(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着室内においてドリルを支持しドリルの先端にセラミックコーティングを施す際に用いるドリルのホルダであって、
前記ホルダは、コーティングが施される先端を延出させてドリルが挿通されるアレイ状に形成された孔が形成されている少なくとも一つの外壁と、
前記アレイ状に孔が形成された外壁と離間してホルダの内側に配置され、ドリルを互いに平行に支持するため、前記アレイ状に形成された孔と対応する配置に前記ドリルが挿通される孔が形成された内壁と、
前記内壁のさらに内側に配置され、前記外壁から前記ドリルの先端が同じ長さに突出するように位置決めする、ドリルのストッパ手段としての後壁とを備え、
前記外壁よりも内側に位置する前記ドリルの部分が、外部からシールドされるとともに、前記ホルダ内においてガスが流通されて冷却されることを特徴とするドリルのホルダ。
【請求項２】
外形が多角形に形成され、少なくとも一つの前記外壁が前記外形の１面を形成することを特徴とする請求項１記載のホルダ。
【請求項３】
外形が六角形に形成され、ドリルが挿通されるアレイ状の孔が形成された前記外壁が周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項２記載のホルダ。
【請求項４】
前記ホルダの内部を上方からシールドする蓋を設け、該蓋には前記ホルダの内側と外側との間のガスの流通を許容する流路が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のホルダ。
【請求項５】
前記ホルダと同一の外形形状を有する第２のホルダを前記ホルダの上に積み上げる手段として、前記外壁の基部の外側面に沿ってフランジが延設され、該フランジの内面と前記外壁の下縁とにより、下段のホルダの上縁が載る肩部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のホルダ。
【請求項６】
ドリルを支持したホルダをコーティング用の蒸着室内に配置し、前記ホルダから突出する前記ドリルの先端にコーティングを施すドリルのコーティング方法であって、
前記ホルダは、
前記ホルダは、コーティングが施される先端を延出させてドリルが挿通されるアレイ状に形成された孔が形成されている少なくとも一つの外壁と、
前記アレイ状に孔が形成された外壁と離間してホルダの内側に配置され、ドリルを互いに平行に支持するため、前記アレイ状に形成された孔と対応する配置に前記ドリルが挿通される孔が形成された内壁と、
前記内壁のさらに内側に配置され、前記外壁から前記ドリルの先端が同じ長さに突出するように位置決めする、ドリルのストッパ手段としての後壁とを備え、
少なくとも処理工程の一部において、前記ドリルが装着されたホルダを蒸着室内において回転させて各ドリルの先端をコーティングし、
コーティング終了後に、ガスを前記ホルダの中空内部を通過するよう蒸着室内に流入させて循環させることを特徴とするドリルのコーティング方法。
【請求項７】
外形が六角形に形成され、ドリルが挿通されるアレイ状の孔が形成された前記外壁が周方向に交互に配置されているホルダを使用することを特徴とする請求項６記載のドリルのコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルの製造に関し、特にドリルにセラミックコーティング等のコーティングを施す際に用いるドリルのホルダ及びドリルのコーティング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および解決しようとする課題】
脆弱性または切削性を向上させるために、窒化チタン、窒化アルミチタン等のセラミックにより高速度鋼ドリルの先端や溝をコーティングすることが知られている。しかしながら、このコーティングを施すことにより、ドリルの製造コストがかなり高くなってしまう。
【０００３】
コーティングをドリルの先端とその直ぐ後方の範囲に限定することでコストを下げることは可能であり、コーティング材は重要であるものの、コーティング材のコストはトータルコストからしてみれば一つの要素でしかない。通常、セラミックコーティングは、真空室内において蒸着アーク、電子ビーム、スパッタリング等を使った蒸着（ＰＶＤ）により行われ、これらの装置の莫大な運用コストが大きなコスト要素を占めているが、ドリルのコーティング時間、長さにはさほど変わりはない。
アメリカ特許第911784号にはドリルを内部に矢筈状に配置して搭載されるホルダを用い、ドリルを窒化チタンアルミによってハードコーティングすることが開示されている。
【０００４】
本発明は、ドリルにコーティングを施す改善された方法および手段、特にコーティングドリルの分野で商業的に広く適用可能なドリル先端近傍の部分に限ってコーティングを施す方法およびドリルのホルダを提供することを目的とする。
【０００５】
本発明は、蒸着室内においてドリルを支持しドリルの先端にセラミックコーティングを施す際に用いるドリルのホルダであって、前記ホルダは、コーティングが施される先端を延出させてドリルが挿通されるアレイ状に形成された孔が形成されている少なくとも一つの外壁と、前記アレイ状に孔が形成された外壁と離間してホルダの内側に配置され、ドリルを互いに平行に支持するため、前記アレイ状に形成された孔と対応する配置に前記ドリルが挿通される孔が形成された内壁と、前記内壁のさらに内側に配置され、前記外壁から前記ドリルの先端が同じ長さに突出するように位置決めする、ドリルのストッパ手段としての後壁とを備え、前記外壁よりも内側に位置する前記ドリルの部分が、外部からシールドされるとともに、前記ホルダ内においてガスが流通されて冷却されることを特徴としている。
