JP2849867B2 - コーティング工具の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コーティング用工具の製造方法に関し、詳
細には、フライス工具等のように各コーナー部に刃先が
形成された複数の刃先を有する切削工具の作成において
その母材の表面に硬質膜を物理蒸着法により被着形成す
る場合における工具母材の支持方法を改善した量産性に
優れた製造方法に関するものである。

（従来技術） 近年、切削工具として超硬合金からなる母材表面に、
化学気相成長法により耐摩耗性に優れた硬質膜を被着形
成した、コーティング工具が知られている。具体的に
は、WC、TiC、TiCN等を主成分とする硬質相と、CoやNi
の結合相とからなる超硬合金あるいはサーメットの母材
表面に、TiやTa等の周期律表第IV a、V a族の炭化物、
窒化物、炭窒化物あるいはAl₂O₃等の硬質膜を減圧又は
常圧での熱CVD法や、高周波やマイクロ波等によるプラ
ズマCVD法により形成するか、または反応性蒸着法やイ
オンプレーティング法、スパッタリング法等により形成
する方法等が提案されている。

一方、切削工具は、その使用方法の違いによりその工
具形状も様々であるが、旋削用、フライス用としては、
従来より、多角形状のコーナー部に刃先が形成された切
削工具が用いられている。

これらの切削工具のうち、旋削用等の工具には硬質膜
形成方法としてCVD法が一般的に採用されるが、フライ
ス用工具に対しては被膜および母材の高強度が要求され
るため主として物理的蒸着法が採用されている。

そこで、物理的蒸着法の１つであるイオンプレーティ
ング法による従来の製造方法ついて第５図をもとに説明
する。

第５図によれば、反応炉11内には、被着される硬質膜
の金属成分からなる蒸着源12が配置され、該蒸着源12に
対して照射され蒸着源の金属をイオン化するための電子
銃又はプラズマ銃13、ならびに蒸着源12の対向する位置
に複数の工具母材14が設置されている。このような装置
により蒸着源12に対して電子線を照射し金属成分をイオ
ン化するとともに反応炉内に所定の非金属元素を含む反
応ガスを導入することにより工具母材14の表面でイオン
化された金属元素と非金属元素、例えば炭素、窒素、酸
素等が反応し硬質膜が形成される。

この時、工具母材は、その量産性を高めるために反応
炉内に複数の母材が配置されるが、これら母材の支持
は、第５図に示すように支持手段15により個々にネジ止
めして固定する方法が一般的である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のようなネジ止めによる母材支持
方法は、いずれも母材個々に対して行う必要があり、ネ
ジ止め自体の作業が煩雑であり量産的でない。しかも母
材の表面にネジにより傷が残り、しかもコーティングさ
れない部分が残るという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、このような物理蒸着法により硬質膜を
形成する際の母材の支持方法について検討したところ、
母材の中央に貫通孔を形成するとともにこの貫通孔に挿
入し母材を懸架支持する方法を採用することにより、母
材の取付けおよびコーティング後の取り外しが非常に簡
単にできるとともに、反応炉内への取付け数を増加する
ことができ、これにより量産性を大きく向上できること
を知見した。

即ち、本発明は、反応炉内の蒸着源と対向する位置
に、略中央部に貫通孔が設けられた複数の切削工具母材
を該貫通孔に支持棒を挿入してそれぞれ懸架支持させ
て、物理蒸着法によって前記複数の母材の表面全部に同
時に硬質膜を形成することを特徴とするものである。

