JP2002187793A - ダイヤモンド被膜の平滑化方法、およびダイヤモンド被覆部材の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド被膜の平滑化方法、およびダイヤモンド被覆部材の製造方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc discharge
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な三次元形状の切れ刃を有するダイヤモ
ンド被覆切削工具に対しても、ダイヤモンド被膜の表面
を効率良く高い精度で平滑化できるようにする。 【解決手段】 表面にダイヤモンド被膜がコーティング
されたエンドミル中間品36をアークイオンプレーティ
ング装置20のチャンバ22内に配置し、所定の金属タ
ーゲット24をカソードとしてアーク放電させることに
より、その金属ターゲット24から金属イオンを放出さ
せるとともに、エンドミル中間品36に負のバイアス電
圧を印加することにより、その金属イオンをエンドミル
中間品36の表面に高速でボンバードさせて、ダイヤモ
ンド被膜の表面を平滑化する。
ンド被覆切削工具に対しても、ダイヤモンド被膜の表面
を効率良く高い精度で平滑化できるようにする。 【解決手段】 表面にダイヤモンド被膜がコーティング
されたエンドミル中間品36をアークイオンプレーティ
ング装置20のチャンバ22内に配置し、所定の金属タ
ーゲット24をカソードとしてアーク放電させることに
より、その金属ターゲット24から金属イオンを放出さ
せるとともに、エンドミル中間品36に負のバイアス電
圧を印加することにより、その金属イオンをエンドミル
中間品36の表面に高速でボンバードさせて、ダイヤモ
ンド被膜の表面を平滑化する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はダイヤモンド被膜の
平滑化方法に係り、特に、複雑な三次元形状のダイヤモ
ンド被覆部材に対しても効率良く高い精度で平滑化でき
る平滑化方法に関するものである。
平滑化方法に係り、特に、複雑な三次元形状のダイヤモ
ンド被覆部材に対しても効率良く高い精度で平滑化でき
る平滑化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンドミルやタップ、ドリルなどの切削
工具として、超硬合金等の工具母材の表面にダイヤモン
ド被膜をコーティングしたダイヤモンド被覆切削工具が
提案されている。特許第2519037号公報に記載さ
れている工具はその一例で、ダイヤモンド被膜はCVD
(化学気相成長)法によってコーティングされている
が、このようなダイヤモンド被覆切削工具はダイヤモン
ドの結晶が大きく、その凹凸が被削材に転写されて被削
面の面粗さが制約される。このため、例えば「DIAMOND
AND RELATED MATERIALS VOL4 (1995) 」の第921頁〜
929頁の文献「Apreliminary investigation of the
effect of post-deposition polishing of diamond fil
ms on the machining behavior of diamond-coated cut
ting tools」に記載されているように、レーザー、イオ
ンビーム、熱化学−機械的研磨、機械的−化学的研磨な
どを利用してダイヤモンド被膜の表面を平滑化する方法
が提案されている。
工具として、超硬合金等の工具母材の表面にダイヤモン
ド被膜をコーティングしたダイヤモンド被覆切削工具が
提案されている。特許第2519037号公報に記載さ
れている工具はその一例で、ダイヤモンド被膜はCVD
(化学気相成長)法によってコーティングされている
が、このようなダイヤモンド被覆切削工具はダイヤモン
ドの結晶が大きく、その凹凸が被削材に転写されて被削
面の面粗さが制約される。このため、例えば「DIAMOND
AND RELATED MATERIALS VOL4 (1995) 」の第921頁〜
929頁の文献「Apreliminary investigation of the
effect of post-deposition polishing of diamond fil
ms on the machining behavior of diamond-coated cut
ting tools」に記載されているように、レーザー、イオ
ンビーム、熱化学−機械的研磨、機械的−化学的研磨な
どを利用してダイヤモンド被膜の表面を平滑化する方法
が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
を利用した平滑化方法は、研磨速度は速いもののドリル
やエンドミルなど三次元的な形状のものを効率良く研磨
するのには適していない。イオンビームを利用した平滑
化方法は、研磨速度が遅く、研磨に数十時間を要する。
また、熱化学−機械的研磨および機械的−化学的研磨で
は、三次元的な凹凸のある複雑な形状は研磨できない。
を利用した平滑化方法は、研磨速度は速いもののドリル
やエンドミルなど三次元的な形状のものを効率良く研磨
するのには適していない。イオンビームを利用した平滑
化方法は、研磨速度が遅く、研磨に数十時間を要する。
また、熱化学−機械的研磨および機械的−化学的研磨で
は、三次元的な凹凸のある複雑な形状は研磨できない。
【0004】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、複雑な三次元形状の
ダイヤモンド被覆部材に対しても、ダイヤモンド被膜の
表面を効率良く高い精度で平滑化できる平滑化方法を提
供することにある。
もので、その目的とするところは、複雑な三次元形状の
ダイヤモンド被覆部材に対しても、ダイヤモンド被膜の
表面を効率良く高い精度で平滑化できる平滑化方法を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、第1発明は、表面にダイヤモンド被膜がコーティ
ングされているダイヤモンド被覆部材のそのダイヤモン
ド被膜の表面を平滑化する方法であって、アークイオン
プレーティング装置を用いて、所定のターゲットをカソ
ードとしてアーク放電させることによりそのターゲット
