JP5375399B2

JP5375399B2 - シリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置

Info

Publication number: JP5375399B2
Application number: JP2009170981A
Authority: JP
Inventors: 勝也細川; 寿生渡邊
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: JP2011025329A

Description

本発明は、自動車のエンジン等のシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置に関する。

従来の自動車のエンジン等のシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置として、特許文献１、２のものが知られている。特許文献１、２のものでは、主軸にバイトとリーマが設けられている。リーマは、主軸の中心に設けられたスリーブ（ガイドブッシュ）に挿通されていると共に、主軸内に主軸軸線方向に移動可能に設けられた可動軸によりスリーブから進退するようになっている。また、可動軸の中心にはクーラント供給孔（クーラント孔）が設けられている。クーラント供給孔は、リーマに設けられたリーマ用のクーラント流路のみに連通している。バイトによりバルブシート面が加工された後、可動軸により前進されたリーマによりバルブガイド孔が加工される。バイトによるバルブシート面の加工時には、クーラントが外部からバイトとバルブシート面との加工箇所に供給される。リーマによるバルブガイド孔の加工時には、リーマの先端からリーマとバルブガイド孔との加工箇所にクーラントが供給される。

特許第３９３９１４６号公報特開平７−１１２３０７号公報（図１）

しかしながら、特許文献１、２に記載のものでは、リーマによりバルブガイド孔を加工するときにはリーマからクーラントが供給されるので、リーマとバルブガイド孔との間の加工箇所に十分なクーラントを直接かけることができる。しかし、バイトによりバルブシート面を加工するときにはシリンダヘッドの外部からクーラントが供給されるので、ワークの形状によりバイトとバルブシート面との間の加工箇所に十分にクーラントが供給されない恐れがあり、加工時の発熱や切粉の除去が不十分となり、加工精度の低下を招く恐れがあった。よりバルブシート面の加工精度を向上するために、クーラントを加工箇所に確実に供給することが望まれている。しかしながら、特許文献１、２のものでは可動軸に設けられたクーラント供給路がリーマにのみ連通されたものであり、バイトでの加工箇所へ主軸を介してクーラントを供給していなかった。このため、主軸からバイトにクーラントを供給するために、バイト専用のクーラント流路をリーマ用のクーラント供給路とは別に設けると、バイト用とリーマ用の２系統のクーラント供給回路を必要となる問題があった。
そこで、本発明の課題は、上記問題点に鑑みなされたものであって、加工箇所に十分なクーラントを供給し加工精度を向上でき、１つのクーラント供給回路を切り換えることでバイトとリーマにクーラントを供給できるシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の課題解決手段は、主軸ヘッドに回転可能に主軸を設け、主軸の先端にバイトを保持し軸芯にガイドブッシュを備えた工具と、その中心にガイドブッシュの中を軸線方向を前後に進退するリーマを備え、主軸の中心に設けた貫通孔にリーマを進退する可動軸を備えたシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置において、可動軸の中心にクーラント供給路を設け、主軸に通孔を設け、その主軸の通孔を工具に設けたバイトにクーラントを供給するバイト用のクーラント流路と連通し、可動軸が前進してリーマを前進させた時、クーラント供給路をリーマに設けられたリーマ用のクーラント流路に連通し、可動軸を後退させた時、クーラント供給路を前記通孔に連通するように選択的に切換可能に構成したことである。

また、第２の課題解決手段は、前記クーラント供給路を可動軸の後側の第１クーラント供給路と先端の第２クーラント供給路とから構成し、第１クーラント供給路の先端を可動軸の外周面に開口し、第２クーラント供給路の後端を可動軸の外周面に開口すると共に先端を前記リーマ用のクーラント流路に連通し、前記主軸の通孔を前記貫通孔の内周面に開口し、可動軸が前進したとき前記第１クーラント供給路の開口と第２クーラント供給路の開口を連通する連通空間を可動軸と主軸との間に形成し、可動軸の後退端で第１クーラント供給路の開口と第２クーラント供給路の開口の連通を遮断すると共に第１クーラント供給路の開口と主軸の通孔の開口を連通するように構成したことである。

また、第３の課題解決手段は、可動軸の外周面に前後の溝を形成して各溝と前記貫通孔の内周面との間で第１連通空間と第２連通空間を形成し、第１連通空間に前記第１クーラント供給路を開口し、第２連通空間に前記第２クーラント供給路を開口し、主軸に可動軸が前進した状態で第１連通空間と第２連通空間とを連通する連通路を設け、第１連通空間と第２連通空間と連通路とから前記連通空間を構成し、可動軸の後退端で第１クーラント供給路の開口と主軸の通孔とを第１連通空間を介して連通すると共に第１連通空間と前記連通路との連通を遮断し、可動軸が前進した状態で第１クーラント供給路の開口と前記主軸の通孔とを遮断すると共に第１クーラント供給路と第２クーラント供給路とを連通空間により連通するように構成したことである。