【０００６】
また、外形が多角形に形成され、少なくとも一つの前記外壁が前記外形の１面を形成することを特徴とする。
【０００７】
また、外形が六角形に形成され、ドリルが挿通されるアレイ状の孔が形成された前記外壁が周方向に交互に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記ホルダの内部を上方からシールドする蓋を設け、該蓋には前記ホルダの内側と外側との間のガスの流通を許容する流路が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記ホルダと同一の外形形状を有する第２のホルダを前記ホルダの上に積み上げる手段として、前記外壁の基部の外側面に沿ってフランジが延設され、該フランジの内面と前記外壁の下縁とにより、下段のホルダの上縁が載る肩部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、ドリルを支持したホルダをコーティング用の蒸着室内に配置し、前記ホルダから突出する前記ドリルの先端にコーティングを施すドリルのコーティング方法であって、前記ホルダは、前記ホルダは、コーティングが施される先端を延出させてドリルが挿通されるアレイ状に形成された孔が形成されている少なくとも一つの外壁と、前記アレイ状に孔が形成された外壁と離間してホルダの内側に配置され、ドリルを互いに平行に支持するため、前記アレイ状に形成された孔と対応する配置に前記ドリルが挿通される孔が形成された内壁と、前記内壁のさらに内側に配置され、前記外壁から前記ドリルの先端が同じ長さに突出するように位置決めする、ドリルのストッパ手段としての後壁とを備え、少なくとも処理工程の一部において、前記ドリルが装着されたホルダを蒸着室内において回転させて各ドリルの先端をコーティングし、コーティング終了後に、ガスを前記ホルダの中空内部を通過するよう蒸着室内に流入させて循環させることを特徴とする。
【００１１】
また、外形が六角形に形成され、ドリルが挿通されるアレイ状の孔が形成された前記外壁が周方向に交互に配置されているホルダを使用することを特徴とする。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例を添付図面と共に説明するが、その図面において、図１〜３は、本発明に係るホルダの第１実施例の形状を示す側面図、平面図および断面図であり、図４および５は、本発明に係るホルダの他の形状の側面図および平面図であり、図６および７は、図１〜３に示すホルダのマウントの平面図および横断面図であり、図８および９は、図１〜３に示すホルダの蓋の平面図および横断面図であり、図１０および１１は、図１〜３に示す一連のホルダをタワー状に組み、図１０に略示したＰＶＤ室のターンテーブル上に載置した状態の側面図および平面図である。
【００１３】
図面に示すホルダは、溝が刻設された高速度鋼ドリルの先端において溝の長さの約４分の１を超えてＰＶＤにより窒化チタンでコーティングするよう設計されている。図２に想像線で示す一本のドリルＤは、各ドリルがどのようにホルダに取り付けられ、その先端がどうやってコーティング蒸気に晒されるかを示すと共に、残りのドリルのシャンク部分がホルダによってシールドされるのを示している。
【００１４】
図１〜３に示すホルダ２は平面六角形に形成され、外壁４は交互に穿孔され、矩形アレイ状の孔６が壁に穿設され、ドリルのバンク部を保持可能になっている。各孔は、隣接するドリル同士の間隔がドリルの直径と略同じになるよう離間して形成されている。穿孔された各外壁４の後方には、外壁４と平行な内壁８がホルダと交差するように配置されている。各内壁８には対応するアレイ状の孔（不図示）が形成され、挿通されたドリルＤが互いに平行に保持される。内壁８の孔は、外壁４の孔より若干下方に位置しているので、ドリルは安定して保持され、水平面に対して約２°の傾斜となる。ドリルの挿通深さは、各外壁４と平行でアレイ状孔より広い平坦な接触面を持つ後壁１０によって規定される。後壁１０は、互いに連結されており、安定したサブアセンブリを構成し、外壁４の内側の３位置において外壁４のみに取り付けられる。
【００１５】
ドリルは、孔６へ自在に挿着され、簡単に挿脱できるが、コーティング材が露出している先端部を越えて飛散するのを最小限に抑えるため間隙は限定しなければならない。従って、異なった直径のドリルを処理する場合は、異なったホルダを用意する必要がある。ドリルのサイズが大きくなるにつれて各アレイにおける孔の数は減少し、その間隔は大きくなり、さらに挿通深さは、露出する割合が同じであればドリルのサイズが大きくなるにつれて深くなる。ドリルがある一定のサイズを超えると、他の変更もしなければならない。
【００１６】
図４および５には第１実施例と同様に、六角形の同サイズのホルダ２２を示すが、直径と長さがかなり大きなサイズのドリル用のため、１対の穿孔された外壁２４が六角形のホルダ２２の一対の対向する位置に配設されている。図１〜３に示すホルダ２と同様、ドリルは外壁２４と内壁２６の対応するアレイ状の孔６によって支持され、ドリルの挿通深さは平行な後壁２８によって規定される。ドリルを支持する内壁と後壁はこのように２個の反対位置のみに配置される。