から+イオンを放出させるとともに、前記ダイヤモンド
被覆部材に負のバイアス電圧を印加することにより、そ
の+イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面に高速で衝突
させて平滑化することを特徴とする。
めに、第1発明は、表面にダイヤモンド被膜がコーティ
ングされているダイヤモンド被覆部材のそのダイヤモン
ド被膜の表面を平滑化する方法であって、アークイオン
プレーティング装置を用いて、所定のターゲットをカソ
ードとしてアーク放電させることによりそのターゲット
から+イオンを放出させるとともに、前記ダイヤモンド
被覆部材に負のバイアス電圧を印加することにより、そ
の+イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面に高速で衝突
させて平滑化することを特徴とする。
【0006】第2発明は、表面にダイヤモンド被膜がコ
ーティングされているダイヤモンド被覆部材のそのダイ
ヤモンド被膜の表面を平滑化する方法であって、アーク
イオンプレーティング装置を用いて、所定の金属ターゲ
ットをカソードとしてアーク放電させることによりその
金属ターゲットから金属イオンを放出させるとともに、
前記ダイヤモンド被覆部材に負のバイアス電圧を印加す
ることにより、その金属イオンを前記ダイヤモンド被膜
の表面に高速で衝突させて平滑化することを特徴とす
る。
ーティングされているダイヤモンド被覆部材のそのダイ
ヤモンド被膜の表面を平滑化する方法であって、アーク
イオンプレーティング装置を用いて、所定の金属ターゲ
ットをカソードとしてアーク放電させることによりその
金属ターゲットから金属イオンを放出させるとともに、
前記ダイヤモンド被覆部材に負のバイアス電圧を印加す
ることにより、その金属イオンを前記ダイヤモンド被膜
の表面に高速で衝突させて平滑化することを特徴とす
る。
【0007】第3発明は、第2発明のダイヤモンド被膜
の平滑化方法において、前記金属ターゲットは、元素の
周期表において IIIa族から IIIb族の間に位置する金
属の何れかを主成分とするものであることを特徴とす
る。
の平滑化方法において、前記金属ターゲットは、元素の
周期表において IIIa族から IIIb族の間に位置する金
属の何れかを主成分とするものであることを特徴とす
る。
【0008】第4発明は、第3発明のダイヤモンド被膜
の平滑化方法において、前記金属ターゲットは、Ti、
TiAl、V、Y、Al、およびCrの何れかを含むも
のであることを特徴とする。
の平滑化方法において、前記金属ターゲットは、Ti、
TiAl、V、Y、Al、およびCrの何れかを含むも
のであることを特徴とする。
【0009】第5発明は、第1発明〜第4発明の何れか
のダイヤモンド被膜の平滑化方法において、前記負のバ
イアス電圧は、500V以上1500V以下の範囲であ
ることを特徴とする。
のダイヤモンド被膜の平滑化方法において、前記負のバ
イアス電圧は、500V以上1500V以下の範囲であ
ることを特徴とする。
【0010】第6発明は、所定の本体部材の表面にダイ
ヤモンド被膜がコーティングされているダイヤモンド被
覆部材の製造方法であって、(a) 前記本体部材の表面を
ダイヤモンド被膜で被覆するコーティング工程と、(b)
アークイオンプレーティング装置を用いて、所定のター
ゲットをカソードとしてアーク放電させることによりそ
のターゲットから+イオンを放出させるとともに、前記
本体部材に負のバイアス電圧を印加することにより、そ
の+イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面に高速で衝突
させて平滑化する平滑化工程と、を有することを特徴と
する。
ヤモンド被膜がコーティングされているダイヤモンド被
覆部材の製造方法であって、(a) 前記本体部材の表面を
ダイヤモンド被膜で被覆するコーティング工程と、(b)
アークイオンプレーティング装置を用いて、所定のター
ゲットをカソードとしてアーク放電させることによりそ
のターゲットから+イオンを放出させるとともに、前記
本体部材に負のバイアス電圧を印加することにより、そ
の+イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面に高速で衝突
させて平滑化する平滑化工程と、を有することを特徴と
する。
【0011】第7発明は、所定の本体部材の表面にダイ
ヤモンド被膜がコーティングされているダイヤモンド被
覆部材の製造方法であって、(a) 前記本体部材の表面を
ダイヤモンド被膜で被覆するコーティング工程と、(b)
アークイオンプレーティング装置を用いて、所定の金属
ターゲットをカソードとしてアーク放電させることによ
りその金属ターゲットから金属イオンを放出させるとと
もに、前記本体部材に負のバイアス電圧を印加すること
により、その金属イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面
に高速で衝突させて平滑化する平滑化工程と、を有する
ことを特徴とする。
ヤモンド被膜がコーティングされているダイヤモンド被
覆部材の製造方法であって、(a) 前記本体部材の表面を
ダイヤモンド被膜で被覆するコーティング工程と、(b)
アークイオンプレーティング装置を用いて、所定の金属
ターゲットをカソードとしてアーク放電させることによ
りその金属ターゲットから金属イオンを放出させるとと
もに、前記本体部材に負のバイアス電圧を印加すること
により、その金属イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面
に高速で衝突させて平滑化する平滑化工程と、を有する
ことを特徴とする。
【0012】第8発明は、第7発明のダイヤモンド被覆
部材の製造方法において、前記平滑化工程は、第3発明
〜第5発明の何れかのダイヤモンド被膜の平滑化方法で
平滑化処理を行うものであることを特徴とする。
部材の製造方法において、前記平滑化工程は、第3発明
〜第5発明の何れかのダイヤモンド被膜の平滑化方法で
平滑化処理を行うものであることを特徴とする。
【0013】第9発明は、第6発明〜第8発明の何れか
のダイヤモンド被覆部材の製造方法において、前記ダイ
ヤモンド被覆部材は、三次元形状の切れ刃を有して軸心
