JP2000225504A

JP2000225504A - ガイドブッシュ

Info

Publication number: JP2000225504A
Application number: JP2000002901A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Koike; ▲龍▼太小池; Yukio Miya; 宮　　行男; Osamu Sugiyama; 杉山　　修; Takashi Toida; 孝志戸井田; Toshiichi Sekine; 敏一関根
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2000-08-15
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: JP3665247B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間の使用や重切削においても、焼き付き
により切削不能になることなく、被加工物のバリによる
ガイドブッシュ内周面のキズの発生も防止する。【解決手段】自動旋盤に装着され、被加工物（５１）
を切削工具の近くで回転及び軸方向に摺動可能に保持す
るガイドブッシュ（１１）において、被加工物（５１）
と摺接する内周面(１１ｂ)及びその開口端面（１１ｈ）
の内周面近傍部分（１１ｈ_１）に、直接又は密着性を高
める中間層を介して、水素化アモルファス・カーボンに
よる硬質カーボン膜(１５)を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動旋盤に装着
され、丸棒状の被加工物を切削工具（刃物）の近くで回
転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュとに
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動旋盤の自動旋盤コラムに設けられ、
丸棒状の被加工物を切削工具の近くで回転可能に保持す
るガイドブッシュには、回転型と固定型とがある。回転
型のものは常に被加工物と共に回転しながらその被加工
物を軸方向に摺動可能に保持し、固定型のものは回転せ
ずに被加工物を回転及び軸方向に摺動可能に保持する。

【０００３】いずれの型のガイドブッシュも、外周テー
パ面と、それに弾力を持たせるための摺り割り、コラム
に取り付けるためのネジ部と、被加工物を保持する内周
面とを備えており、その内周面は常に被加工物と摺接す
るため摩耗しやすく、特に固定型の場合はその摩耗が激
しい。

【０００４】そのため、この被加工物の回転や摺動によ
り被加工物と摺接するガイドブッシュの内周面に、超硬
合金やセラミックスをロー付けなどによって固着して設
けるものが、たとえば特開平４−１４１３０３号公報に
見られるように提案されている。このように、耐摩耗性
や耐熱性に優れた超硬合金やセラミックスをガイドブッ
シュの内周面に設けることにより、ある程度のその摩耗
を抑制する効果が認められる。

【０００５】しかしながら、このように超硬合金やセラ
ミックスを内周面に設けても、自動旋盤で切削量が大き
く加工速度が大きな重切削に対しては、超硬合金やセラ
ミックスも摩擦係数が大きく熱伝導率が低いため、被加
工物にキズが発生したり、ガイドブッシュと被加工物と
の直径方向の隙間寸法が減少して焼き付きが発生したり
するという問題があり、切削量及び加工速度を上げるこ
とができなかった。

【０００６】固定型のガイドブッシュの方が、被加工物
をその軸心のブレがなく保持できるので、真円度が高く
精度のよい加工ができ、しかも騒音が少なく、自動旋盤
の構造も複雑にならずコンパクトにできるなどの利点が
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガイド
ブッシュの内周面の摩耗は、回転型の場合よりはるかに
大きくなるため、一層切削量及び加工速度を上げること
が困難であるという問題があった。

【０００８】また、自動旋盤においては、被加工物の一
旦加工した領域を再びガイドブッシュ内に引き込んで把
持し、再度切削加工することがしばしばある。このよう
な場合、被加工物の切削加工された部分にはそのエッジ
部にバリと称される小突起が発生していることが多いた
め、ガイドブッシュ内に引き込まれる際にそのバリによ
って、ガイドブッシュの開口端面内周面近傍や内周面に
キズが発生するという問題がある。このバリの発生は、
被加工物が靭性の高い難切削料材からなる場合に顕著で
あり、その場合に上述の問題も大きくなる。

【０００９】この発明はこのような問題を解決して、ガ
イドブッシュの被加工物と接触する内周面の耐摩耗性を
飛躍的に高め、被加工物へのキズの発生や焼き付きを発
生することなく、自動旋盤に加る切削量及び加工速度を
上げることができるようにし、さらに、加工物の切削加
工した部分をガイドブッシュ内に引き戻して再度切削加
工するような場合にも、被加工物のバリによってガイド
ブッシュの内周面やその開口端面の内周面近傍部にキズ
が発生することがないようにして、同一のガイドブッシ
ュを長期に亘って使用できるようにすることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、上述のようなガイドブッシュの被加工
物と摺接する内周面及びその内周面が開口する端面の内
周面近傍部分に硬質カーボン膜を形成したガイドブッシ
ュを提供する。

【００１１】この硬質カーボン膜とは、水素化アモルフ
ァス・カーボン膜であり、ダイアモンドによく似た性質
をもつため、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と
も云われるものである。この、硬質カーボン（ＤＬＣ）
膜は、硬度が高く（ビッカース硬度で３０００Ｈｖ以
上）、耐摩耗性に優れ、摩擦係数が小さく（超硬合金の
１／８位）、耐蝕性にも優れている。

【００１２】そのため、被加工物と摺接する内周面及び
その内周面が開口する端面の内周面近傍部分にこの硬質
カーボン膜を設けたこの発明によるガイドブッシュは、
従来の超硬合金やセラミックスを内周面に設けたものに
比べて、耐摩耗性が飛躍的に向上する。したがって、こ
れを自動旋盤の固定型のガイドブッシュとして使用すれ
ば、切削量が大きく加工速度が大きな重切削を行なって
も、被加工物にキズを発生させたり、焼き付きを生じた
りすることがなく、長期間に亘って精度の高い加工を行
なうことが可能になる。

【００１３】上記ガイドブッシュの内周面およびその開
口端の近傍部分に硬質カーボン膜との密着性を高める中
間層を介して硬質カーボン膜を形成すると、硬質カーボ
ン膜をより強固に剥離し難く形成することができる。そ
の中間層を、例えば、チタン又はクロムからなる下層
と、シリコンカーバイトからなる上層との２層膜で形成
すると、下層がガイドブッシュの内周面（基材の合金工
具鋼）との密着性を保ち、上層が硬質カーボン膜と強く
結合するため、密着性のよい強固な硬質カーボン膜を設
けることができる。

【００１４】それによって、このガイドブッシュを装着
した自動旋盤で、切削量が大きく加工速度が大きな重切
削を行っても、硬質カーボン膜が剥離する恐れがなくな
る。あるいは、ガイドブッシュの内周面付近の基材に、
少なくともタングステン，炭素およびコバルトを含む超
硬部材を設けるか、または浸炭層を形成し、その超硬部
材または浸炭層の内周面およびその内周面が開口する端
面の内周面近傍部分に硬質カーボン膜を設けてもよく、
その場合も、上記と同様な中間層を介して硬質カーボン
膜を設けるとさらに密着性を高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。〔この発明のガイドブッシュを用いる自動旋盤の説明〕
先ず、この発明によるガイドブッシュを用いる自動旋盤
の構造について簡単に説明する。

【００１６】図２９は、数値制御自動旋盤の主軸近傍の
みを示す断面図である。この自動旋盤は、ガイドブッシ
ュ１１を固定して、その内周面１１ｂで被加工物５１
（仮想線で示す）を回転自在に保持する状態で使用する
固定型のガイドブッシュ装置３７を設けたものである。

【００１７】主軸台１７は、この数値制御自動旋盤の図
示しないベッド上を、図で左右方向に摺動可能となって
いる。この主軸台１７には、軸受２１によって回転可能
な状態で支持された主軸１９を設けている。そして主軸
１９の先端部には、コレットチャック１３を取り付けて
いる。

