JP4112471B2 - Processing method and processing apparatus for valve seat surface and valve guide hole of cylinder head - Google Patents
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Description
本発明は、シリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工方法及び加工装置に関する。 The present invention relates to a machining method及beauty machining apparatus of the valve seat surface and the valve guide bore of a cylinder head.
内燃機関のシリンダヘッドには吸排気弁が設けられている。シリンダヘッドにはバルブシートが設けられるとともに、このバルブシートと同心上に筒状のバルブガイドが設けられている。前記バルブシート及びバルブガイドには、バルブシート面を密閉する弁体が装着されている。この弁体はバルブガイド穴に挿入されて、該ガイド穴に沿って摺動するステムと、このステムの先端に連結され、かつバルブシート面に接触、離反する偏平円錐状のバルブヘッドとを備えている。前記バルブシート面には、バルブヘッドに設けられた弁フェースが気密性をもって当接されるようになっている。このバルブシート面は、バルブシートに予め形成されたシート面下穴をシート面加工具によって形成される。弁フェースがバルブシート面に適正に当接されない場合には、気筒内の気密性が損なわれる。このため、前記ステムを摺動案内するバルブガイド穴と、弁フェースが当接するバルブシート面との同心度に高精度が要求される。 The cylinder head of the internal combustion engine is provided with an intake / exhaust valve. The cylinder head is provided with a valve seat, and a cylindrical valve guide is provided concentrically with the valve seat. A valve body that seals the valve seat surface is attached to the valve seat and the valve guide. The valve body includes a stem that is inserted into the valve guide hole and slides along the guide hole, and a flat conical valve head that is connected to the tip of the stem and contacts and separates from the valve seat surface. ing. A valve face provided on the valve head is brought into contact with the valve seat surface with airtightness. The valve seat surface is formed by a seat surface processing tool in a seat surface prepared hole formed in advance in the valve seat. When the valve face is not properly in contact with the valve seat surface, the airtightness in the cylinder is impaired. For this reason, high accuracy is required for the concentricity between the valve guide hole for slidingly guiding the stem and the valve seat surface with which the valve face abuts.
上記課題を解決するため、従来、特許文献1に示す複合加工工具が提案されている。この複合加工工具は、工作機械の回転主軸に形成されたテーパ穴に係合するテーパ部を有する工具本体の先端部にバルブシート面加工用のカッタを備えている。又、この複合加工工具は、前記回転主軸を介して前記工具本体の内部に供給されるクーラントの圧力により前記工具本体に対して軸線方向に進退可能なバルブガイド穴加工用のリーマを備えている。さらに、前記リーマの先端部にバルブガイド穴加工時のパイロット穴加工用の刃を設けている。 In order to solve the above problems, a combined machining tool shown in Patent Document 1 has been proposed. This composite machining tool includes a cutter for valve seat surface machining at the tip of a tool body having a tapered portion that engages with a tapered hole formed in a rotating spindle of a machine tool. In addition, the combined machining tool includes a valve guide hole machining reamer capable of moving back and forth in the axial direction with respect to the tool body by the pressure of a coolant supplied to the inside of the tool body via the rotary main shaft. . Further, a blade for pilot hole machining at the time of valve guide hole machining is provided at the tip of the reamer.
上記の複合加工工具のカッタによってバルブシートにバルブシート面(特許文献1では当り面)を形成すると同時に、予めドリル等により形成されたバルブガイドの下穴に対して同一軸線上で回転するパイロット穴加工用の刃によってパイロット穴を形成する。その後、前記カッタ及びリーマを後退させた後に、リーマを前進させ、その先端に形成されたパイロット穴加工用の刃を再びバルブガイドに形成されたパイロット穴に進入し、次いでリーマによりパイロット穴及びそれに続く下穴を加工して、バルブガイド穴を仕上げ加工するようになっている。
従来の複合加工工具においては、バルブシートにバルブシート面を形成するのと同時にバルブガイドの下穴にパイロット穴を形成するようにしたので、前記バルブシート面に対してパイロット穴が同心に形成される。このため、パイロット穴加工用刃を先ずパイロット穴に係合させることにより、リーマを目標とするバルブガイド穴の中心軸線に沿って案内することができ、バルブガイド穴とバルブシートのシート面との同心度の精度を向上することができるとしている。 In the conventional composite machining tool, the pilot hole is formed concentrically with the valve seat surface because the pilot seat is formed in the pilot guide hole at the same time as the valve seat surface is formed on the valve seat. The For this reason, by first engaging the pilot hole machining blade with the pilot hole, the reamer can be guided along the center axis of the valve guide hole, and the valve guide hole and the seat surface of the valve seat can be guided. The accuracy of concentricity can be improved.
