JPS61136747A - 切削工具保持部の表面処理方法 - Google Patents
切削工具保持部の表面処理方法Info
- Publication number
- JPS61136747A JPS61136747A JP25723684A JP25723684A JPS61136747A JP S61136747 A JPS61136747 A JP S61136747A JP 25723684 A JP25723684 A JP 25723684A JP 25723684 A JP25723684 A JP 25723684A JP S61136747 A JPS61136747 A JP S61136747A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- evaporation
- titanium
- main shaft
- tool holder
- spindle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Gripping On Spindles (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、工作機械の主軸および工具ホルダーの工具保
持部表面に耐摩耗性および耐蝕性の超硬金属化合物の被
ａＷｇをイオンプレーティング処理により形成する方法
に関する。
持部表面に耐摩耗性および耐蝕性の超硬金属化合物の被
ａＷｇをイオンプレーティング処理により形成する方法
に関する。
従来技術
従来の工作機械の主軸は、特殊鋼を使用し、それの先端
にテーパ孔を加工し、その表面を焼入れし、かつ焼戻し
をした後に、その外径および内径を研削加工によって仕
上げられる。この主軸のテーパ孔に、エンドミルなどを
把持した工具ホルダーを装着し、切削加工を行うと、工
具ホルダーの円錐面、または主軸の保持面にフレノチン
グ（微動）摩耗、およびそのときの酸化による赤錆が発
生する。工作機械の使用時間が長期に及ぶと、上記フレ
ッチング摩耗が進行し、主軸と工具ホルダーとのはまり
合い部分の形状が悪化するため、切削時の加工精度が低
下することになる。
にテーパ孔を加工し、その表面を焼入れし、かつ焼戻し
をした後に、その外径および内径を研削加工によって仕
上げられる。この主軸のテーパ孔に、エンドミルなどを
把持した工具ホルダーを装着し、切削加工を行うと、工
具ホルダーの円錐面、または主軸の保持面にフレノチン
グ（微動）摩耗、およびそのときの酸化による赤錆が発
生する。工作機械の使用時間が長期に及ぶと、上記フレ
ッチング摩耗が進行し、主軸と工具ホルダーとのはまり
合い部分の形状が悪化するため、切削時の加工精度が低
下することになる。
このようなフレッチング現象は、それらの表面に硬質金
属化合物の被膜層を形成し１、その表面に耐摩耗性およ
び耐蝕性を持たせることによっである程度防止できる。
属化合物の被膜層を形成し１、その表面に耐摩耗性およ
び耐蝕性を持たせることによっである程度防止できる。
しかし、このような硬質金属化合物の被膜層の形成時に
、工具ホルダーや主軸に高い温度の熱が加えられるため
、それらの工具ホルダーや主軸の材料に熱的な変形が発
生し、それが部品の加工精度を逆に低下させる原因とな
っている。
、工具ホルダーや主軸に高い温度の熱が加えられるため
、それらの工具ホルダーや主軸の材料に熱的な変形が発
生し、それが部品の加工精度を逆に低下させる原因とな
っている。
例えばプラズマ溶射による形成方法では、溶射金属が融
点まで加熱されるため、工具ホルダーまたは主軸の表面
の金属層が焼き戻されてしまう。
点まで加熱されるため、工具ホルダーまたは主軸の表面
の金属層が焼き戻されてしまう。
またこのプラズマ溶射法では、適切な厚みでの均一な被
膜層の形成が困難であるため、５０μｍ以上の蒸着層を
形成した後、再び１〜１０μｍの膜厚にするための研削
作業が必要となる他、蒸着前に工具ホルダーまたは主軸
の表面に機械的なエツチングが必要となる。