まわりに回転駆動されることにより切削加工を行う回転
切削工具であることを特徴とする。
のダイヤモンド被覆部材の製造方法において、前記ダイ
ヤモンド被覆部材は、三次元形状の切れ刃を有して軸心
まわりに回転駆動されることにより切削加工を行う回転
切削工具であることを特徴とする。
【0014】
【発明の効果】第1発明〜第5発明のダイヤモンド被膜
の平滑化方法によれば、アークイオンプレーティング装
置を用いて、所定のターゲット(例えば金属ターゲッ
ト)をカソードとしてアーク放電させることによりその
ターゲットから+イオン(例えば金属イオン)を放出さ
せるとともに、ダイヤモンド被覆部材に負のバイアス電
圧を印加することにより、その+イオンをダイヤモンド
被膜の表面に高速で衝突させて平滑化するため、三次元
的な形状のダイヤモンド被覆部材に対しても高い精度で
平滑化できる一方、アークイオンプレーティング装置を
用いているため、短時間で大量に平滑化処理を行うこと
が可能で、優れた処理効率が得られる。
の平滑化方法によれば、アークイオンプレーティング装
置を用いて、所定のターゲット(例えば金属ターゲッ
ト)をカソードとしてアーク放電させることによりその
ターゲットから+イオン(例えば金属イオン)を放出さ
せるとともに、ダイヤモンド被覆部材に負のバイアス電
圧を印加することにより、その+イオンをダイヤモンド
被膜の表面に高速で衝突させて平滑化するため、三次元
的な形状のダイヤモンド被覆部材に対しても高い精度で
平滑化できる一方、アークイオンプレーティング装置を
用いているため、短時間で大量に平滑化処理を行うこと
が可能で、優れた処理効率が得られる。
【0015】第6発明〜第9発明のダイヤモンド被覆部
材の製造方法においても、上記と同様な平滑化処理が行
われるため、実質的に同様の効果が得られるとともに、
表面の平滑度が高いダイヤモンド被覆部材を効率良く製
造できる。特に、第9発明では、複雑な三次元形状の切
れ刃の形状精度を維持しつつ高い精度で平滑化できると
ともに、その回転切削工具で切削加工された被削材の被
削面の面粗さが向上する。
材の製造方法においても、上記と同様な平滑化処理が行
われるため、実質的に同様の効果が得られるとともに、
表面の平滑度が高いダイヤモンド被覆部材を効率良く製
造できる。特に、第9発明では、複雑な三次元形状の切
れ刃の形状精度を維持しつつ高い精度で平滑化できると
ともに、その回転切削工具で切削加工された被削材の被
削面の面粗さが向上する。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の平滑化方法は、ダイヤモ
ンド被覆部材、特に切れ刃を有するダイヤモンド被覆切
削工具を製造する際に好適に適用されるが、切削工具以
外の加工工具など種々のダイヤモンド被覆部材に適用さ
れ得る。
ンド被覆部材、特に切れ刃を有するダイヤモンド被覆切
削工具を製造する際に好適に適用されるが、切削工具以
外の加工工具など種々のダイヤモンド被覆部材に適用さ
れ得る。
【0017】ターゲットとしてはTi、TiAl、V、
Y、Al、Crなどの金属ターゲットが好適に用いられ
るが、SiCなどの金属以外のターゲットを採用するこ
ともできる。要するに、アークイオンプレーティング装
置を用いてアーク放電させることが可能で、ダイヤモン
ド被膜の表面を平滑化できるものであれば良い。
Y、Al、Crなどの金属ターゲットが好適に用いられ
るが、SiCなどの金属以外のターゲットを採用するこ
ともできる。要するに、アークイオンプレーティング装
置を用いてアーク放電させることが可能で、ダイヤモン
ド被膜の表面を平滑化できるものであれば良い。
【0018】負のバイアス電圧は、ターゲットの種類に
よっても異なるが、500V〜1500Vの範囲が適当
で、更には800V〜1200V程度が好ましい。バイ
アス電圧が500Vより低くなると、+イオンの衝突速
度が遅くて十分な平滑化作用が得られなくなる一方、1
500Vより高くなると、衝突速度が速くなり過ぎてダ
イヤモンド被膜が剥離し易くなる。
よっても異なるが、500V〜1500Vの範囲が適当
で、更には800V〜1200V程度が好ましい。バイ
アス電圧が500Vより低くなると、+イオンの衝突速
度が遅くて十分な平滑化作用が得られなくなる一方、1
500Vより高くなると、衝突速度が速くなり過ぎてダ
イヤモンド被膜が剥離し易くなる。
【0019】第6発明、第7発明のダイヤモンド被覆部
材は、エンドミルやタップ、ドリルなどの回転切削工具
の他、バイト等の非回転式の切削工具、或いは転造工具
など、種々の加工工具に好適に適用されるが、加工工具
以外のダイヤモンド被覆部材にも同様に適用され得る。
ダイヤモンド被覆切削工具は、例えばアルミニウム鋳物
やアルミニウム合金、銅、銅合金などの非鉄金属の切削
加工に好適に用いられるが、他の被削材の切削加工に用
いることもできる。
材は、エンドミルやタップ、ドリルなどの回転切削工具
の他、バイト等の非回転式の切削工具、或いは転造工具
など、種々の加工工具に好適に適用されるが、加工工具
以外のダイヤモンド被覆部材にも同様に適用され得る。
ダイヤモンド被覆切削工具は、例えばアルミニウム鋳物
やアルミニウム合金、銅、銅合金などの非鉄金属の切削
加工に好適に用いられるが、他の被削材の切削加工に用
いることもできる。
【0020】本体部材としては超硬合金が好適に用いら
れる。本発明では、本体部材に負のバイアス電圧を印加
して平滑化処理を行うことから、導電性材料を採用する
ことになる。第1発明、第2発明のダイヤモンド被覆部
材についても、超硬合金等の導電性材料にダイヤモンド
被膜がコーティングされたものが対象となる。
れる。本発明では、本体部材に負のバイアス電圧を印加
して平滑化処理を行うことから、導電性材料を採用する
ことになる。第1発明、第2発明のダイヤモンド被覆部
材についても、超硬合金等の導電性材料にダイヤモンド
被膜がコーティングされたものが対象となる。
【0021】本体部材の表面をダイヤモンド被膜で被覆
するコーティング工程では、マイクロ波プラズマCVD
法やホットフィラメントCVD法、高周波プラズマCV
D法等のCVD法が好適に用いられるが、イオンビーム
法などの他の被覆手段が用いられても良い。
するコーティング工程では、マイクロ波プラズマCVD
法やホットフィラメントCVD法、高周波プラズマCV
D法等のCVD法が好適に用いられるが、イオンビーム