しかしながら、上記従来の複合加工工具は、パイロット穴加工用刃を回転してバルブガイドに形成された下穴の開口縁全体に同時に接触させてパイロット穴を形成するので、次のような問題が生じた。バルブガイドに形成された下穴の中心軸線が正規の中心軸線上から変位した芯ズレの状態にある場合には、前記パイロット穴加工用の複数の刃が下穴の開口縁に切り込みを開始する際に各刃が同時に開口縁に接触されるので、各刃が芯ズレの状態の開口縁の影響を受けやすい。すなわち、各刃による切削抵抗が開口縁の円周方向の部位によって異なるので、各刃自体が切削抵抗の小さい方に押し戻されて偏心し、バルブシート面に対するパイロット穴自体の同心度の精度が低下する。この結果、同心度の精度の低いパイロット穴にリーマの先端を進入してバルブガイド穴を仕上げ加工してもその同心度を向上することができないという問題があった。 However, the above-mentioned conventional combined machining tool forms the pilot hole by rotating the pilot hole machining blade to simultaneously contact the entire opening edge of the pilot hole formed in the valve guide, and the following problems arise. It was. When the center axis of the pilot hole formed in the valve guide is in a state of misalignment displaced from the normal center axis, the plurality of pilot hole machining blades start to cut into the opening edge of the pilot hole Since each blade is simultaneously brought into contact with the opening edge, each blade is easily affected by the opening edge in a state of misalignment. That is, since the cutting resistance by each blade varies depending on the circumferential portion of the opening edge, each blade itself is pushed back toward the smaller cutting force and is eccentric, reducing the accuracy of the concentricity of the pilot hole itself with respect to the valve seat surface. To do. As a result, there is a problem that the concentricity cannot be improved even if the tip of the reamer enters the pilot hole with low accuracy of concentricity and finishes the valve guide hole.
なお、バルブガイドに形成された下穴の中心軸線が正規の中心軸線上にある場合でも、前記パイロット穴加工用の各刃が下穴の開口縁に切り込みを開始する際に偏心しやすいので、パイロット穴の同心度の精度が低下する。 Even if the central axis of the pilot hole formed in the valve guide is on the regular central axis, each blade for pilot hole machining tends to be eccentric when starting cutting into the opening edge of the pilot hole. The accuracy of the pilot hole concentricity is reduced.
本発明は、シリンダヘッドに設けたバルブシート面に対するバルブガイド穴の同心度の精度を向上することができるシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工方法及び加工装置を提供することにある。 The present invention is to provide a processing method及beauty machining apparatus of the valve seat surface and the valve guide bore of a cylinder head that can improve the accuracy of the concentricity of the valve guide holes for the valve seat surface provided in the cylinder head is there.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、柱状をなす工具本体の先端部に、パイロット穴加工具、粗仕上げ砥粒リーマ及び仕上げ砥粒リーマを同一軸線上に先端側から順に設け、前記工具本体の基端部にシート面加工具を設けてなるシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工工具を用いて、シリンダヘッドに設けたバルブシートに予め形成されたシート面下穴に対し同一軸線上で回転するシート面加工具により仕上げ加工してバルブシート面を形成するシート面形成工程と、シリンダヘッドに設けたバルブガイドに予め形成されたガイド穴下穴に対し同一軸線上で回転する粗仕上げ砥粒リーマ及び仕上げ砥粒リーマで仕上げ加工してバルブガイド穴を形成するバルブガイド穴形成工程と、を含むシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工方法において、前記シート面形成工程に先行して、前記シート面下穴に対し、前記パイロット穴加工具の先端部に同心状に形成したテーパ加工部を工具本体軸の回転及び旋回運動により回転及びコンタリング運動させて接触し、テーパ部を形成するようにし、次に、前記バルブガイド穴形成工程に先行して、前記ガイド穴下穴の開口端側の内周面に対し、前記工具本体の先端部に設けたパイロット穴加工具を工具本体軸の回転と旋回運動により回転及びコンタリング運動させて接触し、パイロット穴を形成するようにし、前記パイロット穴加工具によって加工されたパイロット穴の開口端側の内周角部に対し、前記テーパ加工部を工具本体軸の回転及び旋回運動により回転及びコンタリング運動させて接触し、テーパ部を形成し、その後、前記ガイド穴下穴に対し同一軸線上で回転する前記粗仕上げ砥粒リーマ及び前記仕上げ砥粒リーマで粗仕上げ及び仕上げ加工してバルブガイド穴を形成し、前記仕上げ砥粒リーマがバルブガイド穴の全長を通過して仕上げ加工が終了した後に、前記シート面加工具がバルブシートに形成された前記テーパ部に接触し、バルブシート面を形成するようにしたことを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a pilot hole processing tool, a rough finishing abrasive reamer, and a finishing abrasive reamer are placed on the same axis at the tip side of the columnar tool body. A sheet formed in advance on the valve seat provided on the cylinder head using a processing tool for the valve seat surface and valve guide hole of the cylinder head provided with a seat surface processing tool at the base end of the tool body. a seat surface forming a valve seat surface and finished by the seat surface processing tool which rotates at the same axis with respect to a plane under the hole, to a preformed guide hole under the hole in the valve guide which is provided in the cylinder head Shirindahe' comprising a valve guide hole forming step of forming a valve guide hole and finishing the rough finishing abrasive reamers and finishing abrasive reamer rotates at the same axis In the valve seat surface and working method of the valve guide hole, wherein prior to the sheet face forming step, the relative seat surface under the hole, the tool tapering portion formed concentrically tip of the pilot drilling tool A rotation and a contouring movement are brought into contact with each other by a rotation and a turning movement of the main body shaft so as to form a tapered portion. Next, prior to the valve guide hole forming step, an opening end side of the guide hole pilot hole is formed. to the inner circumferential surface, a pilot drilling tool digits set on the tip portion of the tool body contacts by rotating and contouring motion by pivoting movement and rotation of the tool body axis, so as to form a pilot hole, the pilot bore Rotating and contouring the taper machining part by rotating and turning the tool body shaft against the inner peripheral corner of the pilot hole machined by the machining tool The tapered guide part is formed, and then the valve guide hole is formed by rough finishing and finishing with the rough finishing abrasive reamer and the finishing abrasive reamer rotating on the same axis with respect to the guide hole pilot hole. After the finishing abrasive reamer passes through the entire length of the valve guide hole and finishes, the seat surface processing tool contacts the tapered portion formed on the valve seat to form the valve seat surface. The summary is as follows.