膜層の形成が困難であるため、５０μｍ以上の蒸着層を
形成した後、再び１〜１０μｍの膜厚にするための研削
作業が必要となる他、蒸着前に工具ホルダーまたは主軸
の表面に機械的なエツチングが必要となる。
一方、上記のようなフレッチング現象は、発明者の実験
によると、主軸のテーパ孔の開口端側およびそれと対応
する工具ホルダーの外周面で局部的に生じやすい。この
原因は、主軸の開口端側での剛性が相対的に低く、工具
ホルダーの装着時に主軸の開口端側に隙間が形成される
からと推測される。
によると、主軸のテーパ孔の開口端側およびそれと対応
する工具ホルダーの外周面で局部的に生じやすい。この
原因は、主軸の開口端側での剛性が相対的に低く、工具
ホルダーの装着時に主軸の開口端側に隙間が形成される
からと推測される。
すなわち、第１図に示すように、主軸Ｉに工具ホルダー
２が装着されたとき、その軸線方向の保持力および切削
時における軸線方向の変動荷重の和の作用力Ｆによって
、主軸１の開口端側で、主軸１が拡径方向に変形し、そ
の結果その部分に隙間が形成される。このため、切削加
工時の微少振動によって、主軸１と工具ホルダー２との
間に接線方向の振動荷重が作用すると、第２図のように
、主軸１と工具ホルダー２との接触面に固着域Ａと滑り
域Ｂとが発生する。そして、この滑り域Ｂは、主軸１と
工具ホルダー２との接触圧の低い部分であり、粗い表面
で相対的な漬りを起こすため、これがフレソチング現象
の主要な原因となっている。
２が装着されたとき、その軸線方向の保持力および切削
時における軸線方向の変動荷重の和の作用力Ｆによって
、主軸１の開口端側で、主軸１が拡径方向に変形し、そ
の結果その部分に隙間が形成される。このため、切削加
工時の微少振動によって、主軸１と工具ホルダー２との
間に接線方向の振動荷重が作用すると、第２図のように
、主軸１と工具ホルダー２との接触面に固着域Ａと滑り
域Ｂとが発生する。そして、この滑り域Ｂは、主軸１と
工具ホルダー２との接触圧の低い部分であり、粗い表面
で相対的な漬りを起こすため、これがフレソチング現象
の主要な原因となっている。
したがって、フレッチング現象は、この滑り域Ｂでの隙
間の発生を防止し、相対滑り部分の耐摩耗性および耐蝕
性を高めることによって有効に防止できる。
間の発生を防止し、相対滑り部分の耐摩耗性および耐蝕
性を高めることによって有効に防止できる。
発明の目的
ここに本発明の目的は主軸、または工具ホルダーの表面
に熱的な変形を与えない状態で、フレソチングの防止に
有効な金属としての窒化チタンあるいは炭化チタン、お
よびクロム、けい素、ジルコニウム、ハフニウムの窒化
物または炭化物（以 ・下チタン化合物等という）被
覆層を形成することである。
に熱的な変形を与えない状態で、フレソチングの防止に
有効な金属としての窒化チタンあるいは炭化チタン、お
よびクロム、けい素、ジルコニウム、ハフニウムの窒化
物または炭化物（以 ・下チタン化合物等という）被
覆層を形成することである。
発明の概要
そこで、本発明は、工作機械の主軸の保持面あるいは工
具ホルダーの円錐面、またはそれらの両方の保持面およ
び円錐面に、物理的蒸着処理すなわちイオンプレーティ
ング処理を利用し、金属化合物すなわちチタン化合物等
の被覆膜を主軸の開口端側で厚く形成し、これによって
フレッチング現象の発生しやすい部分に耐摩耗性および
耐蝕性を持たせ、フレッチング現象を有効に防止するよ
うにしている。このイオンプレーティング処理では、被
加工物の温度が高速度鋼焼戻し温度以下例えば５００℃
以下で蒸着できるから、その加工処理後においても、材
料の熱的変形が現れず、したがって加工精度が高められ
る。
具ホルダーの円錐面、またはそれらの両方の保持面およ
び円錐面に、物理的蒸着処理すなわちイオンプレーティ
ング処理を利用し、金属化合物すなわちチタン化合物等
の被覆膜を主軸の開口端側で厚く形成し、これによって
フレッチング現象の発生しやすい部分に耐摩耗性および
耐蝕性を持たせ、フレッチング現象を有効に防止するよ
うにしている。このイオンプレーティング処理では、被