【００１８】このコレットチャック１３は、チャックス
リーブ４１の中心孔内に配置する。そしてコレットチャ
ック１３の先端の外周テーパ面１３ａと、チャックスリ
ーブ４１の内周テーパ面４１ａとが互いに面接触してい
る。さらに中間スリーブ２９内のコレットチャック１３
の後端部に、帯状のバネ材をコイル状にしたスプリング
２５を設けている。そして、このスプリング２５の働き
によって、中間スリーブ２９内からコレットチャック１
３を押し出すことができる。

【００１９】コレットチャック１３の先端位置は、主軸
１９の先端にネジ固定するキャップナット２７に接触し
て位置を規制している。このため、コレットチャック１
３がスプリング２５のバネ力によって、中間スリーブ２
９から飛び出すことを防止している。中間スリーブ２９
の後端部には、この中間スリーブ２９を介してチャック
開閉機構３１を設ける。そしてチャック開閉爪３３を開
閉することによって、コレットチャック１３は開閉し、
被加工物５１を把持したり解放したりする。

【００２０】すなわち、チャック開閉機構３１のチャッ
ク開閉爪３３の先端部が相互に開くように移動すると、
チャック開閉爪３３の中間スリーブ２９と接触している
部分が、図２９で左方向に移動して中間スリーブ２９を
左方向に押す。この中間スリーブ２９の左方向への移動
により、中間スリーブ２９の左端に接触しているチャッ
クスリーブ４１が左方向に移動する。

【００２１】そして、コレットチャック１３は、主軸１
９の先端にネジ止めしているキャップナット２７によっ
て、主軸１９から飛び出すのを防止されている。このた
め、このチャックスリーブ４１の左方向への移動によっ
て、コレットチャック１３の摺り割りが形成されている
部分の外周テーパ面１３ａと、チャックスリーブ４１の
内周テーパ面４１ａとが強く押されて、互いにテーパ面
に沿って移動することになる。

【００２２】その結果、コレットチャック１３の内周面
の直径が小さくなり、被加工物５１を把持することがで
きる。コレットチャック１３の内周面の直径を大きくし
て被加工物５１を解放するときは、チャック開閉爪３３
の先端部が相互に閉じるように移動することにより、チ
ャックスリーブ４１を左方向に押す力を除く。するとス
プリング２５の復元力によって中間スリーブ２９とチャ
ックスリーブ４１とが、図で右方向に移動する。

【００２３】このため、コレットチャック１３の外周テ
ーパ面１３ａと、チャックスリーブ４１の内周テーパ面
４１ａとの押圧力が除かれることになる。それによっ
て、コレットチャック１３は自己のもつ弾性力で内周面
の直径が大きくなり、被加工物５１を解放することがで
きる。さらに、主軸台１７の前方にはコラム３５が設け
られており、そこに、ガイドブッシュ装置３７をその中
心軸線を主軸中心線と一致させるようにして配置してい
る。

【００２４】このガイドブッシュ装置３７は、ガイドブ
ッシュ１１を固定して、このガイドブッシュ１１の内周
面１１ｂで被加工物５１を回転可能な状態で保持する固
定型のガイドブッシュ装置３７である。コラム３５に固
定したホルダ３９の中心孔に、ブッシュスリーブ２３を
嵌入し、そのブッシュスリーブ２３の先端部には内周テ
ーパ面２３ａを設けている。

【００２５】そして、このブッシュスリーブ２３の中心
孔に、先端部に外周テーパ面１１ａ及び摺り割り１１ｃ
を形成したガイドブッシュ１１を嵌入させて配置してい
る。ガイドブッシュ装置３７の後端部に、ガイドブッシ
ュ１１のネジ部に螺着して設けた調整ナット４３を回転
することによって、ガイドブッシュ１１の内径と被加工
物５１の外形との隙間寸法を調整することができる。

【００２６】すなわち、調整ナット４３を右回転させる
と、ブッシュスリーブ２３に対してガイドブッシュ１１
が図で右方向に移動し、コレットチャック１３の場合と
同様に、ブッシュスリーブ２３の内周テーパ面２３ａと
ガイドブッシュ１１の外周テーパ面１１ａとが相互に押
圧されて、ガイドブッシュ１１の先端部の内径が小さく
なるためである。

【００２７】ガイドブッシュ装置３７のさらに前方に
は、切削工具（刃物）４５を設けている。そして、被加
工物５１を主軸１９のコレットチャック１３で把持する
と共に、ガイドブッシュ装置３７で支持し、しかもこの
ガイドブッシュ装置３７を貫通して加工領域に突き出し
た被加工物５１を、切削工具４５の前進後退と主軸台１
７の移動との合成運動によって所定の切削加工を行な
う。

【００２８】次に、被加工物を把持するガイドブッシュ
を回転する状態で使用する回転型のガイドブッシュ装置
について、図３０によって説明する。この図３０におい
て、図２９と対応する部分には同一の符号を付してい
る。

【００２９】この回転型のガイドブッシュ装置として
は、コレットチャック１３とガイドブッシュ１１とが同
期して回転するガイドブッシュ装置と、同期しないで回
転するガイドブッシュ装置とがある。この図に示すガイ
ドブッシュ装置３７は、コレットチャック１３とガイド
ブッシュ１１とが同期して回転するものである。

【００３０】この回転型のガイドブッシュ装置３７は、
主軸１９のキャップナット２７から突き出した回転駆動
棒４７によって、ガイドブッシュ装置３７を駆動する。
この回転駆動棒４７に代えて、歯車やベルトプーリによ
ってガイドブッシュ装置３７を駆動するものもある。

【００３１】この回転型のガイドブッシュ装置３７は、
コラム３５に固定するホルダ３９の中心孔に、軸受２１
を介して回転可能な状態にブッシュスリーブ２３を嵌入
させて配置している。さらに、このブッシュスリーブ２
３の中心孔にガイドブッシュ１１を嵌入させて配置して
いる。

【００３２】ブッシュスリーブ２３とガイドブッシュ１
１とは、図２９によって説明したものと同様な構成であ
る。そしてガイドブッシュ装置３７の後端部に、ガイド
ブッシュ１１のネジ部に螺着して設けた調整ナット４３
を回転することによって、ガイドブッシュ１１の内径を
小さくして、ガイドブッシュ１１の内径と被加工物５１
の外形との隙間寸法を調整することができる。ガイドブ
ッシュ装置３７が回転型である以外の構成は、図２９に
よって説明した自動旋盤の構成と同じであるのでそれら
の説明は省略する。

【００３３】〔この発明によるガイドブッシュの説明〕
つぎに、この発明によるガイドブッシュの構成を種々の
実施形態で説明する。図１はこの発明によるガイドブッ
シュの一例を示す縦断面図であり、図２はその外観を示
す斜視図である。

【００３４】これらの図に示すように、ガイドブッシュ
１１は、先端部が開いた自由な状態を示している。この
ガイドブッシュ１１は、軸方向に中心開口１１ｊを有す
る略円筒状に形成され、長手方向の一端部に外周テーパ
面１１ａを形成し、他端部にネジ部１１ｆを有する。

【００３５】さらに、このガイドブッシュ１１の中心に
は開口径が異なる貫通した開口を設けている。そして外
周テーパ面１１ａを設けた側の内周に、被加工物５１を
保持する内周面１１ｂを形成している。そして、この内
周面１１ｂ以外の領域には、内周面１１ｂの内径より大
きな内径をもつ段差部１１ｇを形成している。

