步放大、表示中间层构造的图。
图9是将本发明导筒和现有导筒分别用于固定型导筒装置时的自动车床所作切削试验结果比较图。
图10是实施本发明的在导筒内周面形成硬质碳膜方法的第1装置概略断面图。
图11是表示配置以及不配置辅助电极71时、距导筒开口端的距离与硬质碳膜膜厚之间关系的曲线图。
图12是实施本发明的在导筒内周面形成硬质碳膜方法的第2装置概略断面图。
图13是实施本发明的在导筒内周面形成硬质碳膜方法的第3装置概略断面图。
图14是表示在图10实施例中增加了覆盖部件的、相当于图10的断面图。
图15是相当于图10的图，表示本发明硬质碳膜形成方法的另一实施例。
图16是在图15的实施例中使用的空心部件的立体图。
图17及图18是相当于图12及图13的图，表示本发明硬质碳膜形成方法的其它实施例。
图19是相当于图15的概略断面图，表示本发明硬质碳膜形成方法的另一实施例。
图20及图21是相当于图17及图18的概略断面图，表示本发明硬质碳膜形成方法的其它实施例。
图22是表示加在辅助电极上的直流电压与所形成之硬质碳膜膜厚关系的曲线图。
图23是表示辅助电极支承构造的断面图。
图24是本发明硬质碳膜形成方法中所用带突起部件的立体图。
图25是本发明硬质碳膜形成方法中所用内插部件的纵断面图。
图26是将带突起部件装在导筒上时的纵断面图。
图27是将内插部件装在导筒上时的纵断面图。
图28是将带突起部件和内插部件装在导筒上时的纵断面图。
图29是表示设有固定型导筒装置的自动车床主轴附近的断面图，该固定型导筒装置中采用了本发明的导筒。
图30是表示设有旋转型导筒装置的自动车床主轴附近的断面图，该旋转型导筒装置中采用了本发明的导筒。
[实施本发明的最佳方式]
下面，参照附图说明本发明的实施例。
先简单说明采用了本发明导筒的自动车床的构造。
图29是仅表示数字控制自动车床主轴附近的断面图。该自动车床设有固定型导筒装置37，固定型导筒装置37固定着导筒11，被加工物51(双点划线所示)由导筒11的内周面11b可旋转地保持着。
主轴台17可在该数字控制自动车床的图未示床台上左右方向滑动。
该主轴台17上设有由轴承21支承着的可旋转主轴19。在主轴19的前端部安装着弹簧筒夹13。
该弹簧筒夹13配置在夹筒41的中心孔内。弹簧筒夹13的前端外周锥面13a与夹筒41的内周锥面41a彼此进行面接触。
在中间套筒29内的、弹簧筒夹13的后端部，设有弹簧25，该弹簧25是由带状弹簧材料卷绕成螺旋状而形成的。该弹簧25可将弹簧筒夹13从中间套筒29内推出。
弹簧筒夹13的前端，通过与螺固在主轴19前端的盖螺母27接触而被限位。因此，防止弹簧筒夹13被弹簧25的弹力从中间套筒29中弹出。
在中间套筒29的后端部，通过该中间套筒29设有卡盘开闭机构31。通过开闭卡盘开闭爪33，弹簧筒夹13开闭，把持或松开被加工物51。
即，卡盘开闭机构31的卡盘开闭爪33的前端部彼此打开地移动时，卡盘开闭爪33的与中间套筒29接触的部分向图29的左方移动，把中间套筒29向左方推。该中间套筒29向左方移动时，与中间套筒29左端接触着的夹筒41移动到左方。
弹簧筒夹13借助螺固在主轴19前端的盖螺母27可防止从主轴19中弹出。
因此，当夹筒41向左方移动时，弹簧筒夹13的形成切槽部分的外周锥面13a与夹筒41的内周锥面41a强力推压，相互沿着锥面移动。
其结果，弹簧筒夹13的内周面直径变小，可把持住被加工物51。
当要使弹簧筒夹13的内周面直径变大以松开被加工物51时，卡盘开闭爪33的前端部相互闭合地移动，解除将夹筒41向左方向推的力。
于是，在弹簧25的复原力作用下，中间套筒29和卡筒41向图中右方向移动。
因此，弹簧筒夹13的外周锥面13a与夹筒41的内周锥面41a的推压力被解除。这样，弹簧筒夹13在自身的弹力作用下，内周面直径变大，可松开被加工物51。
在主轴台17的前方设有立柱35，导筒装置37配置在该立柱35上。导筒装置37的中心轴线与主轴中心线一致。
该导筒装置37是固定型导筒装置，固定着导筒11，由该导筒11的内周面11b保持着可旋转的被加工物51。
固定在立柱35上的保持具39的中心孔内，嵌入着衬筒23，在该衬筒23的前端部设有内周锥面23a。
在该衬筒23的中心孔内嵌合着导筒11，该导筒11的前端部形成外周锥面11a和切槽11c。
在导筒装置37的后端部，调节螺母43螺合在导筒11的螺纹部上，通过旋转该调节螺母43，可调节导筒11的内径与被加工物51外周之间的间隙尺寸。
即，向右旋转调节螺母43时，导筒11相对于衬筒23向图中右方向移动，与弹簧筒夹13同样地，衬筒23的内周锥面23a与导筒11的外周锥面11a彼此推压，导筒11的前端部内径变小。
在导筒装置37的前方，设有切削工具(刀具)45。
被加工物51由主轴19的弹簧筒夹13把持着，同时由导筒装置37支承，而且，借助切削工具45的前进后退和主轴台17的移动的合成运动，对贯通该导筒装置37并伸出到加工区域的被加工物51进行预定的切削加工。
下面，参照图30说明旋转型导筒装置，该旋转型导筒装置以旋转状态使用把持着被加工物的导筒。该图30中，与图29对应的部分注以相同标号。
旋转型导筒装置，有弹簧筒夹13与导筒11同步旋转的导筒装置和不同步旋转的导筒装置两种。图中所示导筒装置37是弹簧筒夹13与导筒11同步旋转的装置。