加工物の温度が高速度鋼焼戻し温度以下例えば５００℃
以下で蒸着できるから、その加工処理後においても、材
料の熱的変形が現れず、したがって加工精度が高められ
る。
処理対象の構成
以下、処理対象の構成を図面に基づいて具体的に説明す
る。
る。
まず、第３図は、主軸１を示しており、また第４図は、
工具ホルダー２を示している。上記工具ホルダー２は、
先端で切削工具３を保持している。
工具ホルダー２を示している。上記工具ホルダー２は、
先端で切削工具３を保持している。
この切削工具３が主軸ｌのテーパ孔４に装着され、その
キー９から主軸１の回転を受けて、被加工物に切削加工
を行うとき、主軸１のテーパ孔４の保持面５と工具ホル
ダー２の円錐面６との間に微少振動の交番荷重が発生す
る。この結果、既述のように、円錐面状の保持面５と円
錐面６との接触面に固着域Ａと滑り域Ｂとが発生し、そ
の滑り域Ｂの部分すなわら主軸１のテーパ孔４の開口端
側にフレッチング現象が発生し、またそれによる酸化現
象によって赤錆が発生する。
キー９から主軸１の回転を受けて、被加工物に切削加工
を行うとき、主軸１のテーパ孔４の保持面５と工具ホル
ダー２の円錐面６との間に微少振動の交番荷重が発生す
る。この結果、既述のように、円錐面状の保持面５と円
錐面６との接触面に固着域Ａと滑り域Ｂとが発生し、そ
の滑り域Ｂの部分すなわら主軸１のテーパ孔４の開口端
側にフレッチング現象が発生し、またそれによる酸化現
象によって赤錆が発生する。
そこで、本発明は、第３図および第４図に示すように、
前加工の段階で、工具保持部としての保持面５の円錐の
頂角θ１を最終の頂角θよりも大きく、また、工具保持
部としての円錐面６の頂角θ２を最終の頂角θよりも小
さく設定することにより、主軸１のテーパ孔４に工具ホ
ルダー２を装着したとき、主軸１の開口端側で大きな隙
間を形成し、この隙間を埋める厚さのチタン化合物の被
覆層７．８を保持面５および円錐面６に形成している。
前加工の段階で、工具保持部としての保持面５の円錐の
頂角θ１を最終の頂角θよりも大きく、また、工具保持
部としての円錐面６の頂角θ２を最終の頂角θよりも小
さく設定することにより、主軸１のテーパ孔４に工具ホ
ルダー２を装着したとき、主軸１の開口端側で大きな隙
間を形成し、この隙間を埋める厚さのチタン化合物の被
覆層７．８を保持面５および円錐面６に形成している。
したがって、このチタン化合物の被覆層７．８は、主軸
１の開口端側で厚く、換言すると、工具ホルダー２のテ
ーパの裾部分、つまり滑り域Ｂで厚くなっている。この
ようにして、フレフチング現象の起きやすい部分での面
がチタン化合物等の被覆層７．８によって強化される。
１の開口端側で厚く、換言すると、工具ホルダー２のテ
ーパの裾部分、つまり滑り域Ｂで厚くなっている。この
ようにして、フレフチング現象の起きやすい部分での面
がチタン化合物等の被覆層７．８によって強化される。
本発明の表面処理方法
次に、第５図は、イオンプレーティング処理による本発
明の表面処理方法を示している。
明の表面処理方法を示している。
真空容器１０の内部に窒素１１が送り込まれる。
そして陽極側の蒸発容器１２の内部に蒸着物質としての
チタン１３が置かれている。一方、カソードガン１４に
よって、熱電子ビーム１５がチタン１３に向けて発射さ
れる。
チタン１３が置かれている。一方、カソードガン１４に
よって、熱電子ビーム１５がチタン１３に向けて発射さ
れる。
そして、陰極側の保持具１６に被処理物として例えば主
軸ｌがテーパ孔４を下向きにして、しかもその軸線を蒸
発容器１０の中心線、つまりチタン１３の蒸発中心と一
致した状態で保持具１６で保持されている。そして、こ
の保持具１６と上記蒸発容器１２との間に高い電圧が電
源１７により印加される。なお、カソードガン１４に別
に電源１８が接続されている。
軸ｌがテーパ孔４を下向きにして、しかもその軸線を蒸
発容器１０の中心線、つまりチタン１３の蒸発中心と一
致した状態で保持具１６で保持されている。そして、こ
の保持具１６と上記蒸発容器１２との間に高い電圧が電