法などの他の被覆手段が用いられても良い。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳
細に説明する。図1は、本発明方法に従って製造された
ダイヤモンド被覆切削工具、或いはダイヤモンド被覆部
材としてのエンドミル10を示す図で、超硬合金にて構
成されている工具母材12にはシャンクおよび刃部14
が一体に設けられている。刃部14には、三次元形状の
切れ刃として外周刃14aおよび底刃14bが設けられ
ており、軸心まわりに回転駆動されることによりそれ等
の外周刃14aおよび底刃14bによって切削加工が行
われるとともに、その刃部14の表面にはダイヤモンド
被膜16がコーティングされている。図1の斜線部はダ
イヤモンド被膜16を表している。エンドミル10は回
転切削工具で、工具母材12は本体部材に相当する。
細に説明する。図1は、本発明方法に従って製造された
ダイヤモンド被覆切削工具、或いはダイヤモンド被覆部
材としてのエンドミル10を示す図で、超硬合金にて構
成されている工具母材12にはシャンクおよび刃部14
が一体に設けられている。刃部14には、三次元形状の
切れ刃として外周刃14aおよび底刃14bが設けられ
ており、軸心まわりに回転駆動されることによりそれ等
の外周刃14aおよび底刃14bによって切削加工が行
われるとともに、その刃部14の表面にはダイヤモンド
被膜16がコーティングされている。図1の斜線部はダ
イヤモンド被膜16を表している。エンドミル10は回
転切削工具で、工具母材12は本体部材に相当する。
【0023】上記エンドミル10は、図2に示す工程を
経て製造されたもので、ステップS1では、円柱形状の
超硬合金の工具素材に研削加工等を施すことにより、切
れ刃として外周刃14aおよび底刃14bを有する工具
母材12を形成し、ステップS2では、例えばマイクロ
波プラズマCVD装置を用いて工具母材12の刃部14
の表面にダイヤモンド被膜16をコーティングする。ダ
イヤモンド被膜16の付着強度を高めるために、ダイヤ
モンド被膜16のコーティングに先立って、例えば工具
母材12の刃部14の表面に化学的腐食等による荒し加
工などの前処理を施すことが望ましい。上記ステップS
2はコーティング工程に相当する。
経て製造されたもので、ステップS1では、円柱形状の
超硬合金の工具素材に研削加工等を施すことにより、切
れ刃として外周刃14aおよび底刃14bを有する工具
母材12を形成し、ステップS2では、例えばマイクロ
波プラズマCVD装置を用いて工具母材12の刃部14
の表面にダイヤモンド被膜16をコーティングする。ダ
イヤモンド被膜16の付着強度を高めるために、ダイヤ
モンド被膜16のコーティングに先立って、例えば工具
母材12の刃部14の表面に化学的腐食等による荒し加
工などの前処理を施すことが望ましい。上記ステップS
2はコーティング工程に相当する。
【0024】次のステップS3は平滑化工程で、図3
(a) のアークイオンプレーティング装置20を用いて、
ダイヤモンド被膜16の表面に平滑化処理(ボンバード
処理)を施す。図3(a) は、アークイオンプレーティン
グ装置20の模式図で、図示しない真空ポンプなどに接
続されたチャンバ22、複数の金属ターゲット24、そ
の金属ターゲット24とアノード26との間にアーク電
流を通電するアーク電源28、回転テーブル30、およ
びバイアス電源32を備えて構成されている。回転テー
ブル30上にはワーク支持具34が配設され、前記ダイ
ヤモンド被膜16がコーティングされた複数のエンドミ
ル中間品36が、それぞれ刃部14が上向きになる姿勢
で配置されるとともに、バイアス電源32により回転テ
ーブル30を介してエンドミル中間品36に負のバイア
ス電圧が印加されるようになっている。エンドミル中間
品36は、アルコール、アルカリ洗剤などを媒介とする
超音波洗浄により、予め脱脂洗浄される。なお、図3の
プロセスガスは、アルゴン(Ar)ガス、窒素(N2 )
ガス、アセチレン(C2 H2 )ガス、メタン(CH4)
ガスなどである。
(a) のアークイオンプレーティング装置20を用いて、
ダイヤモンド被膜16の表面に平滑化処理(ボンバード
処理)を施す。図3(a) は、アークイオンプレーティン
グ装置20の模式図で、図示しない真空ポンプなどに接
続されたチャンバ22、複数の金属ターゲット24、そ
の金属ターゲット24とアノード26との間にアーク電
流を通電するアーク電源28、回転テーブル30、およ
びバイアス電源32を備えて構成されている。回転テー
ブル30上にはワーク支持具34が配設され、前記ダイ
ヤモンド被膜16がコーティングされた複数のエンドミ
ル中間品36が、それぞれ刃部14が上向きになる姿勢
で配置されるとともに、バイアス電源32により回転テ
ーブル30を介してエンドミル中間品36に負のバイア
ス電圧が印加されるようになっている。エンドミル中間
品36は、アルコール、アルカリ洗剤などを媒介とする
超音波洗浄により、予め脱脂洗浄される。なお、図3の
プロセスガスは、アルゴン(Ar)ガス、窒素(N2 )
ガス、アセチレン(C2 H2 )ガス、メタン(CH4)
ガスなどである。
【0025】そして、このようなアークイオンプレーテ
ィング装置20によれば、図3(b)に示すように真空雰
囲気中で金属ターゲット24をカソード(陰極)とし
て、アノード(陽極)26との間でアーク放電(電流が
両極間の気体中を大きな密度で流れ、強い発熱と発光を
伴うもの)を起こすと、金属ターゲット24の表面上に
数μm〜十数μmの大きさの微小なアークスポットが形
成されるとともに、金属ターゲット24の表面上をラン
ダムに移動し、ターゲット金属が瞬時に蒸発すると同時
に金属イオン(+イオン)となって真空中に飛び出す。
また、金属ターゲット24に対向して設置されたエンド
ミル中間品36に負のバイアス電圧を印加すると、金属
ターゲット24から放出された金属イオンはエンドミル
中間品36の表面近傍で加速され、エンドミル中間品3
6の表面に高速でボンバード(衝突)される。このボン
バードによって、ダイヤモンド被膜16の表面が平滑化
され、目的とするエンドミル10が得られる。
ィング装置20によれば、図3(b)に示すように真空雰
囲気中で金属ターゲット24をカソード(陰極)とし
て、アノード(陽極)26との間でアーク放電(電流が