【００３６】そして、このガイドブッシュ１１の中心開
口１１ｊは、外周テーパ面１１ａを設けた一端部の内側
に、被加工物を保持する内周面１１ｂを形成し、この内
周面１１ｂ以外の領域には、内周面１１ｂの内径より大
きな内径をもつ段差部１１ｇを形成している。また、こ
のガイドブッシュ１１は、外周テーパ面１１ａからバネ
部１１ｄにまで、外周テーパ面１１ａを円周方向に３等
分するように摺り割り１１ｃを、１２０°間隔で３箇所
に設けている。

【００３７】そして、前述したブッシュスリーブの内周
テーパ面にこのガイドブッシュ１１の外周テーパ面１１
ａを押圧することにより、バネ部１１ｄが撓み、内周面
１１ｂと図１に仮想線で示す被加工物５１との隙間寸法
を調整することができる。さらに、このガイドブッシュ
１１には、バネ部１１ｄとネジ部１１ｆとの間に嵌合部
１１ｅを設けている。そして、この嵌合部１１ｅを図２
９及び図３０に示したブッシュスリーブ２３の中心孔に
嵌合させることによって、ガイドブッシュ１１を主軸の
中心線上で、しかも主軸中心線に平行に配置することが
できる。

【００３８】このガイドブッシュ１１の材料としては、
合金工具鋼（ＳＫＳ）を用い、外形形状と内形形状とを
形成した後、焼き入れ処理と焼き戻し処理とを行なう。
このガイドブッシュ１１は、外周テーパ面１１ａが閉じ
た状態で、内周面１１ｂと被加工物５１との間に半径方
向で５μｍ〜１０μｍの隙間を設けている。それによ
り、被加工物５１が出入りして内周面１１ｂと摺接する
ため、その摩耗が問題となる。

【００３９】さらに、図２９に示したような固定型のガ
イドブッシュ装置に使用する場合は、固定されたガイド
ブッシュ１１に保持された被加工物５１が高速で回転し
て加工されるため、内周面１１ｂと被加工物５１との間
で高速摺動し、しかも切削負荷による内周面１１ｂへの
過大な被加工物５１の押圧力によって、焼き付きを発生
させる問題がある。

【００４０】また、前述したように、被加工物の一旦加
工した領域をガイドブッシュ内に引き込んで、再度切削
加工する場合に、被加工物に残るバリによってガイドブ
ッシュの内周面か開口端縁にキズが発生するという問題
もある。そのため、このガイドブッシュ１１の内周面１
１ｂに、前述した硬質カーボン（ＤＬＣ）膜１５を設け
ている。その硬質カーボン膜１５の膜厚は１μｍから５
μｍとする。

【００４１】さらに、このガイドブッシュ１１の内周面
１１ｂが開口する端面１１ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１
にも環状に硬質カーボン膜を形成する。図１の例では、
ガイドブッシュ１１の基材（合金工具鋼）上に直接ある
いは後述する中間層を介して硬質カーボン膜１５を形成
している。

【００４２】図３に示す例では、ガイドブッシュ１１の
内周面１１ｂに、少なくともタングステン（Ｗ），炭素
（Ｃ），およびコバルト（Ｃｏ）を含む、肉厚が２ｍｍ
から５ｍｍの超硬部材１２を、ロー付け手段により固定
しており、その超硬部材１２の内周面およびその内周面
が開口する端面１２ａに硬質カーボン膜１５を形成して
いる。

【００４３】さらに、図４に示す例では、ガイドブッシ
ュ１１の内周面１１ｂとその内周面が開口する端面１１
ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１に浸炭層１１ｋを設け、そ
の浸炭層１１ｋ上に硬質カーボン膜１５を形成してい
る。この硬質カーボン膜は、ダイアモンドとよく似た性
質をもつ。すなわち機械的強度が高く、摩擦係数が小さ
く潤滑性があり、さらに良好な電気的絶縁性や高い熱伝
導率をもち、腐食性にも優れているという特徴点を備え
ている。

【００４４】そのため、内周面１１ｂ及び端面１１ｈの
内周面近傍部分１１ｈ_１に硬質カーボン膜１５を設けた
このガイドブッシュ１１は、耐摩耗性が飛躍的に向上
し、長期間の使用や重切削加工においても、被加工物５
１と接触する内周面１１ｂの摩耗を抑えることができ
る。また被加工物５１およびガイドブッシッュ１１の内
周面やその開口端縁部へのキズの発生を抑えることも可
能になり、ガイドブッシュ１１と被加工物５１との焼き
付きの発生を大幅に抑制することもできる。

【００４５】それ故、この発明によるガイドブッシュ１
１は、長期間の使用に対する信頼性を格段に向上させる
ことができ、固定型のガイドブッシュ装置にも充分使用
できる。ここで、このガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂ及び端面１１ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１の硬質カー
ボン膜１５を設けた部分の各種の構成例を、図５から図
１３を参照して説明する。

【００４６】図５から図７は、いずれも図１のＡ部の拡
大図に相当し、図５は、ガイドブッシュ１１の内周面１
１ｂ及び端面１１ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１の基材
（合金工具鋼）上に、直接硬質カーボン膜１μｍから５
〜μｍの膜厚で形成したものである。

【００４７】図６は、ガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂと端面１１ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１の基材上に、
硬質カーボン膜１５との密着性を高めるための中間層１
６を介し、硬質カーボン膜１５を１μｍから５μｍの膜
厚で形成したものである。この中間層１６は、周期律表
第ＩＶｂ族の元素のシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム
（Ｇｅ）、あるいはシリコンやゲルマニウムの化合物を
適用する。また、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）やチタ
ンカーバイト（ＴｉＣ）のような炭素を含む化合物でも
よい。

【００４８】図７は、その中間層１６をチタン（Ｔｉ）
またはクロム（Ｃｒ）からなる下層１６ａと、シリコン
カーバイト（ＳｉＣ）からなる上層１６ｂとの２層膜で
形成したものである。このようにすると、下層１６ａの
チタンまたはクロムはガイドブッシュ１１の基材との密
着性を保つ役割を果たし、上層１６ｂのシリコンカーバ
イト（ＳｉＣ）は硬質カーボン膜と共有結合して、この
硬質カーボン膜と強く結合する役割を果たす。

【００４９】これは、チタン（Ｔｉ）及びクロム（Ｃ
ｒ）がガイドブッシュ１１を構成する合金工具鋼と高い
密着力を有するためであり、またシリコンカーバイト
（ＳｉＣ）を構成するシリコンと炭素とは、共に周期律
表第ＩＶｂ族の元素あり、かつ硬質カーボン膜も炭素で
構成されており、いずれもダイヤモンド構造を有するこ
とから、両被膜は高い密着力で結合するからである。

【００５０】図８から図１０は図３のＡ部の拡大図に相
当し、いずれもガイドブッシュ１１の内周面１１ｂの基
材上に、肉厚が２ｍｍ〜５ｍｍの超硬部材１２をロー付
け等によって固着し、その内周面１２ｂとその開口側の
端面１２ａ上に硬質カーボン膜１５を形成している。こ
のようにすれば、ガイドブッシュ１１の耐久性が一層向
上する。

【００５１】図９に示した例では、超硬部材１２の内周
面１２ｂ及び端面１２ａに、さらに密着性を高める中間
層１６を介して硬質カーボン膜１５を形成している。こ
の中間層１６は、例えば炭化タングステン（ＷＣ）で形
成される。

