(57)【要約】【課題】コーティング前寸法と後寸法の差が小さい薄膜が要求されるコーティング小径工具において、クリーニングの効果を損なうことなく、小径工具への成膜速度を抑制し、大径工具との同時処理を可能とするコーティング装置を提供。【解決手段】コーティング装置１内に処理基材５を取り囲み、１側にコーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源４が配置され、他側にコーティング金属成分を発生する蒸発源２が配置され、コーティング金属成分を発生する蒸発源２と処理基材５の一部との間にのみ（図１でみて上半分の処理基材５との間にのみ）網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュ６を配置し、かつ、メッシュ６はクリーニングするプラズマ発生源４と処理基材５との間には配置しないようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークイオンプレーティング法、スパッタリング法又は溶融蒸発型イオンプレーティング法により工具刃部の外径が 0.2mm以上 4.0mm未満の小径工具にコーティングするコーティング装置において、前記コーティング装置内に処理基材を取り囲み、１側にコーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源が配置され、他側にコーティング金属成分を発生する蒸発源が配置され、前記コーティング金属成分を発生する蒸発源と前記処理基材の一部との間にのみ網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュを配置し、かつ、前記メッシュは前記クリーニングするプラズマ発生源と前記処理基材との間には配置しないようにしたことを特徴とするコーティング装置。
【請求項２】
アークイオンプレーティング法、スパッタリング法又は溶融蒸発型イオンプレーティング法により工具刃部の外径が 0.1mm以上 4.0mm未満の小径工具にコーティングするコーティング装置において、コーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源がコーティング装置内側のほぼ中央に配置され、コーティング金属成分を発生する蒸発源がコ、ティング装置内周に処理基材を取り囲み周方向に配置され、前記コーティング金属成分を発生する蒸発源と前記処理基材の一部との間にのみ網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュを配置し、かつ、前記メッシュは前記クリーニングするプラズマ発生源と前記処理基材との間には配置しないようにしたことを特徴とするコーティング装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のコーティング装置でコーティングした工具であって、工具先端外径が 0.2mm以上 4.0mm未満であるエンドミル。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のコーティング装置でコーティングした工具であって、ボール半径が 0.1mm以上 2.0mm未満であるボールエンドミル。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載のコーティング装置でコーティングした工具であって、工具先端直径が 0.2mm以上 4.0mm未満であるドリルおよび小径側の直径が 0.2mm以上 4.0mm未満である段つきドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アークイオンプレーティング法、スパッタリング法又は溶融蒸発型イオンプレーティング法によりコーティングした小径工具及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アークイオンプレーティング法、スパッタリング法又は溶融蒸発型イオンプレーティング法によるコーティングは、被処理物の径が小さいほど膜厚が厚くなることが知られている。しかし、実際は小径工具ほどコーティング前寸法と後寸法の差が小さく薄膜が要求されるため、小径工具と大径工具を同時に処理することが難しくなっている。これを解決する手段として、例えば特許文献１には、被処理材と蒸発源との間にメッシュを設けることによって、穴加工軸工具の切れ刃先端部以外の膜厚を薄くする方法が開示されている。しかし、この方法を用いた場合、被処理材である小径工具と大径工具を同時に処理するため小径工具と蒸発源との間にメッシュを設けると、コーティング前にアルゴンイオン等によって行われる、エッチングまたはボンバードと呼ばれる被処理材のクリーニングの際、被処理材に十分なバイアス電圧が印加されず、クリーニングが不十分となり、コーティングの密着性が低下してしまう。発明者らは、図１に示すコーティング装置１を使用し、かつメッシュ６を配置せずに、検証試験をおこなった。図１はアークイオンプレーティング装置の概略立面断面図で、小公転ジグＢは回転装置11により回転可能に支持され矢印８方向に小公転し、自転ジグＣは小公転ジグＢに図示しない回転装置により回転可能に支持され矢印７方向に自転する。４はクリーニング用プラズマ発生源である。発明者は、それぞれ処理基材５である、先端外径 0.2mm、 0.5mm、 1.5mm、 3mm、 5mm、12mmの超硬合金製エンドミル５を、図１に示す小公転８を行う小公転ジグＢ上で自転７を行う自転ジグＣに取り付けた。Tiをターゲット（蒸発源）２とするアークイオンプレーティング法により、TiN 皮膜を工具であるエンドミル５上に被覆した。得られた被覆工具の膜厚を蛍光Ｘ線膜厚測定器により測定した。この検証試験結果を図３に示す。なお、蛍光Ｘ線膜厚測定器値は相対値であるので、同時にコーティングした基準となる超硬インサートの膜厚との比例値を使用して無次元化した。この基準となる超硬インサートの膜厚はカロテスト法により測定した結果、3.4 μｍであった。検証試験結果は図３に示すように、先端外径 0.2mm、0.5mm 、 1.5mm、 3mm、 5mm、12mmの各超硬合金製エンドミルの膜厚（μｍ）は、それぞれれ概略で、16.0μｍ、11.5μｍ、7.5 μｍ、6.5 μｍ、5.8 μｍ、4.6 μｍであり、被処理物の径が小さいほど膜厚が厚くなっている。