請求項2に記載の発明は、ベッドに装設されたシリンダヘッドの支持テーブルと、ベッドに装着され、かつ、柱状をなす工具本体の先端部に、パイロット穴加工具、粗仕上げ砥粒リーマ及び仕上げ砥粒リーマを同一軸線上に先端側から順に設け、前記工具本体の基端部にシート面加工具を設けてなるシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工工具を積極回転可能に装着する主軸装置と、ベッドと主軸装置との間に装着され、かつ前記主軸装置の主軸に回転及び旋回運動によるコンタリング運動を付与するコンタリング運動付与機構と、支持テーブル又は主軸装置を前後動する前後動機構と、前記コンタリング運動付与機構の動作を制御して主軸装置に支持された加工工具にコンタリング運動を付与するための制御信号を出力する制御装置とを備え、前記制御装置から制御信号を出力して加工工具に直交2軸送りでコンタリング運動を付与し、シリンダヘッドに設けたバルブガイドに予め形成されたガイド穴下穴の開口端側の内周面に対し、前記工具本体の先端部に設けたパイロット穴加工具でパイロット穴を形成し、前記仕上げ砥粒リーマがバルブガイド穴の全長を通過して仕上げ加工が終了した後に、前記シート面加工具がバルブシートに接触し、バルブシート面を形成するように構成されていることを要旨とする。 According to a second aspect of the invention, the support table of the cylinder head which is So設the bed is mounted to the bed, and the distal end of the tool body forming a columnar, pilot drilling tool, roughing abrasive reamer and A finishing abrasive reamer is installed on the same axis in order from the tip side, and a tool for processing the valve seat surface and valve guide hole of the cylinder head, which is provided with a seat surface processing tool at the base end of the tool body, is mounted so that it can be actively rotated. A spindle device, a contouring motion imparting mechanism that is mounted between the bed and the spindle device and that imparts a contouring motion by rotation and turning motion to the spindle of the spindle device, and a support table or the spindle device is moved back and forth. Controls the operation of the longitudinal motion mechanism and the contouring motion imparting mechanism and outputs a control signal for imparting the contouring motion to the machining tool supported by the spindle device And a control signal is output from the control device to apply a contouring motion to the machining tool by orthogonal two-axis feed, and a guide hole prepared in a valve guide provided in the cylinder head is opened. A pilot hole is formed with a pilot hole processing tool provided at the tip of the tool body on the inner peripheral surface on the end side, and the finishing abrasive reamer passes through the entire length of the valve guide hole and finishes finishing. The gist of the invention is that the seat surface processing tool is configured to contact the valve seat to form a valve seat surface .
請求項1又は請求項2記載の発明によれば、工具本体の先端部に設けたパイロット穴加工具を回転及びコンタリング運動させてバルブガイドのガイド穴下穴の内周面にパイロット穴を形成するようにした。このため、ガイド穴下穴の内周面に対するパイロット穴加工具の接触面積が小さくなり、加工作業中の負荷抵抗を低減し、下穴に倣ったパイロット穴加工具自体の偏心を防止して、バルブシート面に対するパイロット穴の同心度の精度を向上することができる。従って、バルブガイドにリーマによって形成されるバルブガイド穴の前記バルブシート面に対する同心度の精度も向上することができる。 According to the invention of claim 1 or claim 2, wherein forming the pilot hole to set only pilot drilling tool at the tip of the tool body is rotated and contouring motion to the inner circumferential surface of the guide hole under the hole of the valve guide I tried to do it. For this reason, the contact area of the pilot hole processing tool with respect to the inner peripheral surface of the guide hole pilot hole is reduced, the load resistance during processing work is reduced, and the eccentricity of the pilot hole processing tool itself following the pilot hole is prevented, The accuracy of the concentricity of the pilot hole with respect to the valve seat surface can be improved. Accordingly, the accuracy of the concentricity of the valve guide hole formed by the reamer in the valve guide with respect to the valve seat surface can be improved.
尚、請求項1記載の発明によれば、前記シート面加工具によるバルブシート面の加工に先行して、前記テーパ加工部を前記シート面下穴に当て、仕上げ加工時の取代がシート幅で均一になるように回転及びコンタリング運動によってテーパ加工を行うようにした。このため、シート面加工具によるバルブシート面の仕上げ加工時、工具の偏摩耗がなくなり、工具寿命が格段に延びるとともに、その精度を向上することができる。また、前記パイロット穴加工具の先端部に形成したテーパ加工部を前記パイロット穴の開口縁の内周角部に当て、回転及びコンタリング運動させて面取り加工する。このため、リーマの先端部を前記パイロット穴に進入させる際にバリや尖端との接触がなく、円滑に行うことができ、工具摩耗も少なく工具寿命も延び、バルブガイド穴の加工をより適正に行い、さらに同心度の精度を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, prior to the processing of the valve seat surface by the seat surface processing tool, the tapered portion is applied to the seat surface pilot hole, and the allowance at the time of finishing processing is the seat width. Taper processing was performed by rotation and contouring motion so as to be uniform. For this reason, at the time of finishing the valve seat surface by the seat surface processing tool, uneven wear of the tool is eliminated, the tool life is greatly extended, and the accuracy can be improved. Further, the taper machining portion formed at the tip portion of the pilot hole machining tool is applied to the inner peripheral corner of the opening edge of the pilot hole, and is chamfered by rotating and contouring. For this reason, when the tip of the reamer is inserted into the pilot hole, there is no contact with burrs or tips, smooth operation is possible, tool wear is reduced, tool life is extended, and valve guide holes are processed more appropriately. And the accuracy of the concentricity can be further improved.
