JP2004537427A - 弁座及び弁案内を仕上げ加工するツール及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原動機付き車両のシリンダヘッドに弁座及び弁案内を仕上げ加工するツールであって、少なくとも１つの第１のカッタを有しかつ弁座を加工するための第１の部分と、少なくとも１つの第２のカッタを有しかつ弁案内を加工するための第２の部分とを具備するツールに関する。
【解決手段】第１の部分（５）と第２の部分（６）との間には、テーパ（１５）と、このテーパを収容するテーパリセス（１７）とを含む分離機構（１３）が設けられていることを特徴とする。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の、内燃機関のシリンダヘッドに弁座及び弁案内を仕上げ加工するツール、更に、請求項６の前提部分に記載の、内燃機関のシリンダヘッドに弁座及び弁案内を仕上げ加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁座及び弁案内を仕上げ加工するツール及び方法は知られている。この加工はシリンダヘッドにおける最も面倒な加工である。特に、弁座と弁案内との間の同軸度は、内燃機関の密閉性のための従ってまた内燃機関の消耗のための基準である。通常は最大限０．０２５ｍｍの範囲にある必要な正確度を達成するために、これまで、種々の方法がある。
【０００３】
加工センターで弁座及び弁案内を加工する際、知られた方法では、弁案内の直径に従って、少なくとも２つの、非常に小さな直径の場合には、３つさえのツールが用いられる。複数のツールのうちの１によって、以下に用いられる仕上げ加工用ツールが端切り（Anschneiden）の際に案内されるいわゆる案内孔が製造される。この場合、加工時間は比較的長い。何故ならば、まず、案内孔を形成しなければならず、次に、ツールの交換を行なってから、最後に、仕上げ加工をすることができるからである。
【０００４】
他の方法を複数のトラスファ・ストリート上で実行する。弁案内の加工のために用いられるツールの、加工のために必要な剛性を達成するために、２つのツールを有するいわゆるフィードアウト・スピンドルを用いる。この場合、弁案内のために使用される一方の細いツールは他方のツール内で移動されることができる。ツールはブシュの中を案内される。
【０００５】
加工センターでの加工時間が余りに長いこと、及び、トラスファ・ストリート内での加工の際に、弁座及び弁案内の加工の際の必要な正確度を出来る限り達成するために、非常にコストのかかるツールを用いねばならないことが明らかになった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、内燃機関のシリンダヘッドに弁座及び弁案内を仕上げ加工するための、これらの欠点を有しないツール及び方法を用いることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するためには、請求項１に記載された特徴を有するツールが提案される。このツールは、弁座の加工に用いられる、ツールの第１の部分と、弁案内の加工に用いられる第２の部分との間に、テーパと、このテーパを収容するテーパリセスとを有する分離機構が設けられていることを特徴とする。この分離機構によって、ツールの剛性が著しく高められる。更に、構造はフィードアウト・ツールの場合よりも一層簡単にかつ安価に実現可能である。
【０００８】
他の実施の形態は従属請求項から明らかである。
【０００９】
この課題を解決するために、内燃機関のシリンダヘッドに弁座及び弁案内を仕上げ加工するための、請求項６に記載の特徴を有する方法が提案される。この方法は、仕上げ加工を只１つのツールによって行なうことを特徴とする。仕上げ加工のための案内孔を予備加工用ツールによって形成することは不要である。更に、仕上げ加工を実行するためには、案内ブシュも不要である。
【００１０】
方法の好ましい実施の形態は、仕上げ加工を只１つの加工工程で行なうことを特徴とする。シリンダブロックに弁座及び弁案内を形成するための予備加工及び仕上げ加工は全く不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を詳述する。図１はツール１の側面図及び分解図を示している。ツール１は、僅かに錐形の外郭を有しかつ工作機械との連結のために用いられる通常のシャフト３を有する。
【００１２】
ツール１は少なくとも１つの第１のカッタプレート７を有する第１の部分５を具備し、このカッタプレートは弁座を加工するためのカッタを有する。
【００１３】
更に、ツール１は第２のカッタプレート１１を有する第２の部分９を具備し、カッタプレートは弁案内を加工するためのカッタを有する。ツール１の２つの部分５及び９は、分離機構（Trennstelle）１３を介して、互いに結合されている。この分離機構は、第２の部分９に関連して設けられているテーパ１５を有する。このテーパは、ツール１の第１の部分に設けられているテーパリセス１７へ挿入されることができる。テーパ１５に関連して第１の平面１９が設けられており、テーパリセス１７に関連して第２の平面２１が設けられている。ツール１の部分５及び９は、取り付けられた状態では、分離機構１３の領域でしっかりと密接している。それ故に、第１の部分５に対する第２の部分９の所定の整列が生じる。テーパ１５及びテーパリセス１７によって、２つの部分５及び９が正確に同軸に相対して設けられていることが保証される。