本願の第１の課題解決手段では、可動軸の中心にクーラント供給路を設け、主軸に通孔を設け、その主軸の通孔を工具に設けたバイトにクーラントを供給するバイト用のクーラント流路と連通し、可動軸が前進してリーマを前進させた時、クーラント供給路をリーマに設けられたリーマ用のクーラント流路に連通し、可動軸を後退させた時、クーラント供給路を前記通孔に連通するように選択的に切換可能に構成した。また、第２の課題解決手段では、前記クーラント供給路を可動軸の後側の第１クーラント供給路と先端の第２クーラント供給路とから構成し、第１クーラント供給路の先端を可動軸の外周面に開口し、第２クーラント供給路の後端を可動軸の外周面に開口すると共に先端を前記リーマ用のクーラント流路に連通し、前記主軸の通孔を前記貫通孔の内周面に開口し、可動軸が前進したとき前記第１クーラント供給路の開口と第２クーラント供給路の開口を連通する連通空間を可動軸と主軸との間に形成し、可動軸の後退端で第１クーラント供給路の開口と第２クーラント供給路の開口の連通を遮断すると共に第１クーラント供給路の開口と主軸の通孔の開口を連通するように構成した。以上のように可動軸の進退により可動軸に設けた１つのクーラント供給路でバイトとリーマにクーラントを供給することができる。これによりバイト用とリーマ用の２系統のクーラント供給回路を設け、夫々のクーラント供給回路を切り換えて一方にクーラントを供給するように構成する必要が無い。また、バイトへクーラントを工具に設けたバイト用のクーラント流路を介して供給するので、バイトでの加工箇所にもクーラントを確実に十分に供給することができ、加工時の発熱や切粉の除去等がよりできるようになる。これにより、バルブシート面の加工精度が向上する。

また、第３の課題解決手段では、可動軸の外周面に前後の溝を形成して各溝と前記貫通孔の内周面との間で第１連通空間と第２連通空間を形成し、第１連通空間に前記第１クーラント供給路を開口し、第２連通空間に前記第２クーラント供給路を開口し、主軸に可動軸が前進した状態で第１連通空間と第２連通空間とを連通する連通路を設け、第１連通空間と第２連通空間と連通路とから前記連通空間を構成し、可動軸の後退端で第１クーラント供給路の開口と主軸の通孔とを第１連通空間を介して連通すると共に第１連通空間と前記連通路との連通を遮断し、可動軸が前進した状態で第１クーラント供給路の開口と前記主軸の通孔とを遮断すると共に第１クーラント供給路と第２クーラント供給路とを連通空間により連通するように構成した。可動軸の外周面に前後の溝を形成して第１連通空間と第２連通空間とを形成して連通路とにより連通空間を構成してあり、可動軸の外周面を加工して第１、２連通空間を形成するので、主軸の加工が容易に行え好ましい。

本願発明のシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置を示す断面図である。可動軸が後退した状態を示す主軸の断面図である。可動軸が後退し、第１クーラント供給路と主軸の通孔とが連通した状態を示す図である。可動軸が前進し、第１クーラント供給路と第２クーラント供給路とが連通した状態を示す図である。第２の実施の形態において可動軸が後退した状態を示す主軸の断面図である。第２の実施の形態において可動軸が前進した状態を示す主軸の断面図である。

本願発明の実施の形態について、図１〜図４により説明する。先ず加工装置１の概要について説明する。加工装置１は、例えば特開２００５−３０５５８１号に記載のものと略同様に、図示しない自動車等のシリンダヘッドＷのバルブシート面とバルブガイド孔とを同芯に加工するものである。前記バルブシート面は図示しない吸気バルブまたは排気バルブが密着して吸気ポートまたは排気ポートと燃焼室とを閉塞するバルブシートに形成され、バルブガイド孔は吸気バルブまたは排気バルブを支持するバルブガイドに形成されるものである。加工機械１は、図１に示すベッド４０上に前後方向に移動可能な前後移動ベース４１に移動コラム４２が左右方向に移動可能に設けられている。移動コラム４２には、主軸ヘッド２が上下方向に昇降可能に案内されている。