さらに、請求項1又は請求項2記載の発明によれば、リーマが砥粒リーマであるため、研削加工により高速回転が可能で、加工時間が短縮できると共に、バルブガイド穴の仕上げ加工精度を向上することができる。さらに、工具寿命も長くなる。加えて、ガイド穴下穴に対し同一軸線上で回転する粗仕上げ砥粒リーマ及び仕上げ砥粒リーマで仕上げ加工を二段階に分けて行うことができ、加工負荷を軽減して、バルブガイド穴の仕上げ加工精度を向上することができる。Furthermore, according to the first or second aspect of the invention, since the reamer is an abrasive reamer, it can be rotated at a high speed by grinding, the processing time can be shortened, and the finishing accuracy of the valve guide hole is improved. can do. In addition, the tool life is increased. In addition, the finishing process can be performed in two stages with the rough finishing abrasive reamer and the finishing abrasive reamer rotating on the same axis with respect to the guide hole pilot hole, reducing the processing load and reducing the valve guide hole Finishing accuracy can be improved.
また、請求項1又は請求項2記載の発明は、仕上げ砥粒リーマが完全にバルブガイド穴の全長を通過した後に、シート面加工具がバルブシート面の加工を開始するようにしたことにより、バルブガイド穴の加工径が長さ方向で仕上げ砥粒リーマの摩耗に影響されることなく、長さ方向に同一に高精度に仕上がる。 The invention of claim 1 or claim 2 wherein, after the finishing abrasive reamer has passed through the completely entire length of the valve guide hole, the seat surface processing tool is by that so as to start the machining of the valve seat surface, The processing diameter of the valve guide hole is the same in the length direction without being affected by the wear of the finishing abrasive reamer in the length direction.
請求項2記載の発明によれば、直交2軸送りでコンタリング運動を付与することで、制御信号を出力する制御装置のソフトウエアを変更するのみで、既製の加工装置を用いて容易に製造することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is easy to manufacture by using an off-the-shelf processing device by changing the software of the control device that outputs a control signal by applying a contouring motion by orthogonal two-axis feed. can do.
以下、本発明を具体化したシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工方法に用いられる加工工具並びに加工装置の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図2に示すように、ベッド10上にはシリンダヘッド17を支持するためのテーブル11が設けられている。ベッド10上には前後動機構を構成する図示しないZ軸駆動機構によってZ軸サドル12がZ軸(前後)方向へ移動可能に配設されている。Z軸サドル12上にはコラム状のX軸サドル13が図示しないX軸駆動機構によってX軸(左右、図2の紙面直交)方向へ移動可能に支持されている。このX軸サドル13にはY軸サドル(図示略)が図示しないY軸駆動機構によってY軸(上下)方向へ移動可能に装着されている。このY軸サドルには主軸装置14がZ軸方向に指向するように支持されている。主軸装置14のヘッド部には回転主軸15が回転自在に支持され、この回転主軸15には加工工具16を保持した工具ホルダHが着脱可能に装着されている。そして、回転主軸15が図2に示す下方の加工位置に移動配置された状態で、回転主軸15が回転されながら、Z軸サドル12がテーブル11上のシリンダヘッド17に対して接近離間移動されて、加工工具16によりシリンダヘッド17に所定の加工が施されるようになっている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a machining tool and a machining apparatus used in a method for machining a valve seat surface and a valve guide hole of a cylinder head embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 2, a table 11 for supporting the
次に、回転主軸15に装着される加工工具16によって、加工されるシリンダヘッド17の構成を説明する。
前記シリンダヘッド17の所定位置には、図4に示すように円筒状をなすバルブガイド18が例えば圧入により嵌入固定されている。このバルブガイド18の内周面には予めドリル等によって円筒状のガイド穴下穴18aが形成されている。前記シリンダヘッド17には前記バルブガイド18の中心軸線O1と同一軸線上に位置するように、かつ気筒内に気化された燃料を導くための吸気通路17aと対応してリング状をなすバルブシート19が例えば圧入により嵌入固定されている。前記バルブシート19のバルブガイド18と反対側の内周面には、該バルブガイド18の製造時に予めシート面下穴19aが形成されている。このシート面下穴19aには、例えば先工程により図5に示すように外周側に位置する傾斜状態の第1逃し面19bと、その第1逃し面19bの内周側に位置する同じく傾斜状態の第2逃し面19cとが予め形成されている。両逃し面19b,19cの境界部、すなわちシート面19fが形成される位置には山形状態に盛り上がった角部19dが形成されている。