両極間の気体中を大きな密度で流れ、強い発熱と発光を
伴うもの)を起こすと、金属ターゲット24の表面上に
数μm〜十数μmの大きさの微小なアークスポットが形
成されるとともに、金属ターゲット24の表面上をラン
ダムに移動し、ターゲット金属が瞬時に蒸発すると同時
に金属イオン(+イオン)となって真空中に飛び出す。
また、金属ターゲット24に対向して設置されたエンド
ミル中間品36に負のバイアス電圧を印加すると、金属
ターゲット24から放出された金属イオンはエンドミル
中間品36の表面近傍で加速され、エンドミル中間品3
6の表面に高速でボンバード(衝突)される。このボン
バードによって、ダイヤモンド被膜16の表面が平滑化
され、目的とするエンドミル10が得られる。
【0026】上記金属ターゲット24としては、元素の
周期表において IIIa族から IIIb族の間に位置する金
属の何れかを主成分とするものが用いられ、例えばT
i、TiAl、V、Y、Al、およびCrの何れかを主
成分とするもの、或いはそれ等の複数を所定の割合で含
むものが好適に採用される。また、バイアス電源32の
負のバイアス電圧は、500V以上1500V以下の範
囲で設定される。なお、金属ターゲット24の代わり
に、アークイオンプレーティング装置20を用いてアー
ク放電させてダイヤモンド被膜16の表面を平滑化でき
るSiCなどの金属以外のターゲットを用いることもで
きる。
周期表において IIIa族から IIIb族の間に位置する金
属の何れかを主成分とするものが用いられ、例えばT
i、TiAl、V、Y、Al、およびCrの何れかを主
成分とするもの、或いはそれ等の複数を所定の割合で含
むものが好適に採用される。また、バイアス電源32の
負のバイアス電圧は、500V以上1500V以下の範
囲で設定される。なお、金属ターゲット24の代わり
に、アークイオンプレーティング装置20を用いてアー
ク放電させてダイヤモンド被膜16の表面を平滑化でき
るSiCなどの金属以外のターゲットを用いることもで
きる。
【0027】図4は、平滑化処理なし(ダイヤモンドコ
ーティングのみ)の試験品No1、金属ターゲット24と
してTiを用いて平滑化処理を行った試験品No2、金属
ターゲット24としてTiAlを用いて平滑化処理を行
った試験品No3、金属ターゲット24としてCrを用い
て平滑化処理を行った試験品No4、について、それぞれ
外周二番面、底刃二番面、溝すくい面の被膜表面粗さ
(粗さ曲線の最大高さ)Ry の測定結果である。また、
図5は、金属ターゲット24としてTiを用いた試験品
No2の平滑化処理前と処理後における切れ刃稜線部(3
50倍、1000倍)および外周二番面(1000倍)
の電子顕微鏡写真を縮小して示した図である。
ーティングのみ)の試験品No1、金属ターゲット24と
してTiを用いて平滑化処理を行った試験品No2、金属
ターゲット24としてTiAlを用いて平滑化処理を行
った試験品No3、金属ターゲット24としてCrを用い
て平滑化処理を行った試験品No4、について、それぞれ
外周二番面、底刃二番面、溝すくい面の被膜表面粗さ
(粗さ曲線の最大高さ)Ry の測定結果である。また、
図5は、金属ターゲット24としてTiを用いた試験品
No2の平滑化処理前と処理後における切れ刃稜線部(3
50倍、1000倍)および外周二番面(1000倍)
の電子顕微鏡写真を縮小して示した図である。
【0028】ここで、上記試験品No2〜4の平滑化処理
は、何れもチャンバ22内の圧力が1.33×8.5×
10-6Pa(パスカル)程度になるまで真空引きを行
い、ヒータ温度500℃で40分間予熱した後、金属タ
ーゲット24とアノード26との間でアーク放電させる
とともに負のバイアス電圧1000Vで120分間保持
してボンバード処理を行ったものであり、その後90分
間徐冷した後チャンバ22内に窒素ガスを導入して15
分保持した後、処理品をチャンバ22から取り出した。
は、何れもチャンバ22内の圧力が1.33×8.5×
10-6Pa(パスカル)程度になるまで真空引きを行
い、ヒータ温度500℃で40分間予熱した後、金属タ
ーゲット24とアノード26との間でアーク放電させる
とともに負のバイアス電圧1000Vで120分間保持
してボンバード処理を行ったものであり、その後90分
間徐冷した後チャンバ22内に窒素ガスを導入して15
分保持した後、処理品をチャンバ22から取り出した。
【0029】図4の測定結果から明らかなように、平滑
化処理なしの試験品No1では、例えば外周二番面の面粗
さRy が3.3μm程度であるのに対し、本発明が適用
された試験品No2〜4では、外周二番面の面粗さRy が
2.0μm程度以下で、面粗さRy が40%程度小さく
なるなど、ダイヤモンド被膜16の表面の平滑度が大幅
に向上する。
化処理なしの試験品No1では、例えば外周二番面の面粗
さRy が3.3μm程度であるのに対し、本発明が適用
された試験品No2〜4では、外周二番面の面粗さRy が
2.0μm程度以下で、面粗さRy が40%程度小さく
なるなど、ダイヤモンド被膜16の表面の平滑度が大幅
に向上する。
【0030】また、図6は、上記試験品No1〜4を用い
て、以下の切削条件で切削加工を行って被削材の面粗さ
(側面)を測定した結果である。試験品No1〜4は、何
れも図1に示すような4枚刃のねじれ刃エンドミルで、
外径寸法は14.5mmである。 (切削条件) 被削材:A7075(アルミニウム) 加工方法:側面 試験機械:横形マシニングセンタ 切削油剤:水溶性 切削速度:20000min-1 送り速度:2400mm/min 切込み:AD(軸方向深さ)20mm×RD(径方向深
さ)0.1mm
て、以下の切削条件で切削加工を行って被削材の面粗さ
(側面)を測定した結果である。試験品No1〜4は、何
れも図1に示すような4枚刃のねじれ刃エンドミルで、
外径寸法は14.5mmである。 (切削条件) 被削材:A7075(アルミニウム) 加工方法:側面 試験機械:横形マシニングセンタ 切削油剤:水溶性 切削速度:20000min-1 送り速度:2400mm/min 切込み:AD(軸方向深さ)20mm×RD(径方向深
さ)0.1mm
【0031】図6の試験結果から明らかなように、本発
明が適用された試験品No2〜4によれば、平滑化処理な
しの試験品No1に比較して、何れも被削面の面粗さが向