主軸ヘッド２は、バルブシート面を粗加工する刃具とバルブシート面の前後面を面取りする刃具とバルブガイド孔の入口部分に案内孔を加工する刃具とを備えた工具が装着された第１主軸４３と、バルブシート面を仕上げ加工するバイト１０と軸芯にガイドブッシュ１２を備えた工具９とガイドブッシュ１２の中を主軸の軸線方向を前後に進退しバルブガイド孔を仕上げ加工するリーマ１３とが装着された第２主軸４とを備えている。第１主軸４３と第２主軸４とは、主軸ヘッド２に上下方向に所定ピッチで設けられている。所定ピッチは、第１主軸４３がシリンダヘッドＷを加工しているとき、第２主軸４がシリンダヘッドＷに干渉しないように設定されている。第１主軸４３と第２主軸４は、図示しない主軸モータにより回転されるようになっている。例えば、第２主軸４により説明すると、第２主軸４は図２に示すように、主軸ヘッド２に複数の軸受３によって回転可能に支持されている。第２主軸４の後端には、プーリ５が取付けられており、この第２主軸４後端のプーリ５と図示しない主軸モータに設けられたプーリとの間にベルト６が巻き掛けられて回転されるようになっている。

この第２主軸４は、工具９からバイト１０とリーマ１３にクーラントを何れか一方に選択的に供給可能となっている。リーマ１３は、いわゆるセンタースルーによりクーラントが供給される。尚、以下では第２主軸４を単に主軸４と記載する。主軸４には、その中心に貫通孔７が穿設されている。また、主軸４には、通孔８が設けられており、通孔８は後端が半径方向に向けて貫通孔７内に開口すると共に先端が工具９のバイト１０用のクーラント流路１１に連通するように開口している。主軸４の貫通孔７の先端には、前記工具９とリーマ１３が装着されている。工具９には、図３、図４に示すように、バイト１０へクーラントを供給するバイト１０用のクーラント流路１１が設けられている。また、リーマ１３の中心には、リーマ１３の先端までクーラントを供給可能なリーマ１３用のクーラント流路１４が設けられている。また、主軸４の貫通孔７には、バイト１０用のクーラント流路１１とリーマ１３用のクーラント流路１４とにクーラントを供給すると共に、主軸４の軸線方向に進退してリーマ１３を進退する可動軸１５が挿通されている。

可動軸１５は、リーマ１３を保持する主軸４の貫通孔７に進退可能に設けられたコレット１６と、その後端に先端が螺合される第１可動軸１７と、第１可動軸１７の後端に先端が螺合される第２可動軸１８とから構成されている。第２可動軸１８の後端には、図２に示すように、可動軸１５を進退する後述の送り機構（可動機構）１９が設けられている。可動軸１５は、第１可動軸１７の後側に穿設された通孔２０と第２可動軸１８に穿設された通孔２１とが連通されて第１クーラント供給路２２が形成されており、第１可動軸１７の前側に穿設された通孔２３が前側の第２クーラント供給路となっている。これら第１クーラント供給路２２と第２クーラント供給路２３とから可動軸１５の中心のクーラント供給路が構成されている。第２クーラント供給路２３の先端は、前記リーマ１３用のクーラント流路１４に接続されており、後端は半径方向に向けて可動軸１５の外周面即ち貫通孔７内に開口している。第１クーラント供給路２２の先端は、半径方向に向けて可動軸１５の外周面即ち貫通孔７内に開口しており、後端は可動軸１５を進退する送り機構１９の接続軸２４に接続されており、接続軸２４に接続されたロータシール２５を介して図示しないクーラント供給源に接続されている。

主軸４と第１可動軸１７との間には、図３に示すように、主軸の貫通孔７内周面に溝を形成して連通空間２６が形成されている。連通空間２６は可動軸１５が後退して後退端に位置している時、図３に示すように、第１クーラント供給路２２が連通空間２６より後方に移動して、主軸４の貫通孔７の内周面７ａと第１可動軸１７の外周面１７ａとの当接により遮断され、第１、第２クーラント供給路２２，２３とを遮断するようになっている。この可動軸１５が後退している時には、第１クーラント供給路２２の開口と主軸４の通孔８の開口とが連通し、クーラントがバイト１０用のクーラント流路１１に供給可能となっている。また、連通空間２６は可動軸１５が前進している時、図４に示すように、第１クーラント供給路２２の開口と第２クーラント供給路２３の開口とを連通し、クーラント供給源からのクーラントを第１、第２クーラント供給路２２，２３と連通空間２６を通してリーマ１３用のクーラント流路１４に供給可能に設けられている。