（実施例） 以下、本発明を第１図乃至第４図を基に説明する。

本発明における製造方法は、イオンプレーティング法
や、スパッタリング法、活性化反応蒸着法等の物理的蒸
着法により硬質膜を工具母材表面にコーティングする方
法に係わるものである。そこで第１図に本発明の製造方
法に用いられるコーティング装置の概略配置図を示し
た。第１図によれば、反応炉１内には、工具母材の表面
に被着形成しようとする化合物の金属成分からなる蒸着
源２と、その蒸着源２からこの金属成分を蒸発させるた
めの、例えば電子銃３とを具備し、さらにこの蒸着源１
の対向する位置には、複数の工具母材４を支持するため
の支持手段５が設置されている。本発明における大きな
特徴は、工具母材の支持方法を示す第２図から明らかな
ように、硬質相を被着形成しようとする工具母材４の略
中央部に貫通孔６を形成すること、さらに、前記支持手
段５として第２図に示すように前記工具母材４の貫通孔
６に挿入され母材を懸架することのできる支持棒７を形
成し、コーティング時に工具母材を単に支持棒７に懸架
支持させる点にある。具体的には、第１図に示すように
支持手段５の周囲に、複数の支持棒７を形成し、この複
数の支持棒７に複数の工具母材を懸架することにより同
時に多くの母材にコーティングすることができる。

一般に切削工具の一部において、その中央部に貫通孔
が形成された工具も存在するが、それらの貫通孔は切削
時にその工具をホルダー等にネジにより固定するための
ネジ穴であり、本発明の構成とはその目的自体相違する
ものである。

また、前記貫通孔２により母材を懸架支持する他の方
法としては、第３図に示すように、鉤状の支持棒８によ
り懸架するか、または第４図に示すように長尺状の支持
棒９を各母材の貫通孔６に通すことにより複数の母材を
懸架支持することもできる。

また、本発明によれば、支持手段５により懸架支持さ
れた複数の工具母材の表面に均一に硬質膜を被着形成す
るために、支持手段５自体を自転させることが望まし
く、さらには前記自転に加え、支持手段５を蒸着源２の
周囲を公転させることがより好ましい。これにより、母
材の懸架位置や反応炉内での位置に係わらず、すべての
母材表面に均一な硬質膜を形成することができる。

なお、本発明において、用いられる物理的蒸着方法と
しては、イオンプレーティング法、スパッタリング法、
活性化反応蒸着法、ICB法が挙げられる。

また、工具母材に形成される貫通孔の大きさは反応炉
内に設けられた支持手段の大きさにもよるが、工具母材
自体の強度の点から考慮すると、貫通孔の直径は母材最
短刃先長さの50％以下、例えば、図面に示すような四角
形状のフライス工具においては四角形の一辺の長さの50
％以下であることが望ましい。これは50％を越えると工
具自体の強度が弱くなり、切削中に割れ等が生じ、寿命
が短くなるためである。

（作 用） 本発明によれば、硬質膜のコーティング処理を行う場
合、第１図に示したように工具母材を単に、前述した支
持棒６、７、８、９に懸けることにより母材を支持する
ことができる。よって、これまで工具母材を保持手段に
対してネジ止め支持や接着材による固定等の煩雑な支持
作業や終了後の取り外し作業が極めて簡略化されること
により量産時の効率を大きく向上することができ、しか
も反応炉内への工具母材の設置数もその保持手段が非常
に簡略化されるためにこれまで以上の多くの工具母材を
配置することができる。

さらにこの方法によれば、従来のように硬質膜の一部
未形成部分等がなく、工具母材の表面全部に硬質膜を形
成することができる。

（発明の効果） 本発明は、叙上のように、特にフライス用として物理
的蒸着によりコーティング工具を作成する際の反応炉内
への支持方法が簡略化されることにより取付け時間が短
縮されるとともに反応炉内への母材の配置数も増加でき
ることからその量産性を高めることができ、それにより
コーティング工具のコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法における一実施例を説明す
るための概略配置図、第２図は本発明の製造方法におけ
る工具母材の支持方法を示す図、第３図および第４図は
同様に工具母材の他の支持方法を示す図、第５図は従来
の製造方法を説明すための概略配置図である。 １……反応炉、２……蒸着源 ３……電子銃、４……工具母材 ５……支持手段、６……貫通孔 7,8,9……支持棒

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応炉内の蒸着源と対向する位置に、略中
   央部に貫通孔が設けられた複数の切削工具母材を該貫通
   孔に支持棒を挿入してそれぞれ懸架支持させて、物理蒸
   着法によって前記複数の母材の表面全部に同時に硬質膜
   を形成することを特徴とするコーティング工具の製造方
   法。