Next, the structure of the
As shown in FIG. 4, a
次に、前記バルブガイド18及びバルブシート19に仕上げ加工を施す加工工具16について、図1を中心に説明する。
図1に示すように加工工具16は、工具ホルダHに対して取り外し可能に連結されている。加工工具16を構成する円柱状をなすステンレススチール製の工具本体16aの先端部(図1において左側)には、パイロット穴加工具21が一体的に形成されている。このパイロット穴加工具21は、工具本体16aの先端部の小径の円柱状部に砥粒を電着によって円筒状に付着させて構成された砥石工具である。パイロット穴加工具21の先端部には先端ほど小径寸法となるテーパ加工部21aが一体的に形成されている。このテーパ加工部21aもテーパ部の外周面に対し砥粒を電着によって付着させている。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
前記加工工具16の工具本体16aの中間部には、パイロット穴加工具21から後方に向かって所定の範囲内に、前記バルブガイド18の下穴18aを粗仕上げ加工するための粗仕上げ砥粒リーマ22が形成されている。前記パイロット穴加工具21と前記粗仕上げ砥粒リーマ22との間の段差部には、先端ほど小径となるテーパリーマ部22aが形成されている。同じく工具本体16aの中間部には、前記粗仕上げ砥粒リーマ22の後方の所定範囲内に粗仕上げ加工された下穴18aを仕上げ加工するための仕上げ砥粒リーマ23が形成されている。これらの粗仕上げ砥粒リーマ22、仕上げ砥粒リーマ23は工具本体16aの外周面に対して砥粒を電着によって円筒状に付着させて構成されている。
A rough-finished abrasive reamer for rough-finishing the
前記ロッド部26の長さは、図13に示すように、仕上げ砥粒リーマ23が完全にバルブガイド穴18eの全長を通過した後にシート面加工具25の加工部25aがシート面19fの加工を開始するように設定されている。
As shown in FIG. 13, the length of the
前記パイロット穴加工具21の外径寸法d1、粗仕上げ砥粒リーマ22の外径寸法d2及び仕上げ砥粒リーマ23の外径寸法d3は、d1<d2<d3の関係となっている。一例として、d1=5.0mm.d2=5.9mm、d3=6.0mmに設定されている。
The outer diameter dimension d1 of the pilot
前記加工工具16の工具本体16aの基端部には、前記バルブシート19のシート面下穴19aに傾斜角45度の円錐面状のバルブシート面19f(図13参照)を形成するためのシート面加工具25が嵌合固定されている。このシート面加工具25の外周面には傾斜角45度の全体として円錐形状の加工部25aが形成されている。この加工部25aは、本体と、その外周面に電着された砥粒により形成されている。なお、前記仕上げ砥粒リーマ23の後端縁と、シート面加工具25の先端面との間には砥粒リーマが存在しないロッド部26が設けられている。
A seat for forming a conical valve seat surface 19f (see FIG. 13) having an inclination angle of 45 degrees in the seat surface prepared
又、前記粗仕上げ砥粒リーマ22と仕上げ砥粒リーマ23の外周面には図示しないが複数の螺旋状の溝が形成され、切粉やクーラントの排出路を形成している。さらに、加工工具16内部には図示しないがクーラント供給路が形成され、工具表面へクーラントが供給されるようになっている。シート面加工具25においても、図示しないが表面に切粉やクーラントの排出路が形成され、内部のクーラント供給路から工具表面にクーラントが供給されるようになっている。クーラントは水又はミストでもよい。又、加工工具16の外側からクーラントをかけるようにしてもよい。
A plurality of spiral grooves (not shown) are formed on the outer peripheral surfaces of the rough finishing
次に、図3に基づいて前記加工装置の動作を制御するための制御回路について説明する。
制御装置31には、各種の演算処理動作を行うための中央演算処理装置(CPU)32が設けられ、CPU32には加工装置の動作プログラムを予め記録したランダムアクセスメモリ(ROM)33及び各種のデータを読み出し書込み可能なランダムアクセスメモリ(RAM)34が接続されている。制御装置31にはインターフェース35を介して加工工具16のX軸方向の位置を検出するためのX軸リニアスケール36、Y軸方向の位置を検出するためのY軸リニアスケール37及びZ軸方向の位置を検出するためのZ軸リニアスケール38が接続されている。
Next, a control circuit for controlling the operation of the processing apparatus will be described with reference to FIG.
The
一方、前記制御装置31にはインターフェース39を介して複数の駆動回路40が接続され、各回路40にはX軸サドル13をX軸方向に往復動するためのX軸サーボモータ41が接続されている。同様にして駆動回路40には、図示しないY軸サドルをY軸方向に往復動するためのY軸サーボモータ42が接続されている。さらに、駆動回路40には加工工具16を前後(Z軸)方向に送り移動するためのZ軸サドル12を駆動するためのZ軸サーボモータ43が接続されている。
On the other hand, a plurality of
前記制御装置31内には前記X軸サーボモータ41及びY軸サーボモータ42を用いて回転主軸15に装着された回転中の加工工具16の中心軸線を、予め所定位置に設定した中心軸線を中心に旋回運動させてコンタリング運動させるためのコンタリング運動指令部44が設けられている。
In the
次に、前記のように構成した加工工具16及び加工装置を用いて、シリンダヘッド17に設けたバルブガイド18の下穴18a及びバルブシート19のシート面下穴19aにバルブガイド穴18e及びバルブシート面19fを仕上げ加工するための動作について説明する。