【００１４】
平面１９及び２１は好ましくは環状面として形成されている。その目的は、分離機構１３の領域においてツール１の２つの部分５及び９のための、取り巻いている接触面を保証するためである。
【００１５】
図１は、第２の部分９が、第１の平面１９から始まって、拡張した領域２２を有し、この領域２２は、大きい外径を有する第１の平面１９と、第２の部分９の実際のツール２２´との間に位置しており、ここでは、例えば、第１の平面１９に直ぐ隣接して、シリンダ状の部分を有し、この部分はカッタプレート１１の方向に錐形にテーパをなした部分へ移行することを示している。シリンダ状の外面を有する他の部分が続いている。この他の部分の外径は、弁案内の加工に用いられる実際のツール２２´の外径よりも大きい。
【００１６】
カラーとも呼ばれる拡張した領域２２は、実際のツール２２´と同一の材料で製造されている。その目的は、ツールの最適な剛性及び減少した振動性を達成するためである。
【００１７】
分離機構１３は、逆方向のねじを有する２つのねじ部分２５及び２７が付いた締付ねじ２３を具備する。締付ねじ２３は、分離機構１３の２つの要素すなわちツール１の２つの部分５及び９をしっかりと互いに締め付けるために用いられる。締付ねじ２３を緩める際に、ツール１の２つの部分５及び６が押し離される。それ故に、テーパ１５とテーパリセス１７との間の締付力が解除される。
【００１８】
内燃機関のシリンダブロックに弁座及び弁案内を仕上げ加工するために、ツール１の２つの部分５及び６は、分離機構１３の領域で、しっかりと互いに締め付けられる。それ故に、テーパ１５はテーパリセス１７に収容されており、２つの平面１９及び２１はしっかりと密接している。従って、ツール１の高い剛性と、部分５及び６相互の極めて正確な長手方向位置決めが達成される。
【００１９】
ツール１の第２の部分９は、弁案内の加工のために用いられるリーマとして形成されている。通常は、第２の部分９の領域で、第２のカッタプレートの他に、少なくとも１つのガイド（Fuehrungsleiste）設けられている。これについては、見る者に向いたガイド２９が認められることができる。
【００２０】
ここに記載したツールに非常に重要なことは、第１の部分５及び第２の部分９が異なった材料から製造されており、弁座の加工に用いられる第１の部分５のために好ましくは鋼が用いられ、弁案内の加工のために用いられる第２の部分のためには硬質金属が用いられることである。
【００２１】
硬質金属は鋼に比較して高い弾性係数を有する。鋼に比べて２乃至３倍高い弾性係数を有する硬質金属が用いられるのは好ましい。従って、鋼からなる第１の部分５は、部材の形状寸法が同じであり及び荷重が同じであるときは、硬質金属からなる第２の部分９より２乃至３倍激しく延び又は変形する。
【００２２】
ツール１の長くかつ細長い第２の部分９が硬質金属からなることによって、ここでは、高い剛性が達成される。ツール１全体の剛性は、ここに記載した複数の材料の組合せによってなお更に高められる。
【００２３】
ツール１の第１の部分５と第２の部分９との間に分離機構１３が設けられていること（このことはツール１内での連なり（Faserverlauf）の中断をもたらす）によって、ワークピースの切削加工によってツール１に導入される振動が、特に良好に和らげられる。
【００２４】
材料の特殊な組合せ及び第２の部分９の拡張した領域２２に基づく、ツール１の高い剛性によって、及び分離機構１３による連なりの中断によって、ここに記載したツール１による弁座及び弁案内の加工の際に、加工の特に良好な質が生じる。ツール１の高い剛性は、短いテーパ１５及び２つの平面１９及び２１によって、更に、第２の部分９の領域での硬質金属の使用によって、なお高められる。
【００２５】
以下、ツール１の機能と、内燃機関のシリンダブロックに弁座及び弁案内を仕上げ加工するための方法とに詳しく立ち入ろう。
【００２６】
シリンダブロック内に前記２つの領域を仕上げ加工するために、組み合わせたツール１は回転され、更に、シリンダブロックに対し相対運動を行なう。ツールは、その回転軸３１の方向に移動されるので、第２のカッタプレート１１を有する第２の部分９は、弁案内に用いられる孔へ挿入される。このとき、孔の表面は仕上げ加工される。最後に、ツール１はシリンダブロックの中に挿入されて、第１の部分５の第１のカッタプレート７はシリンダブロックと係合し、弁座を仕上げ加工する。
【００２７】
シリンダブロックに弁座及び弁案内を仕上げ加工するためには、ここに記載した構造を有する只１つのツール１のみが必要である。仕上げ加工をするために、シリンダブロックに案内孔を形成する必要は全然ない。更に、弁案内に用いられる孔にツール１を挿入する際に案内を保証するために、案内ブシュを用いる必要はない。ツール１は、その構造に基づき、すなわち、第１の部分５と第２の部分９との間の分離機構１３に基づき、剛性を有するので、弁案内は弁座に対して最適に同軸に設けられている。第２の部分９の領域でのツール１の撓みは、一体式のツールに比較して著しく減じられている。何故ならば、正に、ツール１の剛性は分離機構１３により及び第２の部分９用の硬質金属の使用によって著しく高められる。
【００２８】