上する。なお、面粗さ「Rmax 」は、JIS−B060
1(1982)に規定の最大高さ(Rmax )のことで、
断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平均線に対
して平行な2直線で抜き取り部分を挟んだとき、この2
直線間の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定してこの
値をマイクロメートル(μm)で表したものである。
明が適用された試験品No2〜4によれば、平滑化処理な
しの試験品No1に比較して、何れも被削面の面粗さが向
上する。なお、面粗さ「Rmax 」は、JIS−B060
1(1982)に規定の最大高さ(Rmax )のことで、
断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平均線に対
して平行な2直線で抜き取り部分を挟んだとき、この2
直線間の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定してこの
値をマイクロメートル(μm)で表したものである。
【0032】このように本実施例のエンドミル10は、
マイクロ波プラズマCVD装置などを用いて工具母材1
2の刃部14の表面にダイヤモンド被膜16をコーティ
ングした後、アークイオンプレーティング装置20を用
いて、所定の金属ターゲット24をカソードとしてアー
ク放電させることによりその金属ターゲット24から金
属イオンを放出させるとともに、エンドミル中間品36
に負のバイアス電圧を印加することにより、その金属イ
オンをダイヤモンド被膜16の表面に高速でボンバード
させて平滑化するため、複雑な三次元形状を有する外周
刃14aや底刃14bの形状精度を維持しつつ高い精度
で平滑化でき、そのエンドミル10を用いて切削加工を
行った場合の被削面の面粗さが向上する。
マイクロ波プラズマCVD装置などを用いて工具母材1
2の刃部14の表面にダイヤモンド被膜16をコーティ
ングした後、アークイオンプレーティング装置20を用
いて、所定の金属ターゲット24をカソードとしてアー
ク放電させることによりその金属ターゲット24から金
属イオンを放出させるとともに、エンドミル中間品36
に負のバイアス電圧を印加することにより、その金属イ
オンをダイヤモンド被膜16の表面に高速でボンバード
させて平滑化するため、複雑な三次元形状を有する外周
刃14aや底刃14bの形状精度を維持しつつ高い精度
で平滑化でき、そのエンドミル10を用いて切削加工を
行った場合の被削面の面粗さが向上する。
【0033】また、アークイオンプレーティング装置2
0を用いているため、短時間で大量に平滑化処理を行う
ことが可能で、ダイヤモンド被膜16の表面の平滑度が
高いエンドミル10を効率良く製造できる。因みに、本
発明者等の実験によれば、シャンク径がφ6の場合には
チャンバ22内に840本セットして同時に平滑化処理
することが可能で、シャンク径がφ10の場合にはチャ
ンバ22内に520本セットして同時に平滑化処理する
ことが可能であり、何れの場合も所定の平滑度が得られ
るのに必要な処理時間、すなわち金属ターゲット24と
アノード26との間でアーク放電させるとともにエンド
ミル中間品36に負のバイアス電圧1000Vを印加す
る時間は、280分程度であった。
0を用いているため、短時間で大量に平滑化処理を行う
ことが可能で、ダイヤモンド被膜16の表面の平滑度が
高いエンドミル10を効率良く製造できる。因みに、本
発明者等の実験によれば、シャンク径がφ6の場合には
チャンバ22内に840本セットして同時に平滑化処理
することが可能で、シャンク径がφ10の場合にはチャ
ンバ22内に520本セットして同時に平滑化処理する
ことが可能であり、何れの場合も所定の平滑度が得られ
るのに必要な処理時間、すなわち金属ターゲット24と
アノード26との間でアーク放電させるとともにエンド
ミル中間品36に負のバイアス電圧1000Vを印加す
る時間は、280分程度であった。
【0034】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加
えた態様で実施することができる。
細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加
えた態様で実施することができる。
【図1】本発明方法に従って製造されたエンドミルを軸
心と直角方向から見た正面図である。
心と直角方向から見た正面図である。
【図2】図1のエンドミルの製造工程を説明する図であ
る。
る。
【図3】図2のステップS3の平滑化工程の処理内容を
説明する図で、(a) は平滑化処理を行うアークイオンプ
レーティング装置の模式図であり、(b) はそのアークイ
オンプレーティング装置の作動を説明する図である。
説明する図で、(a) は平滑化処理を行うアークイオンプ
レーティング装置の模式図であり、(b) はそのアークイ
オンプレーティング装置の作動を説明する図である。
【図4】本発明方法に従って平滑化処理を行った試験品
(No2〜4)の各部の表面粗さの測定結果で、平滑化処
理なしの場合(No1)と比較して示す図である。
(No2〜4)の各部の表面粗さの測定結果で、平滑化処
理なしの場合(No1)と比較して示す図である。
【図5】図4の試験品No2の平滑化処理前と処理後にお
ける切れ刃稜線部(350倍、1000倍)および外周
二番面(1000倍)の電子顕微鏡写真を縮小して示す
図である。
ける切れ刃稜線部(350倍、1000倍)および外周
二番面(1000倍)の電子顕微鏡写真を縮小して示す
図である。
【図6】図4の試験品(No1〜4)を用いて切削加工を
行った場合の被削面の面粗さの測定結果を示す図であ
る。
行った場合の被削面の面粗さの測定結果を示す図であ
る。
10:エンドミル(ダイヤモンド被覆部材、回転切削工
具) 12:工具母材(本体部材) 14a:外周
刃(切れ刃) 14b:底刃(切れ刃) 16:ダイヤモンド被膜 20:アークイオンプレー
ティング装置 24:金属ターゲット 36:エン
ドミル中間品 ステップS2:コーティング工程 ステップS3:平滑化工程
具) 12:工具母材(本体部材) 14a:外周
刃(切れ刃) 14b:底刃(切れ刃) 16:ダイヤモンド被膜 20:アークイオンプレー