【００５２】図１０に示した例では、その中間層１６を
チタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）からなる下層１６
ａと、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）からなる上層１６
ｂとの２層膜で形成したものである。あるいは、この中
間層１６の下層１６ａを炭化タングステンで形成し、上
層１６ｂをシリコンカーバイトで形成するようにしても
よい。

【００５３】これらの例において、硬質カーボン膜１５
の下層に設ける超硬部材１２として、少なくともタング
ステン，炭素，およびコバルトを含む超硬部材を用い
る。例えば、タングステン（Ｗ）が８５％〜９０％、炭
素（Ｃ）が５％〜７％、バインダーとしてコバルト（Ｃ
ｏ）が３％〜１０％の組成のものを用いる。

【００５４】また、タンタグステンカーバイト（ＷＣ）
などの超硬合金や、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）など
のセラミックスの焼結体を使用することもできる。セラ
ミックスの焼結に際しては、通常クロム（Ｃｒ），ニッ
ケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ）などをバインダとして
添加するが、その添加が少ない場合には、図８に示した
ように、中間層１６を介さずに硬質カーボン膜１５を直
接その硬質部材１２上に形成することもできる。

【００５５】しかし、上述したように超硬合金上に硬質
カーボン膜１５を直接形成すると、その超硬合金の形成
に用いられるバインダー等（特に、コバルト（Ｃｏ））
から悪影響を受け、硬質カーボン膜１５が剥離すること
がある。そのため、図９または図１０に示すように、超
硬部材１２と硬質カーボン膜１５との間に密着性を高め
る中間層１６を形成するとよい。

【００５６】その中間層１６介して硬質カーボン膜１５
を形成することにより、超硬部材１２のバインダーと直
接的な接触がなくなり、悪影響を受けることがなくなる
ので、硬質カーボン膜１５が剥離することを防止でき
る。

【００５７】図１１から図１３は、図４のＡ部の拡大図
に相当し、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに超硬部
材１２を設ける代わりに、内周面１１ｂ付近の基材に浸
炭層１１ｋを形成し、その浸炭層１１ｋを形成した内周
面１１ｂ及び端面１１ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１に硬
質カーボン膜１５を形成した例を示している。

【００５８】浸炭とは、鋼材の表面硬化法のひとつで、
表層は硬化させ、深部は強靭な性質のままに保つ公知の
処理である。ここでは、例えばメタン（ＣＨ_４）やエチ
レン（Ｃ_２Ｈ_４）などの炭素を含む浸炭性ガスと窒素
（Ｎ_２）のキャリアガスとの混合ガス雰囲気中で、次の
ような条件で浸炭処理を行なう。

【００５９】（浸炭条件）温度１１００℃ 時間３０分浸炭深さ０．５ｍｍ

【００６０】このようにして、ガイドブッシュ１１の内
周面１１ｂの表層に浸炭層１１ｋを形成した場合は、図
１１に示すように、その表面に直接硬質カーボン膜１５
を形成することができるが、図１２または図１３に示す
ように、その表面にさらに密着性を高める中間層１６を
形成し、その中間層１６を介して硬質カーボン膜１５を
形成するようにするとなおよい。

【００６１】この中間層１６としては、上述したように
周期律表第ＩＶｂ族のシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム
（Ｇｅ）、あるいはシリコンやゲルマニウムの化合物を
用いることができる。また、図１３に示すようにこの中
間層１６を、チタン（Ｔｉ）又はクロム（Ｃｒ）からな
る下層１６ａと、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）からな
る上層１６ｂとの２層膜に形成してもよい。

【００６２】このようにすると、中間層１６の下層１６
ａのチタンまたはクロムはガイドブッシュ１１の基材と
の密着性を保つ役割を果たし、上層１６ｂのシリコンカ
ーバイトは硬質カーボン膜１５と共有結合して、この硬
質カーボン膜１５と強く結合する役割を果たし、硬質カ
ーボン膜の剥離を防止できる。

【００６３】〔中間層の形成方法の説明：図１４〕次
に、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂおよび端面１１
ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１に、上述した中間層１６を
形成する方法について説明する。中間層の形成方法とし
ては、スパッタリング法やイオンプレーティング法、あ
るいは化学気相成長（ＣＶＤ）法や溶射法を用いること
ができる。

【００６４】その一例としてスパッタリング法による中
間層の形成方法を、図１４によって説明する。ガス導入
口９３と排気口９５を備えた真空槽９１の一壁面９１ａ
の内側にターゲットカバー９６を設け、そこに中間層の
材料であるターゲット９０を配置する。そして、このタ
ーゲット９０と端面１１ｈが対向するようにガイドブッ
シュ１１を配置する。このときガイドブッシュ１１の中
心開口１１ｊの軸線がターゲット９０の表面に対して垂
直になるように配置する。

【００６５】また、このガイドブッシュ１１の端面１１
ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１を除く外周面を覆うよう
に、アルミニウム箔等のカバー部材９４を巻き付ける。
そして、このガイドブッシュ１１は直流電源９２に接続
し、ターゲット９０はターゲット電源９７に接続する。

【００６６】このようにセットした後、図示しない排気
手段によって真空槽９１内を真空度が３×１０-^５torr
（０．００４Ｐａ）以下になるように、排気口９５から
真空排気する。その後、ガス導入口９３からスパッタガ
スとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを導入して、真空槽９１
内の真空度が３×１０-^３torr（０．４Ｐａ）になるよ
うに調整する。そして、ガイドブッシュ１１には直流電
源９２からマイナス６００Ｖの直流負電圧を印加し、タ
ーゲット９０にはターゲット電源９７からマイナス５０
Ｖの直流電圧を印加する。

【００６７】すると、真空槽９１内にプラズマが発生
し、そのプラズマ中のイオンによってターゲット９０の
表面をスパッタする。それによって、このターゲット９
０の表面から叩き出された中間層の材料が、ガイドブッ
シュ１１のカバー部材９４に覆われていない部分に付着
して、内周面１１ｂおよび端面１１ｈの内周面近傍部分
１１ｈ_１上にのみ前述した中間層１６を形成することが
できる。

【００６８】あるいは、内周面１１ｂに超硬部材１２を
設けたガイドブッシュの場合には、図９および図１０に
示したように、超硬部材１２の内周面１２ｂと端面１２
ａ上に中間層１６を形成することができる。この中間層
１６の形成膜厚は０．５μｍ程度とする。ただし、２層
の場合は、上層と下層共に０．５μｍ程度とする。

【００６９】１層の中間層を形成する場合には、ターゲ
ット９０としてシリコンカーバイト（ＳｉＣ）またはタ
ングステンカーバイト（ＷＣ）を用いる。２層の中間層
を形成する場合には、はじめにターゲット９０としてチ
タン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）を用いてスパッタリ
ングを行なって、中間層の下層を形成し、その後にター
ゲット９０としてシリコンカーバイト（ＳｉＣ）を用い
てスパッタリングを行なって、中間層の上層を形成す
る。

【００７０】〔硬質カーボン膜の形成方法の説明〕つぎ
に、ガイドブッシュへの硬質カーボン膜の形成方法を、
図１５から図２８を参照して説明する。ここでまず、硬
質カーボン膜を形成する前のガイドブッシュ１１の作成
方法について簡単に説明する。

【００７１】合金工具鋼（ＳＫＳ）を用いて切削加工を
行なって、外周テーパ面１１ａとバネ部１１ｄと嵌合部
１１ｅとネジ部１１ｆと、中心開口１１ｊによる内周面
１１ｂとそれより内径が大きい段差部１１ｇとを形成す
る。そして、放電加工を行なって、このガイドブッシュ
１１の外周テーパ面１１ａ側に１２０゜間隔で摺り割り
１１ｃを形成する。さらに研磨加工を行なって、内周面
１１ｂと外周テーパ面１１ａと嵌合部１１ｅとの研磨を
行ない、硬質カーボン膜を形成する前のガイドブッシュ
１１を得る。