该旋转型导筒装置37，被从主轴19的盖螺母27伸出的旋转驱动杆47驱动。也可以不采用该旋转驱动杆47，而采用齿轮或皮带轮来驱动导筒装置37。
该旋转型导筒装置37的构造是，固定在立柱35上的保持具39的中心孔内，嵌合着通过轴承21能旋转的衬筒23。在该衬筒23的中心孔内嵌合着导筒11。
衬筒23和导筒11与图29所述构造相同。在导筒装置37的后端部，通过调节螺合在导筒11螺纹部上的调节螺母43，可缩小导筒11的内径，调节导筒11的内径与被加工物51外周之间的间隙尺寸。
导筒装置37的除了旋转型以外的构造，与图29所示的自动车床构造相同，其说明从略。
下面，说明本发明导筒的各种实施例。
图1是表示本发明导筒之一例的纵断面图，图2是表示其外观的立体图。
图中所示导筒11是表示其前端部打开着的自由状态。该导筒11在长度方向一端部形成外周锥面11a，在另一端部有螺纹部11f。
在该导筒11的中心，设有开口径不同的贯通开口。在设置外周锥面11a的内周，形成保持被加工物51的内周面11b。在该内周面11b以外的区域，形成内径大于内周面11b内径的台阶部11g。
该导筒11，从外周面锥面11a到弹性部11d设有3个切槽11c，该切槽11c间隔120°，沿圆周方向将外周锥面11a分成三等分。
把该导筒11的外周锥面11a朝着上述衬筒23的内周锥面推压，弹性部11d产生挠曲，就可以调节内周面11b与图1双点划线所示被加工物51之间的间隙尺寸。
在该导筒11上，于弹性部11d与螺纹部11f之间设有嵌合部11e。通过将该嵌合部11e嵌入图29及图30所示衬筒23的中心孔内，可将导筒11配置在主轴的中心线上，且可平行于主轴中心线地配置。
该导筒11的材料，是采用碳素工具钢(SK钢)，在形成了外部形状和内部形状后，进行淬火处理和回火处理。
最好如图3所示地，在该导筒11的内周面11b上，通过钎焊方式固定超硬材料12。
但是，该导筒11在外周面锥面11a闭合的状态时，在内周面11b与被加工物51之间设有5μm～10μm的径向间隙。这样，由于被加工物51出入时与内周面11b滑接，所以存在磨损的问题。
在用于固定型导筒装置的情况下，被固定型的导筒11保持的被加工物51高速旋转地被加工，所以，因内周面11b与被加工物51之间高速滑动以及切削负荷产生的将被加工物51往内周面11b推压的力，会引起烧接。
因此，在该导筒11的内周面11b上，设置前述的硬质碳膜(DLC)15。该硬质碳膜15的膜厚从1μm至5μm。
图1的例子中，在导筒11的基材(碳素工具钢)上隔着后述的中间层形成硬质碳膜15。在图3的例子中，在超硬材料12上直接或隔着后述的中间层形成硬质碳膜15。
该硬质碳膜具有与金刚石相似的性质。即，机械强度高、摩擦系数小、有润滑性，另外具有良好的电气绝缘性、高热传导率，而腐蚀性也好。
因此，这种在内周面11b上设置了硬质碳膜15的导筒11，其耐摩耗性大大提高，即使长时间使用或强力切削，也能抑制与被加工物51接触的内周面11b的摩耗。还可以对抑制被加工物51的损伤，抑制导筒11与被加工物51之间的烧接。
因此，本发明的导筒11，特别能提高长时间使用的可靠性，对于固定型导筒装置也完全能适用。
下面，参照图4至图7(相当于图1及图3中圆圈A所示部分的放大断面图)以及图8(将图5的局部放大以表示中间层构造)说明在该导筒11的内周面11b上设置硬质碳膜15部分的各种构造例。
图4相当于图1的A部放大图。在导筒11的内周面11b的基材(碳素工具钢)上，隔着用于提高密接性的中间层16设置膜厚为1μm～5μm的硬质碳膜。另外，根据导筒11的基材，也可以不隔着中间层16地直接在其表面形成硬质碳膜。
图5及图6相当于图3中A部的放大图。都是在导筒11的内周面11b的基材上通过钎焊方式固定厚度为2mm～5mm的硬质部件12，再在该硬质部件12的内周面上形成硬质碳膜15。这样，可更加提高导筒11的耐久性。
图5所示例中，在硬质部件12的内周面上隔着提高密接性的中间层16形成硬质碳膜15。
这些例子中，设在硬质碳膜15下层的硬质部件12，可以采用碳化钨(WC)等的超硬合金，或采用碳化硅(SiC)等的陶瓷烧结体。在采用陶瓷烧结体时，通常要添加作为粘结剂的Cr、Ni、Co等，但在该添加物少的情况下，也可以不隔着中间层16地直接将硬质碳膜15形成在该硬质部件12上。
下面说明作为硬质部件12的碳化硅(SiC)的形成方法之一例。
以原子百分比为单位，把硅(Si)和碳(C)为1∶1的碳化硅粉末放入环形金属模具中，施加0.5至3吨的压力进行加压成型。再在氮或氩气等惰性气体环境中进行烧结处理。
然后，用碳化硅融点附近的温度1400℃至1700℃加热，并在加热的同时进行加压处理，消除碳化硅中的气孔，该加热处理使碳化硅致密化，提高硬质部件12的密度和硬度，其威氏硬度达到2000至3000。
然后，在该环形硬质部件12上形成以钛(Ti)为主成分的金属导电层。把该硬质部件12配置在导筒11的内周面11b上，进行加热处理，使金属导电层溶融并与导筒11的基材结合。
对该硬质部件12的内周进行了研磨加工后，进行在导筒11上形成切槽11c的加工。