源１７により印加される。なお、カソードガン１４に別
に電源１８が接続されている。
真空容器１０の内部で陽極側の蒸発容器１２と、陰極側
の保持具１６との間でグロー放電（プラズマ）が発生し
、熱電子ビーム１５がチタン１３を蒸発させる。蒸発後
のチタン１３の原子は、このグロー放電領域を通過する
間に窒素１１とともにイオン化され、陰極側の主軸１の
負の電圧によって加速され、高い運動エネルギーで被処
理物としての主軸ｌに衝突し、その表面に窒化チタンと
して蒸着する。このとき、被処理物は、アルゴンイオン
の衝突を同時に受けてスパッタエツチングの状態となる
ので、その表面時にテーパ孔４では、清浄化されながら
強い密着力で蒸着膜、つまり被覆層７が形成される。
の保持具１６との間でグロー放電（プラズマ）が発生し
、熱電子ビーム１５がチタン１３を蒸発させる。蒸発後
のチタン１３の原子は、このグロー放電領域を通過する
間に窒素１１とともにイオン化され、陰極側の主軸１の
負の電圧によって加速され、高い運動エネルギーで被処
理物としての主軸ｌに衝突し、その表面に窒化チタンと
して蒸着する。このとき、被処理物は、アルゴンイオン
の衝突を同時に受けてスパッタエツチングの状態となる
ので、その表面時にテーパ孔４では、清浄化されながら
強い密着力で蒸着膜、つまり被覆層７が形成される。
特に、蒸着容器１２と被処理物としての主軸１が同一軸
線上に位置しており、かつ保持面５の開口端側か蒸着物
質のチタン１３に最も近い位置に配置されているため、
その部分での蒸着層の厚みが厚く、遠ざかるにしたがっ
て次第に薄くなっている。この結果、被膜層７は、１〜
１０μｍの範囲で、前記隙間を埋める厚さに形成される
。このようなイオンプレーティング処理では、いわゆる
低温処理であるから、この処理後において被処理物に熱
的な変形や歪が発生せず、したがって熱的に安定化して
いる。
線上に位置しており、かつ保持面５の開口端側か蒸着物
質のチタン１３に最も近い位置に配置されているため、
その部分での蒸着層の厚みが厚く、遠ざかるにしたがっ
て次第に薄くなっている。この結果、被膜層７は、１〜
１０μｍの範囲で、前記隙間を埋める厚さに形成される
。このようなイオンプレーティング処理では、いわゆる
低温処理であるから、この処理後において被処理物に熱
的な変形や歪が発生せず、したがって熱的に安定化して
いる。
なお、工具ホルダー２についても、同様な処理が行われ
る。
る。
また、このような被覆層７．８は、主軸１および工具ホ
ルダー２の少な（とも一方のみ形成してあれば、十分効
果を発揮する。
ルダー２の少な（とも一方のみ形成してあれば、十分効
果を発揮する。
発明の効果
本発明では、下記の効果が得られる。
まず、イオンプレーティング処理が低い処理温度で実施
できるから、処理後の主軸や工具ホルダーに熱的変形や
熱的応力歪などが残らず、熱的変形が最小に抑えられる
。
できるから、処理後の主軸や工具ホルダーに熱的変形や
熱的応力歪などが残らず、熱的変形が最小に抑えられる
。
また、このイオンプレーティング処理では、蒸着物質の
運動エネルギーが他の蒸着手段に比較して、高いため、
耐摩耗性および耐蝕性に優れた安定な硬質被５！、層が
強い結合力のちとに形成できる。
運動エネルギーが他の蒸着手段に比較して、高いため、
耐摩耗性および耐蝕性に優れた安定な硬質被５！、層が
強い結合力のちとに形成できる。
特に、蒸発物質としてのチタン等の金属の蒸発中心と被
処理物すなわち主軸または工具ホルダーの中心線とが一
致した状態で、蒸着処理が行われるため、同じ距離の部
分で被覆層が均一な厚さとなり、また蒸着物質に最も近
い部分、すなわちフレッチング現象の起きやすい部分で
厚い被膜が形成され、距離が離れるにしたがって反比例
的に薄く形成されるため、フレッチング現象の最大の原
°因となる微少振動による滑り部分がより一層強化され
る。
処理物すなわち主軸または工具ホルダーの中心線とが一
致した状態で、蒸着処理が行われるため、同じ距離の部
分で被覆層が均一な厚さとなり、また蒸着物質に最も近
い部分、すなわちフレッチング現象の起きやすい部分で