ティング装置 24:金属ターゲット 36:エン
ドミル中間品 ステップS2:コーティング工程 ステップS3:平滑化工程
Claims (9)
- 【請求項1】 表面にダイヤモンド被膜がコーティング
されているダイヤモンド被覆部材の該ダイヤモンド被膜
の表面を平滑化する方法であって、 アークイオンプレーティング装置を用いて、所定のター
ゲットをカソードとしてアーク放電させることにより該
ターゲットから+イオンを放出させるとともに、前記ダ
イヤモンド被覆部材に負のバイアス電圧を印加すること
により、該+イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面に高
速で衝突させて平滑化することを特徴とするダイヤモン
ド被膜の平滑化方法。 - 【請求項2】 表面にダイヤモンド被膜がコーティング
されているダイヤモンド被覆部材の該ダイヤモンド被膜
の表面を平滑化する方法であって、 アークイオンプレーティング装置を用いて、所定の金属
ターゲットをカソードとしてアーク放電させることによ
り該金属ターゲットから金属イオンを放出させるととも
に、前記ダイヤモンド被覆部材に負のバイアス電圧を印
加することにより、該金属イオンを前記ダイヤモンド被
膜の表面に高速で衝突させて平滑化することを特徴とす
るダイヤモンド被膜の平滑化方法。 - 【請求項3】 前記金属ターゲットは、元素の周期表に
おいて IIIa族から IIIb族の間に位置する金属の何れ
かを主成分とするものであることを特徴とする請求項2
に記載のダイヤモンド被膜の平滑化方法。 - 【請求項4】 前記金属ターゲットは、Ti、TiA
l、V、Y、Al、およびCrの何れかを含むものであ
ることを特徴とする請求項3に記載のダイヤモンド被膜
の平滑化方法。 - 【請求項5】 前記負のバイアス電圧は、500V以上
1500V以下の範囲であることを特徴とする請求項1
〜4の何れか1項に記載のダイヤモンド被膜の平滑化方
法。 - 【請求項6】 所定の本体部材の表面にダイヤモンド被
膜がコーティングされているダイヤモンド被覆部材の製
造方法であって、 前記本体部材の表面をダイヤモンド被膜で被覆するコー
ティング工程と、 アークイオンプレーティング装置を用いて、所定のター
ゲットをカソードとしてアーク放電させることにより該
ターゲットから+イオンを放出させるとともに、前記本
体部材に負のバイアス電圧を印加することにより、該+
イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面に高速で衝突させ
て平滑化する平滑化工程と、 を有することを特徴とするダイヤモンド被覆部材の製造
方法。 - 【請求項7】 所定の本体部材の表面にダイヤモンド被
膜がコーティングされているダイヤモンド被覆部材の製
造方法であって、 前記本体部材の表面をダイヤモンド被膜で被覆するコー
ティング工程と、 アークイオンプレーティング装置を用いて、所定の金属
ターゲットをカソードとしてアーク放電させることによ
り該金属ターゲットから金属イオンを放出させるととも
に、前記本体部材に負のバイアス電圧を印加することに
より、該金属イオンを前記ダイヤモンド被膜の表面に高
速で衝突させて平滑化する平滑化工程と、 を有することを特徴とするダイヤモンド被覆部材の製造
方法。 - 【請求項8】 前記平滑化工程は、請求項3〜5の何れ
か1項に記載のダイヤモンド被膜の平滑化方法で平滑化
処理を行うものであることを特徴とする請求項7に記載
のダイヤモンド被覆部材の製造方法。 - 【請求項9】 前記ダイヤモンド被覆部材は、三次元形
状の切れ刃を有して軸心まわりに回転駆動されることに
より切削加工を行う回転切削工具であることを特徴とす
る請求項6〜8の何れか1項に記載のダイヤモンド被覆
部材の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001196701A JP2002187793A (ja) | 2000-10-11 | 2001-06-28 | ダイヤモンド被膜の平滑化方法、およびダイヤモンド被覆部材の製造方法 |
US09/927,337 US6517688B2 (en) | 2000-10-11 | 2001-08-13 | Method of smoothing diamond coating, and method of manufacturing diamond-coated body |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000310259 | 2000-10-11 | ||
JP2000-310259 | 2000-10-11 | ||
JP2001196701A JP2002187793A (ja) | 2000-10-11 | 2001-06-28 | ダイヤモンド被膜の平滑化方法、およびダイヤモンド被覆部材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002187793A true JP2002187793A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=26601849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001196701A Pending JP2002187793A (ja) | 2000-10-11 | 2001-06-28 | ダイヤモンド被膜の平滑化方法、およびダイヤモンド被覆部材の製造方法 |
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Country | Link |
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US (1) | US6517688B2 (ja) |
JP (1) | JP2002187793A (ja) |
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US11642730B2 (en) | 2016-04-25 | 2023-05-09 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