图7所示例中，在导筒11的内周面11b上不设置硬质部件12，而是在内周面11b附近的基材中形成渗碳层11h，在形成该渗碳层11h的内周面11b上设置硬质碳膜15。
所谓渗碳是一种公知的钢材表面硬化处理方法，能使表层硬化，深部保持强韧的性质。
本发明中，例如在甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)等含碳的渗碳性气体和作为载体气体的氮气(N2)的混合气体环境中，用下列条件进行渗碳处理。
(渗碳条件)
温    度    1100℃
时    间    30分钟
渗碳深度    0.5mm
这样在导筒11内周面11b的表层形成了渗碳层11h时，可以在其表面直接形成硬质碳膜15，但如果在其表面形成提高密接性的中间层16，再在该中间层16的上面形成硬质碳膜15则更佳。
该中间层16可以是元素周期表第Ⅳb族的硅(Si)、锗(Ge)或硅、锗的化合物。或者是碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)那样的含有碳元素的化合物。
另外，中间层16也可以是钛(Ti)、钨(W)、钼(Mo)或钽(Ta)与硅(Si)的化合物。
另外，如图8所示，中间层16也可以形成为上、下两层膜，下层膜16a由钛(Ti)或铬(Cr)形成，上层膜16b由硅(Si)或锗(Ge)形成。
这样，中间层16的下层膜16a的钛或铬起到与导筒11的基材保持密接性的作用，上层膜16b的硅或锗与硬质碳膜15结合成一体，起到与硬质碳膜15强力结合的作用。
另外，中间层16也可以由钛化合物或铬化合物的下层膜与硅化合物或锗化合物的上层膜2层膜形成。或者，下层膜由钛或铬形成，上层膜由硅化合物或锗化合物形成。或者，下层膜由钛化合物或铬化合物形成，上层膜由硅或锗形成。
关于中间层16的形成方法，可采用阳极溅镀法、离子镀法或化学气相成长法、金属喷镀法等。
当采用碳化硅(SiC)作为硬质部件12时，可省略该中间层16。这是因为碳化硅是元素周期表第Ⅳ族的硅与碳的化合物，与形成在其表面的硬质碳膜16以共价键结合，能得到高密接性的缘故。
图9是表示分别使用本发明导筒和现有导筒的自动车床所作切削试验的结果比较。
该试验中，进行实际切削，对现有的导筒和本发明的在内周面形成了硬质碳膜的导筒进行比较。参加比较试验的导筒是固定型导筒。
现有的导筒，在内周面只设置了超硬合金(超硬)和只设置了陶瓷烧结体。本发明的导筒是在内周面上隔着中间层形成了厚度3μm的硬质碳膜(DLC)。切削条件如下。
被加工物    不锈钢(SUS303)，直径16mm
  转速       4000rpm
 进刀量     轻度切削：d=0.8mm
            实用切削：d=3mm
            强力切削：d=5.0mm
            极限切削：d=6.5mm
进给量      0.05mm/1转
加工长度    20mm
图9表示该切削试验结果，符号○表示可以正常切削，符号×表示不能切削。
即，使用现有的设置了超硬合金的导筒时，即使轻度切削也在第1个被加工物的切削开始后立即在导筒内面产生烧接，从而不能切削。
使用现有的设置了陶瓷的导筒的情况下，轻度切削时，可对100个被加工物进行切削，但实用切削时，在第1个被加工物的切削开始后立即在导筒内面产生烧接，从而不能切削。
而使用本发明的设置了硬质碳膜(DLC)的导筒时，从轻度切削到极限切削，分别对100个被加工物进行了连续切削加工试验，即，进行了2000m切削距离的加工也不产生烧接，导筒内周面的摩耗、DLC的脱落等也完全不产生。
因此，使用本发明的导筒，即使在严酷的条件下也能进行切削加工，能显著提高加工效率，而且能进行长期间的高可靠性切削加工。
下面，说明本发明的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法的实施例。
说明在图3所示导筒11的内周面11b上形成硬质碳膜15(DLC)的方法。
图3所示导筒11，是对碳素工具钢(SK)材料进行切削加工，形成外周面锥面11a、弹性部11d、嵌合部11e、螺纹部11f、有中心开口11j的内周面11b以及内径大于内周面11b的台阶部11g。然后用钎焊方式把圆筒形超硬材料12接合固着在导筒11的内周面11b上。
再进行放电加工，在导筒11的外周锥面11a一侧间隔120°地形成切槽11c。
再进行研磨加工，对内周面11b、外周锥面11a和嵌合部11e进行研磨，得到硬质碳膜形成前的导筒11。
然后，在该导筒11上形成硬质碳膜15。形成硬质碳膜15的第1装置如图10所示。
61是具有气体导入口63和排气口65的真空槽，在其内的中央上部，配设着阳极79和白热丝81。在该真空槽61内的中央下部，垂直地配置着导筒11，导筒11的下部固定在绝缘支承具80上。
在该导筒11的中心开口11j内，插入着通过真空槽61与接地电位连接的细杆状辅助电极71。这时辅助电极71位于导筒11的中心开口11j的中央部(大体在轴线上)。
该辅助电极71可用不锈钢等金属材料做成。该辅助电极71的前端不伸出导筒11的开口端面(图10中是上端面)，最好距开口端面约1mm地配置在内侧。
从排气口65进行真空排气，使真空槽61内具有3×10-5torr的真空度。