【特許文献１】特開平7-237046号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであって、コーティング前寸法と後寸法の差が小さい薄膜が要求されるコーティング小径工具において、被処理材のクリーニングの効果を損なうことなく、小径工具への成膜速度を抑制し、大径工具との同時処理を可能とするコーティング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため本発明の第１発明は、アークイオンプレーティング法、スパッタリング法又は溶融蒸発型イオンプレーティング法により工具刃部の外径が 0.2mm以上 4.0mm未満の小径工具にコーティングするコーティング装置において、前記コーティング装置内に処理基材を取り囲み、１側にコーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源が配置され、他側にコーティング金属成分を発生する蒸発源が配置され、前記コーティング金属成分を発生する蒸発源と前記処理基材の一部との間にのみ網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュを配置し、かつ、前記メッシュは前記クリーニングするプラズマ発生源と前記処理基材との間には配置しないようにしたことを特徴とするコーティング装置によってかかる課題をを解決した。
本発明の第２発明は、アークイオンプレーティング法、スパッタリング法又は溶融蒸発型イオンプレーティング法により工具刃部の外径が 0.1mm以上 4.0mm未満の小径工具にコーティングするコーティング装置において、コーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源がコーティング装置内側のほぼ中央に配置され、コーティング金属成分を発生する蒸発源がコーティング装置内周に処理基材を取り囲み周方向に配置され、前記コーティング金属成分を発生する蒸発源と前記処理基材の一部との間にのみ網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュを配置し、かつ、前記メッシュは前記クリーニングするプラズマ発生源と前記処理基材との間には配置しないようにしたことを特徴とするコーティング装置によってかかる課題をを解決した。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、コーティング装置内に処理基材を取り囲み、１側にコーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源が配置され、他側にコーティング金属成分を発生する蒸発源が配置され、前記コーティング金属成分を発生する蒸発源と前記処理基材の一部との間にのみ網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュを配置し、かつ、前記メッシュはクリーニングするプラズマ発生源と処理基材との間には配置しないようにしたので、コーティング前にアルゴンイオン等によって行われる、エッチングまたはボンバードと呼ばれる被処理材のクリーニングの際、被処理材に十分なバイアス電圧が印加され、クリーニングの効果を損なうことなく、メッシュにより小径工具への成膜速度を抑制し、大径工具との同時処理を可能とする小径工具のコーティング装置を提供するものとなった。即ち、クリーニング効果を失うことなく膜厚を抑制するためには、クリーニングプラズマ発生源と処理基材との間にはメッシュがなく、コーティング金属成分を発生する蒸発源と処置基材との間にメッシュを設けることが望ましい。この目的を達成するためにはクリーニング工程ではメッシュをはずし、コーティング工程でメッシュをかぶせるといった可動式のメッシュを用いることも考えられるが、装置が複雑で高価になる。そこで、コーティング装置内に処理基材を取り囲み、１側にコーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源が配置され、他側にコーティング金属成分を発生する蒸発源が配置され、コーティング金属成分を発生する蒸発源と前記処理基材の一部との間にのみ網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュを配置することにより、前記課題を解決した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を図１を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態のアークイオンプレーティング装置１の概略立面断面図、図２は本発明の第２実施形態のアークイオンプレーティング装置の上部横断平面図である。本発明の各実施形態のアークイオンプレーティング装置1、10は、工具刃部の外径が 0.1mm以上 4.0mm未満の小径工具（エンドミル、ボールエンドミル、ドリル又は段つきドリルを含む）にコーティングするアークイオンプレーティング法によるコーティング装置であるが、スパッタリング法又は溶融蒸発型イオンプレーティング法によるコーティング装置であってもよい。