Next, the
最初に、図3に示す制御装置31からの制御信号によりX軸サーボモータ41及びY軸サーボモータ42を数値制御して、加工工具16を備えた主軸装置14をX,Y軸方向に移動し、シリンダヘッド17に対し、バルブシート面19f及びバルブガイド穴18eの加工時の中心軸線O1に主軸中心を合わせる。そして、この状態で主軸装置14をZ軸方向に移動し、さらに、X軸又はY軸方向に移動して図4に示すようにバルブガイド18の中心軸線O1から加工工具16の中心軸線O2をオフセット位置に平行移動する。これによって、パイロット穴加工具21のテーパ加工部21aが図5に示すようにバルブシート19の両逃し面19b,19c間の角部19dと対応する位置に移動する。この状態で回転主軸15を回転して加工工具16を回転するとともに、前記制御装置31のコンタリング運動指令部44から出力される制御信号によってX軸サーボモータ41及びY軸サーボモータ42を数値制御する。そして、加工工具16を前記バルブガイド18の中心軸線O1を中心に図6に示すように所定の旋回半径で旋回させてパイロット穴加工具21をコンタリング運動させる。この状態でZ軸サーボモータ43を制御して加工工具16をZ軸方向に前進させパイロット穴加工具21のテーパ加工部21aによって両逃し面間の角部19dを面取り加工して、テーパ部19eを形成する。これにより、シート面19fの下加工ができ、シート面加工具25に角が当ることなく、均等に研削でき切り込み量も少なくて済むようになる。
First, the
次に、加工工具16を中心軸線O1に戻し、前進させてパイロット穴加工具21の先端部をバルブガイド18の下穴18aの開口部に進入させる。そして、図7に示すようにバルブガイド18の中心軸線O1から加工工具16の中心軸線O2を若干オフセットした状態で、パイロット穴加工具21を図8に示すようにコンタリング運動させ、下穴18aの開口縁に軸方向に所定長さのパイロット穴18bを形成する。パイロット穴加工具21は中心軸線O1を中心に正確な円運動を行うため、バルブガイド18の下穴18aが中心軸線O1に対し芯ズレの状態にあっても、それに倣うことなく、正確な穴加工ができ、芯ズレが修正された状態のパイロット穴18bを形成することができる。
Next, the
上記パイロット穴18bを形成した後、再び加工工具16を中心軸線O1に戻し、加工工具16を後退させて、図9に示すように加工工具16の中心軸線O1からの中心軸線O2のオフセット寸法を若干増大させて、パイロット穴加工具21のテーパ加工部21aをパイロット穴18bの開口縁の内周角部に対応させる。この状態で図10に示すように回転するパイロット穴加工具21をコンタリング運動させてテーパ加工部21aにてパイロット穴18bの開口部の内周角部の面取りを行ってパイロット穴18bの入口にテーパ部18cを形成する。これにより、パイロット穴18bの入口端部のバリや角が除去される。
After the
次に、図11及び図12に示すように、再びバルブガイド18の中心軸線O1と加工工具16の中心軸線O2を同一軸線上に芯出しした状態で、下穴18aに形成されたパイロット穴18bに同一軸線上で回転するパイロット穴加工具21及び粗仕上げ砥粒リーマ22を進入する。そして、粗仕上げ砥粒リーマ22によって、パイロット穴18bの内周面及び下穴18aの内周面を順次粗仕上げ加工し、粗仕上げバルブガイド穴18dを形成する。
Next, as shown in FIGS. 11 and 12, the
最後に、図13及び図14に示すように同一軸線上で回転する加工工具16の仕上げ砥粒リーマ23によってバルブガイド18の下穴18a全体が仕上げ加工されバルブガイド穴18eが形成される。このバルブガイド穴18eの仕上げ加工が終了すると略同時に、シート面加工具25の加工部25aがバルブシート19の両逃し面間の角部19dに形成されたテーパ部19eに接触され、所定角度(45度)で所定幅のシート面19fが形成される。
Finally, as shown in FIGS. 13 and 14, the entire
上記実施形態のシリンダヘッド17のバルブシート面19f及びバルブガイド穴18eの加工方法及び加工工具並びに加工装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
According to the processing method, the processing tool, and the processing apparatus for the valve seat surface 19f and the
(1)上記実施形態では、パイロット穴加工具21を回転及びコンタリング運動させてテーパ加工部21aによりバルブシート19の下穴19aに予めテーパ部19eを形成するようにした。このため、シート面加工具25の加工部25aによるバルブシート面19fの仕上げ加工時の取代がシート幅で均一になり、工具の偏摩耗がなくなり、工具寿命が格段に延びる。よって、シート面加工具25の加工部25aによるバルブシート面19fの形成を円滑に行うことができ、シート面19fの加工精度を向上することができる。シート面加工具25の加工部25aにバリや角が当ることなく、切り込み量も少なくてすみ、工具寿命を長く維持できる。パイロット穴加工具21のテーパ加工部21aの傾斜をシート面19fに合わせて45度に形成するとさらによい。
(1) In the above-described embodiment, the pilot
(2)上記実施形態では、加工工具16のパイロット穴加工具21を回転及びコンタリング運動させて、バルブガイド18の下穴18aにパイロット穴18bを形成するようにした。このため、パイロット穴加工具21が下穴18aの内周面に部分的に接触して、その研削抵抗を低減し、下穴18aに芯ズレがあっても、その芯ズレに倣ったパイロット穴加工具21の偏心をなくし、下穴18aの芯ズレを修正した正確なパイロット穴18bの形成を精度よく行うことができる。このため、パイロット穴18bとバルブシート19のシート面19fとの同心度の精度を向上できる。従って、砥粒リーマ22,23を中心軸線O1上に正しく挿入案内でき、粗仕上げ砥粒リーマ22及び仕上げ砥粒リーマ23によるバルブガイド穴18eの加工精度を向上することができ、バルブガイド穴18eとシート面19fの同心度の精度を向上することができる。
(2) In the above embodiment, the pilot