再从气体导入口63向真空槽61内导入作为含碳气体的苯(C6H6)，并将真空槽61内的压力控制为5×10-3torr。
然后，从直流电源73对导筒11加负的直流电压，从阳极电源75对阳极79加正的直流电压，从白热丝电源77对白热丝81加交流电压。
从直流电源73加到导筒11上的直流电压是负3kV，从阳极电源75加到阳极79上的直流电压是正50V。从白热丝电源77加到白热丝81上的交流电压是10V的交流电压，以便通过30A的电流。
这样，配置在真空槽61内的导筒11的周围产生等离子体，在导筒11的表面形成硬质碳膜。
图10所示的硬质碳膜形成方法中，由于把辅助电极71插入导筒11的中心开口11j内，所发，不仅在导筒11的外周部形成等离子体，在内周部也可形成等离子体。
这样，不会产生异常放电即空心阴极放电，硬质碳膜15的密接性提高。
由于在导筒11的内周面长度方向上电位特性均匀，所以形成在内周面11b上的硬质碳膜的膜厚分布均匀。而且，由于成膜速度快，可用短时间的处理从开口端面到开口里侧形成均匀厚度的硬质碳膜。
图11表示配置辅助电极71与不配置辅助电极71时，在导筒11上形成硬质碳膜的比较。
导筒11的内周面11b的内径为12mm、不配置辅助电极71时，如图11中三角形符号表示的折线b所示，膜厚薄，而且从开口端越往里膜厚越薄。而配置了辅助电极71时，如该图中方形符号表示的折线a所示，膜厚较厚，而且与距开口端距离无关地形成均匀的膜厚。
该辅助电极71的直径只要小于导筒11的开口径即可，但最好距形成硬质碳膜的内周面11b约5mm间隙，即设置等离子体的形成区域。该辅助电极71的直径与导筒11的开口径之比最好在1/10以下，要使辅助电极71细时，也可以做成线状。
该辅助电极71不限于上述的用不锈钢做成，也可以用钨(W)、钽(Ta)等高融点金属材料做成。该辅助电极71的断面形状是圆形。
下面参照图12说明与上述方法不同实施例的碳膜形成方法。图12中，与图10对应的部分注以相同标号，其说明从略。
该实施例中使用的第2装置的真空槽61，在其内部不设置阳极和白热丝。
采用该装置的硬质碳膜形成方法，与采用图10所示装置的硬质碳膜形成方法有两点不同，一是在真空槽61内配置插入着接地辅助电极的导筒11，从具有13.56MHz振荡频率的高频电源69通过耦合电路67向导筒11加高频电压；另一点是把甲烷(CH4)作为含碳气体导入真空槽61内，将真空度调节至0.1Torr。
这样，也不仅在导筒11的外周面产生等离子体，在内周面也能产生等离子体，在导筒11的整个面上形成硬质碳膜。特别是在与辅助电极71相对的图3所示内周面11b上，能在短时间内在全长形成厚度大体均匀的硬质碳膜15。
下面，参照图13说明与上述方法不同实施例的硬质碳膜形成方法。图13中，与图10对应的部分注以相同标号，其说明从略。
该实施例中使用的第3装置，在真空槽61内也不设置阳极和白热丝。
使用该装置的硬质碳膜形成方法，与采用图10所示装置的硬质碳膜形成方法有两点不同，一是在真空槽61内配置插入着接地辅助电极的导筒11，从直流电源73′向该导筒11加负600V的直流电压，另一点是把甲烷(CH4)作为含碳气体导入真空槽61内，将真空度调节至0.1Torr。
这样，也不仅在导筒11的外周面产生等离子体，在内周面也能产生等离子体，在导筒11的整个面上形成硬质碳膜。特别是在与辅助电极71相对的图3所示内周面11b上，能在短时间内在全长形成略均匀厚度的硬质碳膜15。
以上说明中，是在导筒11的外周面和内周面上都形成硬质碳膜，但也可以只在内周面上形成硬质碳膜。
这时，如图14所示，只要在导筒11的外周部配置覆盖部件82即可，为了方便起见，也可以把铝箔卷在导筒11的外周部作为该覆盖部件82。
图14是表示在采用图10所示第1装置的例子中，在导筒11的外周部配置覆盖部件82的例子。另外，在采用图12或图13所示第2或第3装置时，同样地，也可以在导筒11的外周面配置铝箔等覆盖部件82，使得仅在内周面形成均匀牢固的硬质碳膜。
上述的硬质碳膜形成方法，也同样地适用于图4至图8所述的、在导筒11的内周面11b上隔着各种层形成硬质碳膜15。
上述各实施例的在导筒11内周面形成硬质碳膜的方法中，是采用甲烷气体或苯气体作为含碳气体的，但除了甲烷以外，也可以采用乙烯等含碳气体，或者采用己烷等含碳液体的蒸气。
上述各实施例的在导筒11内周面形成硬质碳膜的方法中，是在导筒的开口内配置接地电位的辅助电极，在要形成硬质碳膜的内周面11b上形成硬质碳膜，所以，在同电位的电极彼此相对的内周面间，设置接地电位的辅助电极，同电位彼此不相对，不产生异常放电即空心阳极放电。因此，能在导筒11的内周面11b上形成密接性良好的硬质碳膜。
下面，参照图15至图18说明本发明硬质碳膜形成方法的其它
实施例。
图15、图17及图18分别表示采用与图10、图12及图13所示第1、第2及第3装置相同的装置、在导筒11上形成硬质碳膜的例子。因此，与上述各图中相同的部分注以相同标号，其说明从略。
与前述方法不同之处，是采用了图16所示环形空心部件53。该空心部件53的内径与导筒11内周面11b(见图1)的直径略同，与辅助电极71同样地用不锈钢做成。
该空心部件53的外径尺寸与导筒11的开口端面的大小略同。
