JP6287881B2 - Valve seat processing method - Google Patents

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Description

本発明は、バルブシート部の加工方法に関する。   The present invention relates to a method for processing a valve seat portion.

エンジンのシリンダヘッドには、燃焼室や当該燃焼室に通じる吸気/排気ポートが設けられている。そして、吸気/排気ポートの燃焼室側の開口端周縁には、バルブの背面が当接するバルブシートが設けられている。バルブシートとバルブとが当接することにより、燃焼室の気密性が保持される。   The cylinder head of the engine is provided with a combustion chamber and an intake / exhaust port leading to the combustion chamber. A valve seat with which the back surface of the valve abuts is provided at the periphery of the opening end of the intake / exhaust port on the combustion chamber side. When the valve seat and the valve come into contact with each other, the airtightness of the combustion chamber is maintained.

高温環境下においてバルブが繰り返し当接するバルブシートには、耐熱性や耐摩耗性が要求される。そのため、バルブシートは、シリンダヘッド粗形材の吸気/排気ポートの開口端周縁に、機械加工により環状のザグリ溝を形成し、このザグリ溝に銅系合金等からなる異種金属層を形成することにより得られる。このような異種金属層の形成方法としては、ザグリ溝に金属粉を供給しながらレーザビームを照射してクラッド層(異種金属層)を形成するレーザクラッド法が知られている。   Heat resistance and wear resistance are required for a valve seat with which the valve repeatedly contacts in a high temperature environment. Therefore, in the valve seat, an annular counterbore groove is formed by machining at the opening edge periphery of the intake / exhaust port of the cylinder head rough shape member, and a dissimilar metal layer made of a copper alloy or the like is formed in the counterbore groove. Is obtained. As a method for forming such a dissimilar metal layer, a laser cladding method is known in which a clad layer (dissimilar metal layer) is formed by irradiating a laser beam while supplying metal powder to a counterbored groove.

レーザクラッド法により形成されたクラッド層は、所定の形状に切削加工される。ここで、クラッド層とシリンダヘッド粗形材との境界には、高硬度の金属間化合物からなる境界層が形成される。そのため、切削加工の際に、刃具の同じ位置が境界層と接触すると、刃具のその位置が局所的に損傷し、刃具の寿命が著しく短くなるという問題があった。   The clad layer formed by the laser clad method is cut into a predetermined shape. Here, a boundary layer made of a high hardness intermetallic compound is formed at the boundary between the cladding layer and the cylinder head rough profile. Therefore, when the same position of the cutting tool comes into contact with the boundary layer at the time of cutting, there is a problem that the position of the cutting tool is locally damaged and the life of the cutting tool is remarkably shortened.

特許文献1(例えば図2、図3などを参照)には、凹溝(ザグリ溝)14のポート開口端側にガイド面15を設けることにより、刃具の長寿命化を図っている。また、ポート奥側のコーナエッジ部16及びポート開口端側のコーナエッジ部17には、それぞれ面取りコーナ部18、19が設けられている。   In Patent Document 1 (see, for example, FIGS. 2 and 3, etc.), by providing a guide surface 15 on the port opening end side of a concave groove (counterbored groove) 14, the life of the blade is extended. Further, chamfered corner portions 18 and 19 are provided on the corner edge portion 16 on the back side of the port and the corner edge portion 17 on the port opening end side, respectively.

特開2000−326145号公報JP 2000-326145 A

発明者はバルブシート部の加工方法に関し、以下の課題を見出した。
特許文献1では、プランジ加工により異種金属層(クラッド層)20を切削しているため、凹溝14の軸方向にバイト(刃具)7、9を送りつつ切削している。そのため、凹溝14の側壁に形成された境界層21によるバイト9の損傷が問題となる(例えば特許文献1の図5を参照)。従って、ポート開口端側にガイド面15及び面取りコーナ部19を設け、バイト9の損傷を抑制している。なお、凹溝14の底面に形成された境界層21とバイト7との接触点は、切削の進行すなわちバイト7の送りとともに変化するため、バイト7には上述のような問題は生じない。
The inventor has found the following problems regarding the method of processing the valve seat portion.
In Patent Literature 1, since the dissimilar metal layer (cladding layer) 20 is cut by plunge processing, cutting is performed while feeding the cutting tools (cutting tools) 7 and 9 in the axial direction of the groove 14. Therefore, damage to the cutting tool 9 due to the boundary layer 21 formed on the side wall of the concave groove 14 becomes a problem (see, for example, FIG. 5 of Patent Document 1). Therefore, the guide surface 15 and the chamfered corner portion 19 are provided on the port opening end side to suppress damage to the cutting tool 9. Since the contact point between the boundary layer 21 formed on the bottom surface of the concave groove 14 and the cutting tool 7 changes with the progress of cutting, that is, the cutting tool 7 is fed, the above-described problem does not occur in the cutting tool 7.