前記送り機構１９の概要を説明すると、図２に示すように、接続軸２４を軸受２７を介して支持する可動部材２８にボールねじ２９の図示しないナットを一体に固着し、ボールねじ２９を送り用モータ３０により回転することでナットと一体に可動部材２８を進退するものである。可動部材２８の進退により可動軸１５が進退する。また、送り機構１９は、接続軸２４の後端に周知のロータシール２５を備え、ロータシール２５を介してクーラント供給源に接続され、接続軸２４と一体にロータシール２５も進退するようになっている。これらの第１、第２クーラント供給路２２，２３と連通空間２６と主軸４の通孔８とロータシール２５とクーラント供給源により、バイト１０とリーマ１３にクーラントを供給する１系統のクーラント供給回路３１が構成される。

次にシリンダヘッドＷのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置１の動作について説明する。先ず、特開２００５−３０５５８１号公報に記載のように、前記第１主軸４３により、バルブシート面の前後面が面取りされ、バルブシート面が粗加工されると同時にバルブガイド孔の入口部分にリーマ１３の案内孔が加工される。次に、上下方向に所定ピッチだけ主軸４を移動させ、主軸４のバイト１０の回転中心を前記図示しない案内孔の軸線と一致させる。また、図２、図３に示すように、可動軸１５を送り機構１９により後退させて、リーマ１３をガイドブッシュ１２内に後退させた状態とすると共に、第１クーラント供給路２２と第２クーラント供給路２３とを遮断し、第１クーラント供給路２２を主軸４の通孔８に接続する。この可動軸１５を後退させた状態で、移動ベースを前進させ、主軸４を回転させてバイト１０によりバルブシート面を仕上げ加工する。このとき、クーラントが第１クーラント供給路２２と主軸４の通孔８を通ってバイト１０用のクーラント流路１１からバイト１０とバルブシート面の加工箇所に直接供給されるので、その加工箇所に確実にかかることになり、加工時の発熱の除去や切粉の除去や潤滑することができ、加工精度が向上する。

バルブシート面の加工の後、バイト１０がバルブシート面から離れるように移動ベースを後退させる。次に、バイト１０がバルブシート面から離れた後、図４に示すように、送り機構１９により可動軸１５を前進してガイドブッシュ１２内からリーマ１３を前進させる。するとリーマ１３は、前記案内孔に案内されつつバルブガイド孔をリーマ加工する。これによりバルブガイド孔とバルブシート面の軸心が正確に一致して、加工が終了する。このリーマ加工のために可動軸１５が前進したとき、第１クーラント供給路２２と主軸４の通孔８とが遮断され、第１クーラント供給路２２と第２クーラント供給路２３とが連通空間２６により連通される。これにより、第１、第２クーラント供給路２２，２３を介してクーラントがリーマ１３用のクーラント流路１４に供給され、クーラントが加工箇所にかけられる。このように、バイト１０での加工時とリーマ１３での加工時に、クーラントの供給の切替が可動軸１５の進退により行われるので、例えばポンプの切替により流路を変更してバイトまたはリーマにクーラントが供給されるものではないので、外部に切換弁等のクーラントの供給経路を切り換える機構を必要としない。尚、主軸４でのバルブシート面及びバルブガイド孔の加工時には、クーラントは供給されたままの状態となっている。

図５、図６は、他の実施の形態を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付けて説明を省略する。主軸４には、第２可動軸１８に設けられた第２クーラント供給路２３に連通される連通孔３２と、前記と同様なバイト１０用のクーラント流路１１と第１可動軸１７に設けられた第１クーラント供給路２２に連通する通孔８とが設けられている。連通孔３２には、半径方向に向けて貫通孔７内に開口する前側開口３２ａと後側開口３２ｂとが設けられている。第２可動軸１８と主軸４の貫通孔７の内周面７ａとの間には、第１連通空間３４と第２連通空間３５が形成されている。第１、２連通空間３４，３５とは、可動軸１５の外周面に前後の溝を形成してその各溝と貫通孔７の内周面７ａとの間で形成されている。これら第１、２連通空間３４，３５と連通孔３２とから連通空間２６が構成されている。第１連通空間３４には、第１クーラント供給路２２が開口している。第２連通空間３５には第２クーラント供給路２３と前側開口３２ａが開口して連通している。