如图15所示，在具有气体导入口63和排气口65的真空槽61内，配置着要形成硬质碳膜的导筒11。空心部件53放在导筒11的外周锥面一侧的开口端面(图中是上端面)上。
导筒11的内周面与空心部件53的内周面对齐。
在该导筒11的内周面11b上，预先固接着硬质材料、形成中间层等。
与前述同样地，在该导筒11的中心开口11j内的中心，插入接地电位的辅助电极71。辅助电极71的前端不伸出于空心部件53的上端面，稍稍位于内侧。
其它均与图10所示方法相同，为慎重起见，仍作一些说明。
从排气口65进行真空排气，使真空槽61内具有3×10-5torr的真空度。
再从气体导入口63向真空槽61内导入作为含碳气体的苯(C6H6)，将真空槽61内的压力控制为5×10-3torr。
然后，从直流电源73对导筒11加负3kV的直流电压；从阳极电源75对阳极79加正50V的直流电压；从白热丝电源77对白热丝81加10V交流电压，以便通过30A的电流。
这样，配置在真空槽61内的导筒11的周围区域产生等离子体，在导筒11的、包含图1所示内周面11b的表面形成硬质碳膜。
这时，辅助电极的作用与前述同样，空心部件53具用下述作用。
即，在这种往导筒11上形成硬质碳膜的方法中，在导筒11的内面和外周部都产生等离子体。电荷容易集中在导筒11的端面，形成了开口端面区域的电位比内面高的状态、即产生所谓的边缘效应。导筒11端面附近的等离子体强度比其它区域大，而且不稳定。
另外，导筒11的端部区域受到内面等离子体和外周部等离子体这样的双方等离子体的影响。
如果以这种状态形成硬质碳膜，则从导筒11的开口端面到数mm里侧的区域与其它区域相比，硬质碳膜的密接性有些差异，膜质也有些差别。
因此，如图15所示，把空心部件53配置在导筒11的开口端面上形成硬质碳膜时，该膜质或密接性差异的区域不形成在导筒11的内面，而形成在空心部件53的开口内面。
试验证明，用图10所示方法在导筒11上形成硬质碳膜时，从导筒11的开口端面到4mm深的里侧，形成宽度约1mm至2mm的膜质或密接性差异的区域。
但是，如图15所示，把空心部件53放在导筒11的开口端面上(该空心部件53的开口尺寸与导筒11的开口尺寸约相同，长度为10mm)，用上述的硬质碳膜形成条件形成被膜时，膜质或密接性差异的区域形成在空心部件53上，在导筒11的内面完全不形成膜质或密接性差异的区域。
图17所示硬质碳膜形成方法，与图12所示硬质碳膜形成方法同样地，与上述方法有两点不同，一是从具有13.56MHz振荡频率的高频电源通过耦合电路67向导筒11加高频电压，使得在真空槽61内产生等离子体；另一点是把甲烷(CH4)作为含碳气体导入真空槽61内，将真空度调节至0.1Torr。
图18所示硬质碳膜形成方法与上述方法的不同点是，从直流电源73′向该导筒11加负600V的直流电压，使得真空槽61内产生等离子体。
这些场合时，也可以通过采用辅助电极71和空心部件，高效率地在导筒11的内周面11b上形成厚度均匀的、膜质及密接性也均匀的硬质碳膜。
另外，也可以如图14所示例那样，在导筒11的外周配置覆盖部件82，只在内周面形成硬质碳膜。
在上述硬质碳膜形成方法中，把辅助电极71的前端部配置在距空心部件53开口端面约1mm的稍内侧。这样，可以抑制因辅助电极71的前端部露出于空心部件53开口端面时产生的辅助电极71前端部的异常放电，能在导筒11的内周面形成膜质良好的硬质碳膜15。
下面参照图19至图23说明本发明其它实施例的硬质碳膜形成方法。
图19至图21是表示这些实施例的图，分别与前述图15、图17及图18对应，与前述图中相同部分注以相同标号，其说明从略。
与前述方法不同之处是，在导筒11的中心开口11j内嵌入绝缘子85，由该绝缘子85支承辅助电极71，使辅助电极71相对于导筒11和相对于真空槽61都绝缘，从辅助电极电源83向辅助电极71加直流正电压(例如正20V)。
图22表示加在辅助电极71上的直流正电压与在导筒11开口内面上形成的硬质碳膜厚度的关系。
图22中，表示使加在辅助电极71上的直流正电压从零变化到30V时，导筒11的开口内面与辅助电极71之间的间隙尺寸为3mm和5mm时的硬质碳膜的膜厚。曲线a表示上述间隙为3mm时的特性，曲线b表示上述间隙为5mm时的特性。
如该曲线a、b所示，当加在辅助电极71上的直流正电压增加时，硬质碳膜的膜形成速度提高。导筒11的开口内面与辅助电极71之间的间隙尺寸越大，硬质碳膜的膜形成速度越高。
当导筒11的开口内面与辅助电极71之间的间隙尺寸为3mm时(曲线a)，如加在辅助电极71上的电位为零V的接地电压，则在导筒11的中心开口11j内面不产生等离子体，不能形成硬质碳膜。
但是，即使在该情况下，如果加在辅助电极71上的直流正电压增高，则在导筒11的中心开口11j内的辅助电极71周围产生等离子体，能形成硬质碳膜。
因此，根据该实施例，即使在中心开口11j的直径小的导筒内周面，通过向辅助电极71加直流正电压，也能形成硬质碳膜。
这样的作用在采用图19至图21所示的任一方法于导筒11上形成硬质碳膜的场合都一样。
另外，如图10至图13所述那样，不采用空心部件53地形成硬质碳膜时，通过对辅助电极71加直流高电压，也能得到上述的作用。