【００７２】なお、必要に応じてこのガイドブッシュ１
１の内周面１１ｂに前述した超硬部材１２を固着した
り、浸炭層１１ｋを形成する。また、前述の方法によっ
て、このガイドブッシュ１１の内周面および端面の内周
面近傍部分１１ｈ_１に、あるいは超硬部材１２の内周面
１２ｂおよび端面１２ａに、あらかじめ中間層１６を形
成しておく。

【００７３】（第１の方法：図１５，図１６）図１５
は、ガイドブッシュに硬質カーボン膜を形成する第１の
方法を実施する装置の断面図である。

【００７４】図１５において、６１はガス導入口６３と
排気口６５とを有する真空槽で、その中の中央上部に、
アノード７９とフィラメント８１が配設されている。こ
の真空槽６１内の中央下部に、前述したガイドブッシュ
１１を絶縁支持具８０に下部を固定して垂直に配置す
る。

【００７５】そして、このガイドブッシュ１１の中心開
口１１ｊ内には、真空槽６１を介して接地電位に接続さ
れる細いロッド状の補助電極７１を挿入するように配設
する。このとき補助電極７１がガイドブッシュ１１の中
心開口１１ｊの中央部（略軸線上）に位置するようにす
る。なお、この補助電極７１はステンレス等の金属材料
作られる。

【００７６】さらに、ガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂの径より２ｍｍ程度大きい径の開口部５３ａを有する
リング状のダミー部材５３を、ガイドブッシュの１１の
内周面１１ｂが開口する端面１１ｈ上にその中心を中心
開口１１ｊの中心と一致させるようにに配置し、端面１
１ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１を環状に露出させる。こ
のダミー部材５３の外観を図１６に示す。このダミー部
材５３も、補助電極７１と同様にステンレス（ＳＵＳ）
によって形成する。このダミー部材５３の外径寸法は、
ガイドブッシュ１１の端面１１の大きさと略同じ大きさ
とする。

【００７７】なお、補助電極７１は、その先端がダミー
部材５３の上端面から突出しないように、１ｍｍから２
ｍｍ程内側に位置するように配置されるようにするのが
望ましい。また、このガイドブッシュ１１の外周面をア
ルミニウム箔等のカバー部材８４で覆うことにより、外
周面に硬質カーボン膜が形成されないようにすることが
できる。

【００７８】そして、真空槽６１内を真空度が３×１０
-^５torr（０．００４Ｐａ）になるように、排気口６５
から真空排気する。その後、ガス導入口６３から炭素を
含むガスとしてベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）を真空槽６１内に
導入して、真空槽６１内の圧力を５×１０-^３torr
（０．６６６６Ｐａ）になるように制御する。

【００７９】その後、このガイドブッシュ１１に直流電
源７３からマイナス３ｋＶの直流電圧を印加し、アノー
ド７９にはアノード電源７５からプラス５０Ｖの直流電
圧を印加し、さらにフィラメント８１にはフィラメント
電源７７から３０Ａの電流が流れるように１０Ｖ程度の
交流電圧を印加する。それによって、真空槽６１内のガ
イドブッシュ１１の周囲領域にプラズマが発生し、プラ
ズマＣＶＤプロセスによって、ガイドブッシュ１１の露
出している内周面１１ｂと端面１１ｈの内周面近傍部分
１１ｈ_１にのみ硬質カーボン膜が形成される。

【００８０】この図１５に示す硬質カーボン膜の形成方
法において、ガイドブッシュ１１の中心開口１１ｊ内に
挿入するように補助電極７１を設けたことにより、ガイ
ドブッシュ１１の外周部だけでなく内周部にもプラズマ
を形成することができる。また、これによって異常放電
であるホロー放電が発生することがなくなり、硬質カー
ボン膜１５の密着性が向上する。

【００８１】さらに、ガイドブッシュ１１の内周面の長
手方向で電位特性が均一になるので、内周面１１ｂに形
成する硬質カーボン膜の膜厚分布が均一になる。しか
も、成膜速度が速くなるため、開口端面側から開口奥側
まで均一な膜厚の硬質カーボン膜を、短時間の処理で形
成することができる。

【００８２】この補助電極７１の径は、ガイドブッシュ
１１の開口径より小さければよいが、好ましくは硬質カ
ーボン膜を形成する内周面１１ｂに対して５ｍｍ程度の
隙間、すなわちプラズマ形成領域を設けるようにするの
が望ましい。この補助電極７１の径とガイドブッシュ１
１の開口径との比を１／１０以下にするのが望ましく、
補助電極７１を細くする場合は線状にすることもでき
る。そして、この補助電極７１はステンレスで形成する
と説明したが、タングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）
のような高融点の金属材料で作成してもよい。また、こ
の補助電極７１の断面形状は円形とする。

【００８３】また、この実施例で使用するダミー部材５
３は次のような作用をなす。すなわち、このようなガイ
ドブッシュ１１への硬質カーボン膜の形成方法において
は、ガイドブッシュ１１の内面と外周部とにプラズマが
発生する。そして、ガイドブッシュ１１の端面は電荷が
集中しやすく、内面に比べて開口端面領域は電位が高い
状態、いわゆるエッジ効果が発生する。ここでガイドブ
ッシュ１１の端面近傍のプラズマ強度は他の領域より大
きく、しかも不安定でもある。

【００８４】さらに、ガイドブッシュ１１の端部領域
は、内面のプラズマと外周部のプラズマとの双方のプラ
ズマの影響を受けることになる。そして、このような状
態で硬質カーボン膜を形成すると、ガイドブッシュ１１
の端面１１ｈから数ｍｍ奥側の領域と他の領域とでは、
硬質カーボン膜の密着性が若干異なり、さらに膜質も若
干異なる。

【００８５】そこで、図１５に示すようにガイドブッシ
ュ１１の内周面１１ｂが開口する端面１１ｈ上にダミー
部材５３を配置して硬質カーボン膜を形成すれば、この
膜質や密着性が異なる領域はガイドブッシュ１１の内面
に形成されず、ダミー部材５３の開口部５３ａの内面に
形成されることになる。

【００８６】また、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂ
の開口径寸法が１０ｍｍ程度以下と小さくなると、補助
電極７１とガイドブッシュの内周面１１ｂとの間に形成
されるプラズマが時間の経過とともに不安定になって硬
質カーボン膜の形成ができなくなる問題がある。

【００８７】このプラズマの不安定を、ガイドブッシュ
１１の内周面１１ｂの開口径より大きな開口径をもつダ
ミー部材５３の開口部５３ａにプラズマを誘発すること
によって防止することができる。これは、ガイドブッシ
ュの内周面１１ｂの開口径より大きなダミー部材５３の
開口部５３ａ内では、常に安定してプラズマを発生させ
ることができるためである。

【００８８】このダミー部材５３の開口部５３ａで発生
したプラズマにより、ガイドブッシュ１１の端面のダミ
ー部材５３の開口部５３ａ内に露出している環状の内周
面近傍部分１１ｈ_１に、安定した硬質カーボン膜を形成
することができる。さらに、このダミー部材５３の開口
部５３ａで発生したプラズマをガイドブッシュ１１の中
心開口１１ｊ内に導き入れて、その内周面１１ｂ上にも
安定した硬質カーボン膜を形成することができる。