【０００７】
図１に示す、本発明の第１実施形態のアークイオンプレーティング装置１は、小ロット加工用で、小公転ジグＢは回転装置11により回転可能に支持され矢印８方向に小公転し、自転ジグＣは小公転ジグＢに図示しない回転装置により回転可能に支持され矢印７方向に自転する。コーティング装置１内に処理基材５を取り囲み、１側にコーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源４が配置され、他側にコーティング金属成分を発生する蒸発源２が配置され、コーティング金属成分を発生する蒸発源２と処理基材５の一部との間にのみ（図１でみて上半分の処理基材５との間にのみ）網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュ６を配置し、かつ、メッシュ６はクリーニングするプラズマ発生源４と処理基材５との間には配置しないようにしたものである。プラズマ発生源４は電子銃３により作動する。
【０００８】
図２に示す、本発明の第２実施形態のアークイオンプレーティング装置10は、大ロット、大量加工用で、大公転ジグＡは図示しない回転装置により矢印９方向に大公転し、小公転ジグＢは大公転軸ジグＡに図示しない回転装置により回転可能に支持され矢印８方向に小公転し、自転ジグＣは小公転ジグＢに図示しない回転装置により回転可能に支持され矢印７方向に自転する。コーティング前に基材表面５をクリーニングするプラズマ発生源４が、コーティング装置１内側のほぼ中央に配置され、コーティング金属成分を発生する蒸発源 20、21、20、21がコーティング装置１内周に処理基材５を取り囲み周方向に配置され、コーティング金属成分を発生する蒸発源と処理基材５の一部との間にのみ（図２でみて周上で蒸発源 20、20の前を通る処理基材５との間にのみ）、網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュ 6、6を配置し、かつ、メッシュ 6、6はクリーニングするプラズマ発生源４と処理基材５との間には配置しないようにしたものである。
【実施例１】
【０００９】
図１に示す、本発明の第１実施形態のアークイオンプレーティング装置１を使用し、超硬インサート及びボール半径 0.1mmのボールエンドミルに、下記の４種類の設置方法で、TiAl合金をターゲット（蒸発源）とするアークイオンプレーティング法により TiAlNを被覆した。
(1) 図１のメッシュ６を設けず、網目間隔 5mmのステンレスメッシュでボールエンドミル    を覆う。
(2) 図１のメッシュ６を設けず、網目間隔10mmのステンレスメッシュでボールエンドミル    を覆う。
(3) 図１で網目間隔 5mmのステンレスメッシュを蒸発源と処理基材の一部との間（図１の    上半分の処理基材５との間に）に設置する。
(4) 図１で網目間隔10mmのステンレスメッシュを蒸発源と処理基材の一部との間（図１の    上半分の処理基材５との間に）に設置する。
(5) 図１のメッシュ６を設けず、通常のコーティング状態でに比較例。
得られた超硬インサートの膜厚をカロテスト法により測定した。また、ロックウェル圧痕（Ａスケール）により密着度を判定した。これらの結果を表１に示す。
次に、条件(2) 、(3) 及び(4) について下記条件により切削試験を行ったところ、工具損傷は条件(3) 及び(4) のものが少なかった。
〔切削条件〕
ボール半径：0.1mm 、被削材：NAK80(40HRC)、加工方法：溝加工、切削速度：25m/min 
送り速度：200mm/min 、切り込み（軸方向）：0.01mm、切り込み（半径方向）：0.2mm 
溝深さ：0.5mm 、切削長： 200m 、潤滑方法：油性切削油
【００１０】
【表１】
2007077470.tif 000003
【００１１】
本発明の各実施形態のアークイオンプレーティング装置は、コーティング装置内に処理基材を取り囲み、１側にコーティング前に基材表面をクリーニングするプラズマ発生源が配置され、他側にコーティング金属成分を発生する蒸発源が配置され、前記コーティング金属成分を発生する蒸発源の一部と前記処理基材との間にのみ網目間隔が 1mm以上20mm未満のメッシュを配置し、かつ、前記メッシュは前記クリーニングするプラズマ発生源と前記処理基材との間には配置しないようにしたので、コーティング前にアルゴンイオン等によって行われる、エッチングまたはボンバードと呼ばれる被処理材のクリーニングの際、被処理材に十分なバイアス電圧が印加され、クリーニングの効果を損なうことなく、メッシュにより小径工具への成膜速度を抑制し、大径工具との同時処理を可能とする小径工具のコーティング装置を提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のアークイオンプレーティング装置の概略立面断面図。
【図２】本発明の第２実施形態のアークイオンプレーティング装置の上部横断平面図。
【図３】図１に示すコーティング装置を使用し、かつメッシュ６を配置せずに、検証試験をおこなった検証試験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００１３】
1、10：コーティング装置、4 ：クリーニング用プラズマ発生源、5 ：処理基材
6 ：メッシュ、7 ：処理基材の自転方向、8 ：処理基材の小公転方向
9 ：処理基材の大公転方向、
2、20、21、20、21 ：コーティング金属成分を発生する蒸発源
【図１】
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【図２】
2007077470.tif 000005
【図３】
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