图23表示实施这些方法时，用于支承辅助电极71并使其与导筒11绝缘的具体构造。
图23中，把陶瓷等绝缘材料做成的绝缘子85插入导筒11的台阶部11g。在该绝缘子的中心部形成内径不同的第1孔85a和第2孔85b。
把辅助电极71穿过绝缘子85的第1孔85a，把与辅助电极71结合的粗径连接电极87嵌入并保持在第2孔85b内。
在辅助电极71的外径与绝缘子85的第1孔85a之间，设有0.01mm至0.03mm的间隙。
在导筒11的台阶部11g与绝缘子85的外径之间，也设有0.01mm至0.03mm的间隙，使绝缘子85有一定间隙地插入台阶部11g。
在导筒11的内周面11b的附近，配置着圆筒形的内插部件57。该内插部件57的内径与导筒11的内周面11b的直径略同。
把该内插部件57装在绝缘子85与导筒11的内周面11b之间，再在导筒11的开口端面上配置空心部件53时，则在导筒11的要形成硬质碳膜15的内周面11b的附近台阶消失。即，在要形成硬质碳膜15的内周面11b的附近与辅助电极71之间的间隙尺寸是均等的。
这样，通过绝缘子85把辅助电极71配置在导筒11的台阶部11g内时，能准确地把辅助电极71配置在导筒11的中心开口11j的中心。
如果辅助电极71偏离导筒11的开口中心，则产生于辅助电极71与开口内壁之间的等离子体的平衡被破坏，使硬质碳膜15的膜厚或膜质不均匀。
因此，与导筒11的台阶部11g的内径尺寸吻合地插入绝缘子85，以绝缘子85的第1孔85a控制辅助电极71的位置，就可以准确地把辅助电极71配置在导筒11的开口中心，硬质碳膜15的膜厚或膜质则不会不均匀。
如果通过连接电极87把直流正电压加到该辅助电极71上，则可实施图19至图21所示的硬质碳膜形成方法。这时，由于辅助电极71集中了电子，所以，在导筒11的中心开口11j内的等离子体密度高。硬质碳膜的形成速度快。
如果通过连接电极87将辅助电极71与接地电位连接，则可实施前述图10至图18所示的硬质碳膜形成方法。
或者，也可以对该辅助电极施加比加在导筒11上小的(约为1/10)的负电压。这样，可以更加激发导筒11内的电子的运动，可提高等离子体密度，加快硬质碳膜的形成速度。
另外，也可以使该辅助电极71成为绝缘状态的浮游电位。这样，通过等离子体的相互作用，在辅助电极上产生负电位。因此，可得到与上述施加小负电压时同样的效果。
图10至图23所示硬质碳膜形成方法中，是把空心部件53配置在导筒11的开口端面，但也可以不采用空心部件53，而采用图24所示的带突起部件55。
该带突起部件55如图24所示，是在环形本体55a上间隔120°设置三个与各导筒切槽11c对应的突起55c，该突起55c能插入导筒11的各切槽11c内，各突起55c的厚度尺寸d与切槽11c的槽宽尺寸基本相同。上述环形本体55a的内径开口与导筒11的内周面11b的直径略同。
因此，在前述硬质碳膜形成方法中使用的空心部件53上设置3个突起55c便是该带突起部件55。
如图26所示，把该带突起部件55配置在导筒11的端面部，使它的各突起55c插入导筒11的切槽11c内。
可在此状态用前述各方法在导筒11的内周面11b上形成硬质碳膜15。
使用该带突起部件55在导筒11上形成硬质碳膜时，具有以下效果。
如前所述，由于产生的电荷集中在导筒11的开口端面，所以，与导筒11的内面相比，其端面区域是电荷高的状态，即容易产生边缘效应。但是，把该带突起部件55装在导筒11上形成硬质碳膜时，可抑制该边缘效应。
即，如果把带突起部件配置在导筒11的开口端面地形成硬质碳膜，则可以防止因边缘效应而产生硬质碳膜的膜质或密接性不均匀的区域。
另外，由于带突起部件55的突起55c插入导筒11的切槽11c内，所以，也能抑制在各切槽11c的边缘部产生电场集中而引起的边缘效应。
因此，在导筒11的内周面11b上形成的硬质碳膜15的膜质和密接性更加均匀。
图25是表示内插部件57的纵断面图，该内插部件57插入导筒11的台阶部11g内使用。
该内插部件57备有圆筒形内插部57a和螺纹部57b。内插部57a的内径与导筒11的内周面11b的直径略同。螺纹部57b与导筒11的螺纹部11f螺合。该内插部件57a的外径尺寸做成为与导筒11的台阶部11g嵌合的尺寸。
如图27所示，把该内插部件57的内插部57a插入导筒11的台阶部11g内，将螺纹部57b拧在导筒11的螺纹部11f上时，导筒11的中心开口11j的内面就没有了台阶。即，导筒11的内面全部为相同的开口尺寸。
由于安装了该内插部件57，在导筒11的内面消除了台阶部11g产生的台阶。即，辅助电极71与导筒11内周之间的间隙尺寸沿导筒11的长度方向均等。
可在此状态用前述各方法在导筒11的内周面11b上形成硬质碳膜15。
使用该内插部件57在导筒11上形成硬质碳膜时，在导筒11长度方向中心开口11j的内面，电位特性均匀，硬质碳膜的密接性、膜质和膜厚更加均匀。
另外，也可以如图28所示地，把图24所示带突起部件55和图25所示内插部件57都装在导筒11上地形成硬质碳膜15。这时，由于带突起部件55和内插部件57的复合效果，能在导筒11上形成密接性、膜质和膜厚更为良好的硬质碳膜。
该带突起部件55和内插部件57可用不锈钢等金属材料做成。