【００８９】この結果、従来問題となっていた、被加工
物の一旦加工した領域をガイドブッシュ内に引き込ん
で、被加工物を把持する切削工程で、切削工具によって
加工したときに発生する被加工物のエッジ部のバリによ
って、ガイドブッシュ１１の内周面にキズが発生すると
いう問題を大幅に抑制することができる。

【００９０】（第２の方法：図１７）つぎに、ガイドブ
ッシュに硬質カーボン膜を形成するための上述の方法と
は異なる第２の方法を、図１７によって説明する。図１
７はその第２の方法を実施する装置の断面図である。こ
の図１７において、図１５と対応する部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。この第２の
方法に使用する装置の真空槽６１は、その内部にアノー
ド及びフィラメントを設けていない。

【００９１】この装置を使用する硬質カーボン膜形成方
法において、図１５に示した装置を使用する第１の方法
と相違する点は、真空槽６１内に接地された補助電極７
１を挿入して配置し、端面上にダミー部材５３を配置し
たガイドブッシュ１１に、マッチング回路６７を介して
１３．５６ＭＨｚの発振周波数を有する高周波電源６９
から高周波電力を印加するようにした点と、炭素を含む
ガスとして、メタン（ＣＨ_４）ガスを真空槽６１内４に
導入し、真空度が０.１torr（１３．３３２２Ｐａ）に
なるように調整するようにした点だけである。

【００９２】このようにしても、ガイドブッシュ１１の
外周面側だけでなく内周面側にもプラズマが発生し、プ
ラズマＣＶＤプロセスによって、ガイドブッシュ１１の
内周面１１ｂおよびその端面の内周面近傍部分１１ｈ_１
に硬質カーボン膜が形成される。特に、補助電極７１と
対向する内周面１１ｂに、全長に亘って略均一な膜厚の
硬質カーボン膜１５を短時間で形成することができる。

【００９３】（第３の方法：図１８）つぎに、ガイドブ
ッシュに硬質カーボン膜を形成するための上述の方法と
はまた異なる第３の方法を、図１８によって説明する。
図１８はその第３の方法を実施する装置の断面図であ
る。この図１８においても、図１５と対応する部分には
同一の符号を付し、それらの説明は省略する。この第３
の方法に使用する装置も、真空槽６１内にアノード及び
フィラメントは設けていない。

【００９４】この装置を使用する硬質カーボン膜形成方
法において、図１５に示した装置を使用する第１の方法
と相違する点は、真空槽６１内に接地された補助電極７
１を挿入して配置し、端面上にダミー部材５３を配置し
たたガイドブッシュ１１に、直流電源７３′からマイナ
ス６００Ｖの直流電圧だけを印加するようにした点と、
炭素を含むガスとして、メタン(ＣＨ_４）ガスを真空槽
６１内に導入し、真空度が０.１torr（１３．３３２２
Ｐａ）になるように調整するようにした点だけである。

【００９５】このようにしても、ガイドブッシュ１１の
外周面側だけでなく内周面側にもプラズマが発生し、プ
ラズマＣＶＤプロセスによって、ガイドブッシュ１１の
内周面１１ｂおよびその端面の内周面近傍部分１１ｈ_１
に硬質カーボン膜が形成される。特に、補助電極７１と
対向する内周面１１ｂに、全長に亘って略均一な膜厚の
硬質カーボン膜１５を短時間で形成することができる。

【００９６】これらの各硬質カーボン膜形成方法は、図
１乃至図１３によって説明した、ガイドブッシュ１１へ
の種々の層構成による硬質カーボン膜１５の形成に同様
に適用することができる。さらに、上述の各実施形態に
よるガイドブッシュへの硬質カーボン膜形成方法では、
炭素を含むガスとしてメタンガスやベンゼンガスを用い
ると説明したが、メタン以外にエチレンなどの炭素を含
むガスや、あるいはヘキサンなどの炭素を含む液体の蒸
発蒸気も使用することができる。

【００９７】（第４から第６の方法：図１９，図２０，
図２１）次に、ガイドブッシュに硬質カーボン膜を形成
する第４から第６の方法を、図１９乃至図２１を参照し
て説明する。

【００９８】図１９乃至図２１は、それぞれ第４乃至第
６の方法を実施するための装置を示す図であるが、それ
ぞれ前述の図１５，図１７，及び図１８に示した装置と
同じ装置を使用してガイドブッシュ１１に硬質カーボン
膜を形成する例を示している。したがって、それらの各
図と同じ部分には同一符号を付し、それらの説明は省略
する。

【００９９】図１９の装置による第４の方法、図２０の
装置による第５の方法、図２１の装置による第６の方法
において、前述の第１，第２，および第３の方法と異な
る点は、補助電極７１をガイドブッシュ１１の中心開口
１１ｊに嵌入させたガイシ８５によって、ガイドブッシ
ュ１１に対しても真空層６１に対しても絶縁して支持
し、その補助電極７１に補助電極電源８３から直流正電
圧（例えばプラス２０Ｖ）を印加するようにした点であ
る。

【０１００】この補助電極７１に印加する直流正電圧
と、ガイドブッシュ１１の開口内面に形成される硬質カ
ーボン膜厚との関係を、図２２の線図に示す。この図に
おいては、補助電極７１に印加する直流正電圧をゼロＶ
から３０Ｖまで変化させ、さらにガイドブッシュ１１の
開口内面と補助電極７１との間の隙間寸法が３ｍｍと５
ｍｍのときの硬質カーボン膜の膜厚を示す。なお、曲線
ａは上記隙間が３ｍｍのときの特性を、曲線ｂは上記隙
間が５ｍｍのときの特性をそれぞれ示す。

【０１０１】この曲線ａ，ｂに示されるように、補助電
極７１に印加する直流正電圧を増加させると、硬質カー
ボン膜の膜形成速度は向上する。また、ガイドブッシュ
１１の開口内面と補助電極７１との間の隙間寸法が大き
いほど、硬質カーボン膜の膜形成速度は向上する。

【０１０２】そして、ガイドブッシュ１１の開口内面と
補助電極７１との間の隙間寸法が３ｍｍのとき（曲線
ａ）は、補助電極７１に印加する電位がゼロＶの接地電
圧では、ガイドブッシュ１１の中心開口１１ｊの内面に
プラズマが発生せず、硬質カーボン膜は形成できない。
しかし、この場合でも補助電極７１に印加する直流正電
圧を高くしていくと、ガイドブッシュ１１の中心開口１
１ｊ内の補助電極７１の周囲にプラズマが発生し、硬質
カーボン膜を形成することができる。

【０１０３】したがって、中心開口１１ｊの径が小さい
ガイドブッシュの内周面にも、補助電極７１に直流正電
圧を印加して使用するこの実施形態によれば、硬質カー
ボン膜の被膜形成が可能になる。このような作用は、図
１９乃至図２１に示すいずれの方法によって、ガイドブ
ッシュ１１に硬質カーボン膜を形成する場合でも同様で
ある。

【０１０４】（ダミー部材の異なる例：図２３〜図２
８）ここで、ダミー部材５３の開口部５３ａの形状が異
なる種々の例を図２３乃至図２８によって説明する。図
２３に示すダミー部材５３は、図１５から図２１に示し
た実施形態で使用したものに相当し、開口部５３ａの径
が軸方向の全長に亘って均一に形成されている。