(3)上記実施形態では、パイロット穴18bの開口縁の内周角部をパイロット穴加工具21のテーパ加工部21aを回転及びコンタリング運動することによってテーパ部18cを形成するようにした。又、粗仕上げ砥粒リーマ22の先端部にテーパリーマ部22aを設けた。このため、粗仕上げ砥粒リーマ22の先端部に設けたテーパリーマ部22aがパイロット穴18bの開口縁に円滑に切り込み動作され、さらにパイロット穴18bに正確に送り案内されて、粗仕上げ砥粒リーマ22の下穴18aに倣った偏心を阻止して、バルブガイド穴18eを精度よく仕上げ加工することができる。
(3) In the above embodiment, the tapered
(4)上記実施形態では、粗仕上げ砥粒リーマ22と仕上げ砥粒リーマ23によってバルブガイド穴18eを加工するようにした。このため、一度に仕上げ加工するのと比較して、加工時における研削抵抗を抑制し、仕上げ砥粒リーマ23による取代を少なくして工具寿命を向上でき、バルブガイド穴18eの仕上げ加工精度を長時間維持することができる。
(4) In the above embodiment, the
(5)上記実施形態では、加工工具16の仕上げ砥粒リーマ23とシート面加工具25を一体に構成し、リーマ23によるバルブガイド穴18eの仕上げ加工(バルブガイド穴形成工程)と、シート面加工具25によるバルブシート面19fの仕上げ加工(シート面形成工程)とを同一工程で行うようにした。このため、両者切り離して相前後して行う方法と比較して、加工工具16を通してバルブシート面19fに対するバルブガイド穴18eの同心度の精度をさらに向上することができる。
(5) In the above-described embodiment, the finishing
(6)上記実施形態では、仕上げ砥粒リーマ23が、完全にバルブガイド穴の全長を通過した後にシート面加工具25がシート面19fの加工を開始するようにした。こうすることにより、バルブガイド穴18eの加工径が長さ方向で仕上げ砥粒リーマ23の摩耗に影響されることなく、長さ方向に同一に高精度に仕上がる。
(6) In the above embodiment, after the finishing
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記パイロット穴加工具21及びテーパ加工部21aを砥粒に代えて、例えばエンドミルや複数刃によるリーマ等他の工具を用いてもよい。これにより、切削力が向上できる。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
The pilot
○ 前記粗仕上げ砥粒リーマ22、仕上げ砥粒リーマ23を砥粒を用いない通常のリーマに代えてもよい。
○ 前記リーマ又は砥粒リーマをシート面加工具25に対し、進退自在に組み込んだ機構としてもよい。
The rough finishing
(Circle) it is good also as a mechanism which incorporated the said reamer or abrasive grain reamer with respect to the sheet | seat
○ シート面加工具25を砥粒に代えて、カッタを用いてもよい。
○ 粗仕上げ砥粒リーマ22を省略してもよい。
○ 仕上げ砥粒リーマ23がバルブガイド穴18eを完全に通過しない状態で、シート面加工具25によりバルブシート19にシート面19fを加工するようにしてもよい。
A cutter may be used in place of the sheet
The rough finish
The seat surface 19f may be processed on the
○ 加工工具16からシート面加工具25を分離したタイプの加工装置として具体化してもよい。
○ シート面加工具25の加工部25aをセグメント状に形成してもよい。
O You may materialize as a type of processing device which separated sheet
O You may form the
○ 加工工具16をコンタリング運動させるコンタリング運動付与機構を、別途専用に構成してもよい。
○ テーブル11をZ軸方向に往復動する機構を備えた加工装置に具体化してもよい。
A contouring motion imparting mechanism for causing the
O You may actualize to the processing apparatus provided with the mechanism which reciprocates the table 11 to a Z-axis direction.
d1,d2,d3…外径寸法、10…ベッド、13…X軸サドル、14…主軸装置、16…加工工具、16a…工具本体、17…シリンダヘッド、18…バルブガイド、18a…ガイド穴下穴、18b…パイロット穴、18c…テーパ部、19e…テーパ部、18e…バルブガイド穴、19…バルブシート、19a…シート面下穴、19b,19c…逃し面、19d…角部、19f…バルブシート面、21…パイロット穴加工具、21a…テーパ加工部、22…粗仕上げ砥粒リーマ、23…仕上げ砥粒リーマ、25…シート面加工具、25a…加工部、31…制御装置。 d1, d2, d3 ... outer diameter dimensions, 10 ... bed, 13 ... X-axis saddle, 14 ... spindle device, 16 ... machining tool, 16a ... tool body, 17 ... cylinder head, 18 ... valve guide, 18a ... below guide hole Hole, 18b ... Pilot hole, 18c ... Tapered portion, 19e ... Tapered portion, 18e ... Valve guide hole, 19 ... Valve seat, 19a ... Seat surface lower hole, 19b, 19c ... Relief surface, 19d ... Corner, 19f ... Valve Sheet surface, 21 ... Pilot hole processing tool, 21a ... Tapered processing part, 22 ... Rough finishing abrasive reamer, 23 ... Finishing abrasive reamer, 25 ... Sheet surface processing tool, 25a ... Processing part, 31 ... Control device.