【００１７】
図１〜５のホルダ２、２２は、ＰＶＤ室の高さを有効に利用するために図１０、１１に示すようにタワー３０を形成するよう積み上げ可能に設計されている。各ホルダには外壁４、２４から外へ階段状に延設されたフランジ３２が設けられ、フランジ３２の内面に形成された肩部３４が下方のホルダの上縁３６に載ることにより一個のホルダを他のホルダ上に載せることができ、またフランジ３２はコーティング材がタワー内へ進入するのを防止している。図６および７に図示するタワーの基部４２には最下ホルダのフランジ３２を支持するプラットフォーム４４が設けられ、内側壁４６を囲むと共に外側壁４８に囲まれ、内側壁４６と外側壁４８もコーティング材の進入を防止する役目をしている。基部４２では中央栓５０がプラットフォーム４４から下方へ延びると共に、後述するロータリスピンドルへタワーを連結するためのソケット５０ａが設けられている。
【００１８】
タワーの内側は図８および９に示す、最上のホルダ２、２２に取り付ける蓋５２によって閉塞される。蓋５２にはホルダの外壁４と重なる外周壁５４が設けられ、そこからリング状の第１のカバープレート５６が内側へ延設され、蓋はカバープレート５６によってホルダの上縁３６に載っている。内周部分には筒状のカラー５８がカバープレート５６から上方へ延出している。ディスク状の内側カバープレート６０は、３個のスペーサリブ６２によってカラー５８の上方に同軸に固定されている。内側カバープレート６０には、第１のカラー５８と離間すると共に垂直方向で重なる垂下カラー６４が設けられている。位置決め軸６６は、内側カバープレート６０から突出している。カバープレート５６と内側カバープレート６０とによって、タワー内は完全に上からはシールドされているが、カラー５８、６４間の空間が内部と連絡するガス路になっている。
【００１９】
これまで説明した２つの形状のホルダ２、２２は、図１０に想像線で略示した公知の蒸着真空室Ｖ内で同様の方法で使用される。真空室の床面には室内に在る中央垂直軸を中心にモータ（不図示）により回転されるターンテーブルＴが設けられている。一連の垂直スピンドルＳは、ターンテーブルから突出しており、ターンテーブルが中央軸を中心に回転するときにターンテーブル内で遊星ドライブ機構（不図示）によって回転する。
【００２０】
５個の等間隔のタワーは、基部４２のプラットフォーム４４に設けられた中央栓５０によってスピンドルへそれぞれ連結され、ターンテーブルの中央柱Ｐに設けられると共に、組み立て後に位置決め軸６６上で位置決めされ、かつ回転自在に嵌合したトッププレート６８（図１０のみに図示）によってタワーはそれぞれの中心軸が平行に保持される。通常、温度５００℃の、高真空下で行われる蒸着工程では、タワーがターンテーブルと共に連続的に回転する。各タワーもまたドライブ機構により搭載されているスピンドル上で回転するので、ドリルの各バンク部が間欠的に真空室の外側部に在るプラズマゾーン内に露出し、露出されたドリル先端部へ一様にコーティングを施すことができる。
【００２１】
コーティング処理が終了したら、窒素を真空室内へ導入し、真空度を下げると共に冷却する。蓋５２の間隔をおいたカラー５８、６４間のガス路により、各タワー内の対流が可能になり、ドリルのシャンクが冷却され、該対流が中空壁内のドリル孔の隙間を通ってタワー全体に行き渡る。連通した蓋５２を通った対流によって更に一様な冷却が行え、処理のサイクルタイムを短くすることができ、周囲の空気に触れたときにドリルのシャンク表面が酸化するリスクが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るホルダの第１の形状の側面図である。
【図２】  本発明に係るホルダの第１の形状の平面図である。
【図３】  本発明に係るホルダの第１の形状の断面図である。
【図４】  本発明に係るホルダの他の形状の側面図である。
【図５】  本発明に係るホルダの他の形状の平面図である。
【図６】  マウントの平面図である。
【図７】  マウントの断面図である。
【図８】  ホルダの蓋の平面図である。
【図９】  ホルダの蓋の断面図である。
【図１０】  ホルダをタワー状に組み、ＰＶＤ室のターンテーブル上に載置した状態の側面図である。
【図１１】  ホルダをタワー状に組み、ＰＶＤ室のターンテーブル上に載置した状態の平面図である。
【符号の説明】
２、２２  ホルダ
４、２４  外壁
６  孔
８、２６  内壁
１０  後壁
２８  後壁
３０  タワー
３２  フランジ
４２  基部
４４  プラットフォーム
４８  外側壁
５０  中央栓
５０ａ  ソケット
５２  蓋
５６  カバープレート
５８、６４  カラー
６０  内側カバープレート
６２  スペーサリブ
６６  位置決め軸
６８  トッププレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004454901.tif 000009
【図９】
0004454901.tif 000010
【図１０】
0004454901.tif 000011
【図１１】
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