【０１０５】図２４に示すダミー部材５３は、その開口
部５３ａを大径部ａと小径部ｂとで構成する。そして、
小径部ｂの開口径は、ガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂの開口径より２ｍｍ程度大きくし、大径部ａの開口径
は、小径部ｂの開口径よりもさらに２ｍｍ程度大きくす
る。

【０１０６】図２５に示すダミー部材５３は、その開口
部５３ａを大径部ａと小径部ｂと、この大径部ａと小径
部ｂとのあいだのテーパ部ｃとによって構成している。
そして、小径部ｂの開口径は、ガイドブッシュ１１の内
周面１１ｂの開口径より２ｍｍ程度大きくし、大径部ａ
の開口径は、小径部ｂの開口径より２ｍｍ程度大きくす
るように、テーパ部ｃの開口径を徐々に変化させてい
る。

【０１０７】図２６に示すダミー部材５３は、その開口
部５３ａを小径部ｂとテーパ部ｃで構成している。そし
て、小径部ｂの開口径は、ガイドブッシュ１１の内周面
１１ｂの開口径より２ｍｍ程度大きくし、テーパ部ｃの
最大径は小径部ｂの開口径より２ｍｍから５ｍｍ程度大
きくなるように構成する。

【０１０８】図２７に示すダミー部材５３は、その開口
部５３ａをテーパ部ｃだけで構成している。そして、こ
のテーパ部の最小開口径は、ガイドブッシュ１１の内周
面１１ｂの開口寸法より２ｍｍ程度大きくなるように
し、最大開口径は最小開口径より２ｍｍから５ｍｍ程度
大きくなるように構成する。

【０１０９】図２８に示すダミー部材５３は、その開口
部５３ａを大径部ａと中径部ｄと小径部ｂとで構成して
いる。そして小径部ｂの開口径は、ガイドブッシュ１１
の内周面１１ｂの開口径より２ｍｍ程度大きくし、大径
部ａの開口径は、小径部ｂの開口径より２ｍｍから５ｍ
ｍ程度大きくする。また、中径部ｄは大径部ａと小径部
ｂとの間の開口径とする。すなわち、このダミー部材５
３は開口部５３ａの断面形状が階段状になる。

【０１１０】この図２４乃至図２８に示したダミー部材
５３は、その開口部５３ａが図２３に示したダミー部材
５３とは異なり、テーパ部ｃを有していたり、階段状の
断面形状を有しているため、図２３に示したダミー部材
５３に較べると、ガイドブッシュ１１の中心開口１１ｊ
内の補助電極７１の周囲領域にプラズマを導き入れるの
をスムーズに行なうことができる。したがって、ガイド
ブッシュ１１の中心開口１１ｊ内の補助電極７１の周囲
領域に一層安定してプラズマを発生させることが可能に
なり、硬質カーボン膜を一層安定して形成することがで
きる。

【０１１１】（補足説明）前述した各硬質カーボン膜形
成方法は、図１乃至図１３によって説明した、ガイドブ
ッシュ１１への種々の層構成による硬質カーボン膜１５
の形成に同様に適用することができる。また、これらの
各被膜形成方法においては、ガイドブッシュ１１の外周
部をカバー部材８４で覆うことにより、ガイドブッシュ
１１の外周面には硬質カーボン膜が形成されないように
した。また、端面１１ｈの内周面近傍部分１１ｈ_１以外
の領域は、ダミー部材５３に覆われるため硬質カーボン
膜が形成されない。

【０１１２】それによって、ガイドブッシュ１１の外形
寸法を高精度に保つことができ、また摺り割り１１ｃを
形成した外周テーパ面１１ａの部分の靭性が低下する恐
れも防止できるという利点がある。しかし、カバー部材
８４を使用せずに、ガイドブッシュ１１の外周面にも硬
質カーボン膜を形成するようにしても、さほどの問題は
生じない。

【０１１３】また、上述の各実施形態によるガイドブッ
シュへの硬質カーボン膜形成方法では、炭素を含むガス
としてメタン（ＣＨ_２）あるいはベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）
を用いる例で説明したが、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）やヘキ
サン（Ｃ_６Ｈ_１４)などを使用することもできる。

【０１１４】さらに、これらの炭素を含むガスを、アル
ゴン（Ａｒ）などの電離電圧の低い不活性ガスで希釈し
て使用することもできる。その場合、ガイドブッシュの
円筒内のプラズマが更に安定する効果がある。あるいは
また、硬質カーボン膜の生成時に少量（１％以下）の添
加物を加えることにより、潤滑性や硬度を高めることが
できる。

【０１１５】例えば、フッ素（Ｆ）又はボロン（Ｂ）を
添加すると潤滑性が増し、クロム（Ｃｒ），モリブデン
（Ｍｏ）又はタングステン(Ｗ)を添加すると硬度が増
す。また、真空槽内にガイドブッシュを配置した後、硬
質カーボン膜を形成する前に、アルゴン（Ａｒ）や窒素
（Ｎ_２）などのプラズマを発生させてガイドブッシュの
円筒内面をボンバードし、その後メタンやベンゼンなど
の炭素を含むガスによるプラズマを発生させて、硬質カ
ーボン膜を形成するとよい。

【０１１６】このように、不活性ガスによるボンバード
の前処理を行なうことにより、ガイドブッシュの円筒内
壁の温度が上昇して活性状態となる。同時に円筒内壁の
表面の不純物がたたき出され、表面がクリーニングされ
る。これらの効果により、ガイドブッシュの内周面に形
成される硬質カーボン膜の密着性が一層向上する。さら
に、炭素を含むガスであるメタンガスやベンゼンガスや
エチレンガスにアルゴン（Ａｒ）ガスや窒素（Ｎ_２）ガ
スやヘリウム（Ｈｅ）ガスや水素（Ｈ_２）ガスを添加し
てもよい。

【０１１７】このように炭素を含むガスにアルゴンガス
や窒素ガスを添加すると、膜形成速度を制御することが
できる。このため硬質カーボン膜を緻密化することがで
き、さらに窒素やアルゴンにて硬質カーボン膜表面をス
パッタし、密着性や膜質が悪い硬質カーボン膜を除去す
ることができ、膜質が向上する。さらに炭素を含むガス
に水素を添加すると、炭素のダングリングボンドを水素
で埋めることができ、硬質カーボン膜の膜質を向上させ
る効果がある。

【０１１８】そして、以上説明した本発明の硬質カーボ
ン膜の形成方法における実施形態の説明においては、ガ
イドブッシュ１１の端面の内周面近傍部分１１ｈ_１に、
内周面と端面部との境界領域から１ｍｍ程度延長して硬
質カーボン膜を設ける実施形態で説明したが、これに限
定されずに１ｍｍ以上の大きさに硬質カーボン膜を形成
してもよい。

【０１１９】また、ダミー部材５３の開口部５３ａの最
小径を、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂの開口径よ
り２ｍｍ程度大きくする例で説明した。しかし、ダミー
部材５３の開口部５３ａの径は、ガイドブッシュ１１の
内周面１１ｂの開口径より３ｍｍから６ｍｍ大きくなる
ようにしてもよい。このときも、ダミー部材５３の開口
部５３ａは、上述した実施形態と同様作用をなし、同様
な効果が得られる。