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US20050181239A1 (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-18 | Seagate Technology Llc | Granular magnetic recording media with improved corrosion resistance by pre-carbon overcoat ion etching |
US9997338B2 (en) * | 2005-03-24 | 2018-06-12 | Oerlikon Surface Solutions Ag, Pfäffikon | Method for operating a pulsed arc source |
US20060219325A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-05 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method for producing alpha-alumina layer-formed member and surface treatment |
US7691499B2 (en) * | 2006-04-21 | 2010-04-06 | Seagate Technology Llc | Corrosion-resistant granular magnetic media with improved recording performance and methods of manufacturing same |
US20090136308A1 (en) * | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Tdy Industries, Inc. | Rotary Burr Comprising Cemented Carbide |
CN101934400B (zh) * | 2010-09-26 | 2011-11-02 | 南京航空航天大学 | 一种可修复式铣刀及一体化修复装置 |
US9159353B2 (en) * | 2012-05-16 | 2015-10-13 | HGST Netherlands B.V. | Plasma polish for magnetic recording media |
CN104294272A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-21 | 江苏大学 | 一种提高硬质合金刀具表面金刚石涂层附着力的方法 |
US9643282B2 (en) * | 2014-10-17 | 2017-05-09 | Kennametal Inc. | Micro end mill and method of manufacturing same |
US10125782B2 (en) | 2014-12-17 | 2018-11-13 | Envaerospace Inc. | Conditioning method of gas turbine engine components for increasing fuel efficiency |
DE102015222491B4 (de) * | 2015-11-13 | 2023-03-23 | Kennametal Inc. | Schneidwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung |
US10245686B2 (en) | 2016-11-03 | 2019-04-02 | Envaerospace Inc. | Conditioning method of gas turbine engine components for aerodynamic noise reduction |
US9940963B1 (en) | 2016-11-17 | 2018-04-10 | Western Digital Technologies, Inc. | Magnetic media with atom implanted magnetic layer |
CN106591785B (zh) * | 2016-12-22 | 2019-03-01 | 中国南方航空工业(集团)有限公司 | 真空电弧离子镀膜方法 |
WO2021080701A1 (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | Applied Materials, Inc. | Method for depositing high quality pvd films |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2519037B2 (ja) | 1986-07-11 | 1996-07-31 | 京セラ株式会社 | ダイヤモンド被覆切削工具の製造方法 |
-
2001
- 2001-06-28 JP JP2001196701A patent/JP2002187793A/ja active Pending
- 2001-08-13 US US09/927,337 patent/US6517688B2/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|---|---|---|
US11642730B2 (en) | 2016-04-25 | 2023-05-09 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
CN107604325A (zh) * | 2017-09-04 | 2018-01-19 | 苏州云舒新材料科技有限公司 | 一种散热类金刚石薄膜材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020040848A1 (en) | 2002-04-11 |
US6517688B2 (en) | 2003-02-11 |
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