Claims (2)
前記シート面形成工程に先行して、前記シート面下穴に対し、前記パイロット穴加工具の先端部に同心状に形成したテーパ加工部を工具本体軸の回転及び旋回運動により回転及びコンタリング運動させて接触し、テーパ部を形成するようにし、
次に、前記バルブガイド穴形成工程に先行して、前記ガイド穴下穴の開口端側の内周面に対し、前記工具本体の先端部に設けたパイロット穴加工具を工具本体軸の回転と旋回運動により回転及びコンタリング運動させて接触し、パイロット穴を形成するようにし、
前記パイロット穴加工具によって加工されたパイロット穴の開口端側の内周角部に対し、前記テーパ加工部を工具本体軸の回転及び旋回運動により回転及びコンタリング運動させて接触し、テーパ部を形成し、
その後、前記ガイド穴下穴に対し同一軸線上で回転する前記粗仕上げ砥粒リーマ及び前記仕上げ砥粒リーマで粗仕上げ及び仕上げ加工してバルブガイド穴を形成し、
前記仕上げ砥粒リーマがバルブガイド穴の全長を通過して仕上げ加工が終了した後に、前記シート面加工具がバルブシートに形成された前記テーパ部に接触し、バルブシート面を形成するようにしたことを特徴とするシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工方法。 A pilot hole processing tool, rough finishing abrasive reamer and finishing abrasive reamer are provided in order from the tip side on the same axis at the tip of the columnar tool body, and a sheet surface processing tool is provided at the base end of the tool body. valve seat surface of the cylinder head comprising Te and using the processing tool of the valve guide bore, finished by the seat surface processing tool which rotates at the same axis with respect to the preformed sheet surface under the hole in the valve seat provided in the cylinder head finish and the seat surface forming a valve seat surface, the rough finish abrasive reamers and finishing abrasive reamer rotates at the same axis with respect to pre-formed guide hole under the hole in the valve guide which is provided in the cylinder head and processing methods smell of the valve seat surface and the valve guide bore of a cylinder head comprising a valve guide hole forming step of forming a valve guide bore by processing, the ,
Prior to the sheet surface forming step, the taper machining portion formed concentrically at the tip of the pilot hole machining tool is rotated and contoured by rotating and rotating the tool body shaft with respect to the sheet surface pilot hole. To make a tapered part,
Next, the prior to the valve guide hole forming step, the inner peripheral surface of the opening end side of the guide hole pilot hole relative to the rotation of the tip tool body axis set only pilot drilling tool to the tool body Rotating and contouring with a swivel motion to contact and form a pilot hole ,
The tapered portion is contacted with the inner peripheral corner portion on the opening end side of the pilot hole processed by the pilot hole processing tool by rotating and contouring the tool body shaft by rotating and turning motions. Forming,
Then, rough finish and finish with the rough finish abrasive reamer and the finish abrasive reamer rotating on the same axis with respect to the guide hole pilot hole to form a valve guide hole,
After the finishing abrasive reamer passes through the entire length of the valve guide hole and finishes, the seat surface processing tool comes into contact with the tapered portion formed on the valve seat to form the valve seat surface. A method for machining a valve seat surface and a valve guide hole of a cylinder head.
ベッドに装着され、かつ、柱状をなす工具本体の先端部に、パイロット穴加工具、粗仕上げ砥粒リーマ及び仕上げ砥粒リーマを同一軸線上に先端側から順に設け、前記工具本体の基端部にシート面加工具を設けてなるシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工工具を積極回転可能に装着する主軸装置と、A pilot hole processing tool, rough finishing abrasive reamer, and finishing abrasive reamer are provided on the same axis in this order from the tip side to the tip of the tool body that is mounted on the bed and has a columnar shape. A spindle device for mounting a valve seat surface and a valve guide hole processing tool of a cylinder head provided with a seat surface processing tool in a positively rotatable manner;
ベッドと主軸装置との間に装着され、かつ前記主軸装置の主軸に回転及び旋回運動によるコンタリング運動を付与するコンタリング運動付与機構と、A contouring motion imparting mechanism that is mounted between the bed and the spindle device and that imparts a contouring motion to the spindle of the spindle device by rotation and turning motion;
支持テーブル又は主軸装置を前後動する前後動機構と、A longitudinal movement mechanism for moving the support table or the spindle device back and forth;
前記コンタリング運動付与機構の動作を制御して主軸装置に支持された加工工具にコンタリング運動を付与するための制御信号を出力する制御装置とを備え、A controller for controlling the operation of the contouring motion imparting mechanism and outputting a control signal for imparting a contouring motion to the machining tool supported by the spindle device;
前記制御装置から制御信号を出力して加工工具に直交2軸送りでコンタリング運動を付与し、シリンダヘッドに設けたバルブガイドに予め形成されたガイド穴下穴の開口端側の内周面に対し、前記工具本体の先端部に設けたパイロット穴加工具でパイロット穴を形成し、前記仕上げ砥粒リーマがバルブガイド穴の全長を通過して仕上げ加工が終了した後に、前記シート面加工具がバルブシートに接触し、バルブシート面を形成するように構成されていることを特徴とするシリンダヘッドのバルブシート面及びバルブガイド穴の加工装置。A control signal is output from the control device to impart a contouring motion to the machining tool by orthogonal two-axis feed to the inner peripheral surface on the opening end side of the guide hole pilot hole previously formed in the valve guide provided in the cylinder head. On the other hand, a pilot hole is formed with a pilot hole processing tool provided at the tip of the tool body, and after the finishing abrasive reamer passes through the entire length of the valve guide hole and finishes, the sheet surface processing tool An apparatus for processing a valve seat surface and a valve guide hole of a cylinder head, wherein the device is configured to contact a valve seat to form a valve seat surface.
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