弁座及び弁案内を仕上げ加工する際に、ツール１の正確な回転が達成される。何故ならば、テーパ１５及びテーパリセス１７は、平面１９及び２１と同様に、非常に狭い公差をもって製造可能だからである。＜３μｍの厳密な回転正確度によって、整列及びアンバランスの問題がない。
【００２９】
弁座及び弁案内の表面の質は、精密加工の際にツール内に生じる振動が、分離機構１３によって、第２の部分９と第１の部分５との間の移行箇所で中断され、従って、特に激しく和らげられることによって、高められる。振動は、ツール１の２つの部分５及び９の製造の際に異なった材料を使用することができることによっても、減少される。
【００３０】
ツール１の第２の部分９は別個に製造可能である。このことによって、ツール１の質は、特に、加工直径が小さい場合に、従来の一体式のツールの場合よりも著しく高い。
【００３１】
ツール１の説明及びツールの機能方法からは、ツールが非常に簡単な構成であり、従って、安価に実現されることができることが明らかになる。簡単な構成は、フィードアウト・ツール（Feed out-Werkzeuge）の場合のような、２つの相対して可動な部分ツールが必要ないこと、特にこのことにある。ツールは、内燃機関のシリンダブロックにおける弁座及び弁案内の加工が簡単な方法で可能であることを特徴とする。加工は只１つのツールによって行なうことができる。複雑な、２部構成のツール、いわゆるフィードアウト・ツールであって、弁座及び弁案内の加工中に別々に制御されねばならない相対移動可能な部分ツールを有するフィードアウト・ツールを使用する必要はない。更に、内燃機関のシリンダヘッドにおける弁座及び弁案内の仕上げ加工を只１つの加工工程で実行することが可能である。後続の仕上げ加工を可能にする案内孔をまず製造する必要はない。
【００３２】
更に、ツール１の簡単な構成は、１本のトラスファ・ストリート（Transferstrasse）内で種々のシリンダヘッドを加工することを可能にする。このことが可能であるのは、ここに記載したツールを容易に自動的に交換することができるからである。
【００３３】
最後に、ツールの汎用も可能である。一方の理由は、第１の部分５及び第２の部分９を種々の使用に最適に適応することができるからである。特殊なダンピング・ツールの選択によって、ツール1内で、分離機構１３の使用によって著しく減少される振動を減少させることも可能である。
【００３４】
更に、異なった部分５及び９を有するツールを用いることができる。直径の異なった弁座及び弁案内を仕上げ加工に晒すことが容易に可能である。何故ならば、加工の直径の異なった第１の部分５及び第２の部分９を互いに組み合わせることができるからである。テーパ１５と平面１９及び２１とにおける狭い公差によって、ツールの異なった部分を組み立てる際に、高い繰返し正確度が生じる。更に、いずれにせよ、ツールの高い剛性及び良好な防振性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ツールの側面図兼分解図を示している。

Claims (7)

1. 原動機付き車両の内燃機関のシリンダヘッドに弁座及び弁案内を仕上げ加工するツールであって、少なくとも１つの第１のカッタを有しかつ前記弁座を加工するための第１の部分と、少なくとも１つの第２のカッタを有しかつ前記弁案内を加工するための第２の部分とを具備するツールにおいて、
   前記第１の部分（５）と前記第２の部分（９）との間には、テーパ（１５）と、このテーパを収容するテーパリセス（１７）とを有する離機構（１３）が設けられていることを特徴とするツール。
2. 前記分離機構（１３）は、２つの平面（１９，２１）を有し、このうちの第１の平面（１９）は前記第１の部分（５）に関連して設けられており、第２の平面（２１）は前記第２の部分（９）に関連して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のツール。
3. 前記第１の平面（１９）及び／又は前記第２の平面（２１）は、環状面として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のツール。
4. 前記ツール（１）の前記両部分（５，９）は異なった材料で製造可能であり、前記第１の部分（５）のために好ましくは鋼が用いられ、前記第２部分（９）ために好ましくは硬質金属が用いられることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のツール。
5. 前記第２の部分（９）は、好ましくは前記分離機構（１３）に隣接している拡張した領域（２２）を有することを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のツール。
6. 少なくとも１つの第１のカッタを有する第１の部分と、少なくとも１つの第２のカッタを有する第２の部分とを有するツールによって、特に、前記全ての請求項のいずれか１に記載のツールによって、原動機付き車両の内燃機関のシリンダヘッドに弁座及び弁案内を仕上げ加工する方法において、
   仕上げ加工を只１つのツールによって行なうことを特徴とする方法。
7. 前記仕上げ加工を只１つの加工工程で行なうことを特徴とする請求項６に記載の方法。

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