【０１２０】さらに、以上の実施形態の説明では、プラ
ズマ放電の不安定の対策としてダミー部材５３に内周面
１１ｂの開口径より大きな開口部５３ａを設けるように
説明した。しかしながら、補助電極７１とガイドブッシ
ュ１１の内周面１１ｂとの間に形成されるプラズマの放
電を安定させる目的で、１０ｍｍ以上の内周面１１ｂの
開口径を有するガイドブッシュ１１に本発明を適用して
もよい。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明してきたように、被加工物と摺
接する内周面と被加工物を挿入する側の端面の内周面近
傍に硬質カーボン膜を設けたこの発明によるガイドブッ
シュを自動旋盤の回転型あるいは固定型のガイドブッシ
ュ装置に使用することにより、被加工物のバリによるガ
イドブッシュ内周面のキズの発生を防止でき、且つ被加
工物に対して切り込み量の大きな切削加工をキズの発生
や焼き付きを生ずることなく正常に行なうことができ、
加工効率を大幅に高められる。

【０１２２】また、その耐久性の大幅な向上により、連
続加工可能な時間が長くなり、自動旋盤の稼動効率も飛
躍的に向上する。また、固定型のガイドブッシュ装置に
使用することにより、加工精度（特に真円度）の高い切
削加工を効率よく行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるガイドブッシュの一例を示す縦
断面図である。

【図２】同じくその外観を示す斜視図である。

【図３】この発明によるガイドブッシュの他の例を示す
縦断面図である。

【図４】この発明によるガイドブッシュのさらに他の例
を示す縦断面図である。

【図５】図１において円Ａで囲んで示す部分に相当する
拡大断面図である。

【図６】同じくその１層の中間層を設けた例を示す拡大
断面図である。

【図７】同じくその２層の中間層を設けた例を示す拡大
断面図である。

【図８】図３において円Ａで囲んで示す部分に相当する
拡大断面図である。

【図９】同じくその１層の中間層を設けた例を示す拡大
断面図である。

【図１０】同じくその２層の中間層を設けた例を示す拡
大断面図である。

【図１１】図４において円Ａで囲んで示す部分に相当す
る拡大断面図である。

【図１２】同じくその１層の中間層を設けた例を示す拡
大断面図である。

【図１３】同じくその２層の中間層を設けた例を示す拡
大断面図である。

【図１４】ガイドブッシュに中間層を形成する方法の一
例を説明するための装置の断面図である。

【図１５】ガイドブッシュに硬質カーボン膜を形成する
第１の方法を実施する装置の概略断面図である。

【図１６】図１５に示すダミー部材の斜視図である。

【図１７】ガイドブッシュに硬質カーボン膜を形成する
第２の方法を実施する装置の概略断面図である。

【図１８】同じく第３の方法を実施する装置の概略断面
図である。

【図１９】同じく第４の方法を実施する装置の概略断面
図である。

【図２０】同じく第５の方法を実施する装置の概略断面
図である。

【図２１】同じく第６の方法を実施する装置の概略断面
図である。

【図２２】補助電極に印加する直流正電圧と形成される
硬質カーボン膜の膜厚との関係を示す線図である。

【図２３】補助電極を挿入したガイドブッシュの端面上
にダミー部材を配置した状態を示す要部の拡大縦断面図
である。

【図２４】図２３に示すダミー部材とは内周面の形状が
異なるダミー部材を配置した図２３と同様な断面図であ
る。

【図２５】同じく内周面の形状がさらに異なるダミー部
材を配置した図２３と同様な断面図である。

【図２６】同じく内周面の形状がさらに異なるダミー部
材を配置した図２３と同様な断面図である。

【図２７】同じく内周面の形状がさらに異なるダミー部
材を配置した図２３と同様な断面図である。

【図２８】同じく内周面の形状がさらに異なるダミー部
材を配置した図２３と同様な断面図である。

【図２９】この発明によるガイドブッシュを用いる固定
型のガイドブッシュ装置を設けた自動旋盤の主軸近傍の
みを示す断面図である。

【図３０】この発明によるガイドブッシュを用いる回転
型のガイドブッシュ装置を設けた自動旋盤の主軸近傍の
みを示す断面図である。

【符号の説明】

１１：ガイドブッシュ１１ａ：外周テーパ面１１ｂ：被加工物と摺接する内周面１１ｃ：摺り割り１１ｅ：嵌合部１１ｆ：ネジ部１１ｇ：段差部１１ｈ：端面１１ｈ_１：端面の内周面近傍部分１１ｊ：中心開口１１ｋ：浸炭層１２：超硬部材１３：コレットチャック１５：硬質カーボン（ＤＬＣ）膜１６：中間層１６ａ：中間層の下層１６ｂ：中間層の上層１７：主軸台１９：主軸２３：ブッシュスリーブ２９：中間スリーブ３１：チャック開閉機構３３：チャック開閉爪３５：コラム３７：ガイドブッシュ装置４１：チャックスリーブ４５：切削工具（刃物）４７：回転駆動棒５１：被加工物（ワーク）５３：ダミー部材５３ａ：ダミー部材の開口部６１：真空槽６３：ガス導入口６５：排気口６７：マッチング回路６９：高周波電源７１：補助電極７３，７３′：直流電源７５：アノード電源７７：フィラメント電源７９：アノード８０：絶縁支持具８１：フィラメント８３：補助電極電源８４：カバー部材８５：ガイシ９０：ターゲット（中間層の材料）９１：真空槽９２：直流電源９３：ガス導入口９４：カバー部材９５：排気口９６：ターゲットカバー９７：ターゲット電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山修埼玉県所沢市大字下富字武野840番地シチズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者戸井田孝志埼玉県所沢市大字下富字武野840番地シチズン時計株式会社所沢事業所内 (72)発明者関根敏一東京都田無市本町６丁目１番12号シチズン時計株式会社田無製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュで
あって、前記中心開口によって形成される内周面と該内周面が開
口する端面の該内周面の近傍部分に、水素化アモルファ
ス・カーボンによる硬質カーボン膜を形成したことを特
徴とするガイドブッシュ。
【請求項２】軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュで
あって、前記中心開口によって形成される内周面に、少なくとも
タングステン，炭素，及びコバルトを含む超硬部材を設
け、該超硬部材の内周面と該内周面が開口する該超硬部
材の端面とに、水素化アモルファス・カーボンによる硬
質カーボン膜を形成したことを特徴とするガイドブッシ
ュ。
【請求項３】軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュで
あって、前記中心開口によって形成される内周面と該内周面が開
口する端面の該内周面の近傍部分に浸炭層を設け、該浸
炭層上に水素化アモルファス・カーボンによる硬質カー
ボン膜を形成したことを特徴とするガイドブッシュ。
【請求項４】請求項１記載のガイドブッシュにおい
て、前記内周面と該内周面が開口する端面の該内周面の近傍
部分に、前記硬質カーボン膜との密着性を高める中間層
を介して該硬質カーボン膜が形成されているガイドブッ
シュ。
【請求項５】請求項２記載のガイドブッシュにおい
て、前記超硬部材上に前記硬質カーボン膜との密着性を高め
る中間層を介して該記硬質カーボン膜が形成されている
ガイドブッシュ。
【請求項６】請求項３記載のガイドブッシュにおい
て、前記浸炭層上に前記硬質カーボン膜との密着性を高める
中間層を介して該記硬質カーボン膜が形成されているガ
イドブッシュ。
【請求項７】前記中間層が、チタン又はクロムからな
る下層とシリコンカーバイトからなる上層とからなる２
層膜で形成されている請求項４乃至６のいずれか一項に
記載のガイドブッシュ。
【請求項８】前記中間層が、炭化タングステン膜で形
成されている請求項５記載のガイドブッシュ。
【請求項９】前記中間層が、炭化タングステンからな
る下層とシリコンカーバイトからなる上層との２層膜で
形成されている請求項５記載のガイドブッシュ。