厚い被膜が形成され、距離が離れるにしたがって反比例
的に薄く形成されるため、フレッチング現象の最大の原
°因となる微少振動による滑り部分がより一層強化され
る。
第１図は従来の主軸と工具ホルダーとのはまり合い部分
を示す一部の断面図、第２図は主軸と工具ホルダーとの
はまり合い面を示す拡大断面図、第３図は本発明の処理
方法による主軸の断面図、第４図は同じく本発明の処理
方法による工具ホルダーの一部破断側断面図、第５図は
イオンプレーティング処理用の装置の概略的断面図であ
る。 ■・・主軸、２・・工具ホルダー３・・切削工具、４・
・テーパ孔、５・・保持面、６・・円錐面、７．８・・
被５を層。
を示す一部の断面図、第２図は主軸と工具ホルダーとの
はまり合い面を示す拡大断面図、第３図は本発明の処理
方法による主軸の断面図、第４図は同じく本発明の処理
方法による工具ホルダーの一部破断側断面図、第５図は
イオンプレーティング処理用の装置の概略的断面図であ
る。 ■・・主軸、２・・工具ホルダー３・・切削工具、４・
・テーパ孔、５・・保持面、６・・円錐面、７．８・・
被５を層。
Claims (1)
- 真空内で被処理物としての主軸または工具ホルダーの軸
線を蒸着物質としてのチタン等の蒸発中心と一致させた
状態で、イオンプレーティング処理により上記被処理物
の切削工具保持部の表面にチタン化合物等の金属被覆層
を蒸着させることを特徴とする切削工具保持部の表面処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25723684A JPS61136747A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 切削工具保持部の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25723684A JPS61136747A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 切削工具保持部の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61136747A true JPS61136747A (ja) | 1986-06-24 |
Family
ID=17303571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25723684A Pending JPS61136747A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 切削工具保持部の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61136747A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021468A1 (en) * | 1991-05-03 | 1992-12-10 | Daniels Edward J | Tool holder |
| JP2008509864A (ja) * | 2004-08-19 | 2008-04-03 | ファーマケミー ビー ヴイ | 保護バイアルおよびそれを製造する方法 |
-
1984
- 1984-12-04 JP JP25723684A patent/JPS61136747A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021468A1 (en) * | 1991-05-03 | 1992-12-10 | Daniels Edward J | Tool holder |
| JP2008509864A (ja) * | 2004-08-19 | 2008-04-03 | ファーマケミー ビー ヴイ | 保護バイアルおよびそれを製造する方法 |
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