另外，也可以组合使用前述的空心部件53与内插部件57，把二者都装在导筒11上形成硬质碳膜。
上述硬质碳膜形成方法的各实施例，都是在导筒11的内周面11b上设置硬质部件12，再在其表面形成硬质碳膜。
但是，这些硬质碳膜形成方法，也同样地适用于在导筒11的内周面11b上不设置硬质部件12，而是直接或隔着前述的各种中间层16形成硬质碳膜的情形，或者在硬质部件12上再隔着中间层16形成硬质碳膜的情形。
另外，上述本发明的硬质碳膜形成方法的各实施例中，作为含碳气体，是以甲烷(CH4)或苯(C6H6)为例说明的，但也可以使用乙烯(C2H2)或己烷(C6H14)。
另外，这些含碳气体也可以用氩气(Ar)等电离电压低的惰性气体稀释后使用。这时，导筒的圆筒内的等离子体更加稳定。
或者，在硬质碳膜的生成时通过添加少量(1％)的添加物，可提高润滑性或硬度。
例如，添加氟(F)或硼(B)时，可提高润滑性，添加铬(Cr)、钼(Mo)或钨(W)时，可增加硬度。
另外，在把导筒配置在真空槽内后，在形成硬质碳膜之前，也可以使氩(Ar)或氮(N)等的等离子体产生，撞击导筒的圆筒内面，然后使甲烷或苯等含碳气体产生等离子体，形成硬质碳膜。
这样，由于用惰性气体进行撞击的前处理，所以，导筒的圆筒内壁温度上升而成为活性状态。同时，圆筒内壁表面的不纯物被敲出，表面被清洁。这些效果使得形成在导筒内周面上的硬质碳膜的密接性更加提高。
[产业上利用的可能性]
如上所述，把本发明的导筒用于自动车床的旋转型或固定型导筒装置时，可对被加工物进行进刀量大的切削加工而不产生伤痕，也不产生烧接，可进行正常的切削，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，所以可加长连续加工的时间，大大提高自动车床的工作效率。另外，使用于固定型导筒装置时，可高效率地进行高加工精度(特别是圆度)的切削加工。
此外，根据本发明的在导筒内周面形成硬质碳膜的方法，可以用短时间在导筒的与被加工物滑接的内周面上形成密接性好、厚度均匀、类似金刚石性质的硬质碳膜(DLC)。
因此，如上所述，可用良好的生产性制造出适用于自动车床导筒装置的、耐久性高的导筒。

Claims (27)

1．一种导筒，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，在另一端部具有用于安装在自动车床的立柱上的螺纹部，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。
2．如权利要求1所述的导筒，其特征在于：在上述形成了渗碳层的内周面与上述硬质碳膜之间，设有提高密接性的中间层。
3．如权利要求2所述的导筒，其特征在于：上述中间层由上、下两层膜形成，下层膜由钛或铬或其中任一种的化合物构成，上层膜由硅或锗或其中任一种的化合物构成。
4．一种在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，
把自动车床用的导筒配置在真空槽内，该真空槽有排气口和气体导入口，在真空槽内设有阳极和白热丝；
把杆状或线状辅助电极插入导筒的形成与被加工物滑接之内周面的中心开口内；
对真空槽进行真空排气后，从气体导入口导入含碳气体，对导筒加直流电压，对阳极加直流电压，对白热丝加交流电压，产生等离子体，从而在导筒的内周面形成硬质碳膜。
5．如权利要求4所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在硬质碳膜的形成中，将上述辅助电极保持为接地电位或直流正电位。
6．如权利要求4所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端面上，配置内径与导筒的上述内周面的直径略同的环形空心部件，形成上述硬质碳膜。
7．如权利要求6所述的在导筒内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，将上述辅助电极配置成其前端位于空心部件开口端面的内侧。
8．如权利要求4所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端部配置带突起的部件，该带突起的部件备有内径略同于该导筒的上述内周面的直径的环形本体部，在该环形本体部上设有若干个能分别插入导筒各切槽内的突起，将各突起插入导筒的各切槽内，形成上述硬质碳膜。
9．如权利要求4所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的、直径大于上述内周面的台阶部内，插入内径略同于上述内周面直径的圆筒形内插部件，形成上述硬质碳膜。
10．如权利要求4所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端部配置带突起的部件，该带突起的部件备有内径略同于该导筒内周面直径的环形本体部，在该环形本体部上设有若干个能分别插入导筒各切槽内的突起，将各突起插入导筒的各切槽内，同时，在导筒的、直径大于内周面直径的台阶部内，插入内径略同于上述内周面直径的圆筒形内插部件，形成上述硬质碳膜。