図５に示すように可動軸１５が後退した状態では、第１クーラント供給路２２と通孔８とが第１連通空間３４を介して連通し、後側開口３２ｂが第１連通空間３４と第２連通空間３５とを隔てる隔壁３６により塞がれて、第１クーラント供給路２２と第２クーラント供給路２３が遮断される。これにより、クーラントがバイト１０に供給され、バイト１０によりバルブシート面が仕上げ加工される。また、図６に示すように可動軸１５が前進した状態では、第１クーラント供給路２２と通孔８とが遮断され、第１クーラント供給路２２と後側開口３２ｂが第１連通空間３４を介して連通し、前側開口３２ａが第２連通空間３５を介して第２クーラント供給路２３と連通し、クーラントが第１連通空間３４と連通路３２と第２連通空間３５を通ってリーマ１３に供給され、リーマ１３によりバルブガイド孔が仕上げ加工される。

以上のように、前記第１、２の実施の形態では、バイト１０でバルブシート面を加工する時には、可動軸１５が後退端に位置することで、第１、第２クーラント供給路２２，２３が遮断され、第１クーラント供給路２２と主軸４の通孔８とを連通して、バイト１０用のクーラント流路１１からバイト１０とバルブシート面との加工箇所に直接クーラントを供給することができる。このため、ワークの外からクーラントを供給する場合に比べて、確実にクーラントがバルブシート面の加工箇所にかかり、発熱や切粉の除去が十分に行えることになり加工精度が向上する。また、可動軸１５の進退により第１クーラント供給路２２を、第２クーラント供給路２３または主軸４の通孔８に選択的に切り換えて接続するので、１つのクーラント供給回路で済み、バイト１０とリーマ１３に夫々専用に２系統のクーラント供給回路を設けなくてよい。これにより、外部の配管を簡単にすることができ、主軸４を太くすること無く主軸内の配管も簡単になり安価となる。

１加工装置
２主軸ヘッド
４主軸
７貫通孔
７ａ貫通孔の内周面
８主軸の通孔
１０バイト
１１バイト用のクーラント流路
１２ガイドブッシュ
１３リーマ
１４リーマ用のクーラント流路
１５可動軸
１７ａ可動軸の外周面
２２第１クーラント供給路
２３第２クーラント供給路
２６連通空間
３２連通路
３４第１連通空間
３５第２連通空間

Claims

主軸ヘッドに回転可能に主軸を設け、主軸の先端にバイトを保持し軸芯にガイドブッシュを備えた工具と、その中心にガイドブッシュの中を軸線方向を前後に進退するリーマを備え、主軸の中心に設けた貫通孔にリーマを進退する可動軸を備えたシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置において、可動軸の中心にクーラント供給路を設け、主軸に通孔を設け、その主軸の通孔を工具に設けたバイトにクーラントを供給するバイト用のクーラント流路と連通し、可動軸が前進してリーマを前進させた時、クーラント供給路をリーマに設けられたリーマ用のクーラント流路に連通し、可動軸を後退させた時、クーラント供給路を前記通孔に連通するように選択的に切換可能に構成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とバルブガイド孔の加工装置。
前記クーラント供給路を可動軸の後側の第１クーラント供給路と先端の第２クーラント供給路とから構成し、第１クーラント供給路の先端を可動軸の外周面に開口し、第２クーラント供給路の後端を可動軸の外周面に開口すると共に先端を前記リーマ用のクーラント流路に連通し、前記主軸の通孔を前記貫通孔の内周面に開口し、可動軸が前進したとき前記第１クーラント供給路の開口と第２クーラント供給路の開口を連通する連通空間を可動軸と主軸との間に形成し、可動軸の後退端で第１クーラント供給路の開口と第２クーラント供給路の開口の連通を遮断すると共に第１クーラント供給路の開口と主軸の通孔の開口を連通するように構成したことを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置。
可動軸の外周面に前後の溝を形成して各溝と前記貫通孔の内周面との間で第１連通空間と第２連通空間を形成し、第１連通空間に前記第１クーラント供給路を開口し、第２連通空間に前記第２クーラント供給路を開口し、主軸に可動軸が前進した状態で第１連通空間と第２連通空間とを連通する連通路を設け、第１連通空間と第２連通空間と連通路とから前記連通空間を構成し、可動軸の後退端で第１クーラント供給路の開口と主軸の通孔とを第１連通空間を介して連通すると共に第１連通空間と前記連通路との連通を遮断し、可動軸が前進した状態で第１クーラント供給路の開口と前記主軸の通孔とを遮断すると共に第１クーラント供給路と第２クーラント供給路とを連通空間により連通するように構成したことを特徴とする請求項２記載のシリンダヘッドのバルブシート面とバルブガイド孔の加工装置。