11．一种在权利要求2所述的导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，由绝缘子支承着上述辅助电极，形成硬质碳膜，该绝缘子插入到导筒的、直径大于上述内周面的台阶部内。
12．一种在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，
把自动车床用的导筒配置在具有排气口和气体导入口的真空槽内；
把杆状或线状辅助电极插入导筒的形成与被加工物滑接之内周面的中心开口内；
对上述真空槽进行真空排气后，从气体导入口导入含碳气体，对导筒加高频高压，产生等离子体，在该导筒的内周面形成硬质碳膜。
13．如权利要求12所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述硬质碳膜形成中，将辅助电极保持为接地电位或直流正电位。
14．如权利要求12所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端面，配置内径略同于导筒内周面直径的环形空心部件，形成上述硬质碳膜。
15．如权利要求20所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，将辅助电极配置成其前端位于空心部件开口端面的内侧。
16．如权利要求12所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端面配置带突起的部件，该带突起的部件备有内径略同于上述导筒内周面直径的环形本体部，在该环形本体部上设有若干个能分别插入导筒各切槽内的突起，将各突起插入导筒的各切槽内，形成上述硬质碳膜。
17．如权利要求12所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的、直径大于内周面的台阶部内，插入内径略同于上述内周面直径的圆筒形内插部件，形成上述硬质碳膜。
18．如权利要求12所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端面配置带突起的部件，该带突起的部件备有内径略同于导筒内周面直径的环形本体部，在该环形本体部上设有若干个能分别插入导筒各切槽内的突起，将各突起插入导筒的各切槽内，同时，在导筒的、直径大于内周面的台阶部内，插入内径略同于上述内周面直径的圆筒形内插部件，形成上述硬质碳膜。
19．如权利要求12所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，由绝缘子支承着上述辅助电极，形成硬质碳膜，该绝缘子插入导筒的、直径大于上述内周面直径的台阶部内。
20．一种在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，
把自动车床用的导筒配置在具有排气口和气体导入口的真空槽内；
把杆状或线状辅助电极插入导筒的形成与被加工物滑接之内周面的中心开口内；
对真空槽进行真空排气后，从气体导入口导入含碳气体，对导筒加直流电压，使产生等离子体，在该导筒的内周面形成硬质碳膜。
21．如权利要求20所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在硬质碳膜形成中，将辅助电极保持为接地电位或直流正电位。
22．如权利要求20所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端面，配置内径略同于导筒内周面直径的环形空心部件，形成上述硬质碳膜。
23．如权利要求22所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，将上述辅助电极配置成其前端位于空心部件开口端面的内侧。
24．如权利要求20所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端面配置带突起的部件，该带突起的部件备有内径略同于导筒内周面直径的环形本体部，在该环形本体部上设有若干个能分别插入导筒各切槽内的突起，将各突起插入导筒的各切槽内，形成上述硬质碳模。
25．如权利要求20所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的、直径大于内周面的台阶部内，插入内径略同于上述内周面直径的圆筒形内插部件，形成硬质碳膜。
26．如权利要求20所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，在上述导筒的形成切槽的开口端部配置带突起的部件，该带突起的部件备有内径略同于导筒内周面直径的环形本体部，在该环形本体部上设有若干个能分别插入导筒各切槽内的突起，将各突起插入导筒的各切槽内，同时，在导筒的、直径大于内周面直径的台阶部内，插入内径略同于上述内周面直径的圆筒形内插部件，形成硬质碳膜。
27．如权利要求20所述的在导筒的内周面上形成硬质碳膜的方法，其特征在于，由绝缘子支承着上述辅助电极，形成硬质碳膜，该绝缘子插入导筒的、直径大于上述内周面直径的台阶部内。
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