ところで、刃具が被切削物と常時接触しているプランジ加工に対し、刃具が被切削物と断続的に接触するコンタリング加工が知られている。コンタリング加工では、プランジ加工よりも切削荷重が軽減され、刃具の消耗も抑制される。
コンタリング加工の場合、ザグリ溝(特許文献1の凹溝14)の軸方向でなく、ザグリ溝の軸と垂直な方向に、刃具を移動しながらクラッド層(特許文献1の異種金属層20)を切削する。そのため、特許文献1であれば、凹溝14の側壁ではなく底面に形成された境界層21による刃具の損傷が問題となる。
ここで、特許文献1では、凹溝14の底面に面取りコーナ部18が設けられているため、刃具と境界層21との接触点が切削の進行とともに変化し、刃具の損傷が抑制されるものと考えられる。
By the way, with respect to the plunge process in which the cutting tool is always in contact with the workpiece, a contouring process in which the cutting tool is in intermittent contact with the workpiece is known. In the contouring process, the cutting load is reduced compared to the plunge process, and the consumption of the cutting tool is suppressed.
In the case of the contouring process, the clad layer (dissimilar metal layer 20 of Patent Document 1) is moved while moving the cutting tool in a direction perpendicular to the axis of the counterbored groove instead of the axial direction of the counterbored groove (the recessed groove 14 of Patent Document 1) To cut. Therefore, if it is patent document 1, the damage of the blade tool by the boundary layer 21 formed in the bottom face instead of the side wall of the ditch | groove 14 will be a problem.
Here, in patent document 1, since the chamfered corner part 18 is provided in the bottom face of the ditch | groove 14, the contact point of a cutting tool and the boundary layer 21 changes with progress of cutting, and the damage of a cutting tool is suppressed. it is conceivable that.

しかしながら、特許文献1において凹溝14の軸方向を鉛直方向に沿わせた状態で、異種金属層20を形成する場合、面取りコーナ部18から溶融金属がポート奥側に垂れ易いという問題があった。
なお、溶融金属が垂れないように凹溝14の軸を傾けながら異種金属層20を形成する場合、シリンダヘッド粗形材全体を回転させる必要があり、装置が大型化してしまう。
However, in Patent Document 1, when the dissimilar metal layer 20 is formed in a state in which the axial direction of the concave groove 14 is along the vertical direction, there is a problem that the molten metal tends to sag from the chamfered corner portion 18 to the back side of the port. .
In addition, when forming the dissimilar metal layer 20 while tilting the axis of the groove 14 so that the molten metal does not drip, it is necessary to rotate the entire cylinder head rough shape member, and the apparatus becomes large.

本発明は、上記に鑑みなされたものであって、クラッド層を形成する際の溶融金属の垂れを抑制するとともに、クラッド層をコンタリング加工する際の刃具の損傷を抑制するものである。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: While suppressing dripping of the molten metal at the time of forming a clad layer, it suppresses damage to the blade tool at the time of contouring a clad layer.

本発明の一態様に係るバルブシート部の加工方法は、
シリンダヘッド粗形材において、ポートの燃焼室側の開口端に環状のザグリ溝を形成する際、当該ザグリ溝の底面に外側から内側へ向かって前記燃焼室側に傾斜した傾斜部を形成しておくステップと、
前記ザグリ溝の軸方向を鉛直方向に沿わせた状態で、前記ザグリ溝に供給した金属粉にレーザビームを照射して、バルブシート用のクラッド層を形成するステップと、
前記クラッド層を前記シリンダヘッド粗形材とともに、コンタリング加工により切削するステップと、を備えたバルブシート部の加工方法である。
A method for processing a valve seat portion according to an aspect of the present invention includes:
When forming an annular counterbore groove at the opening end of the port on the combustion chamber side in the cylinder head rough profile, an inclined portion inclined toward the combustion chamber side from the outside to the inside is formed on the bottom surface of the counterbore groove. Step to put
Irradiating the metal powder supplied to the counterbored grooves with a laser beam in a state where the axial direction of the counterbored grooves is along the vertical direction, and forming a cladding layer for a valve seat;
Cutting the clad layer together with the cylinder head rough shape material by a contouring process.

本発明の一態様に係るバルブシート部の加工方法では、ザグリ溝の底面に、ザグリ溝の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部が形成されている。そのため、クラッド層を形成する際の溶融金属の垂れを抑制することができる。また、コンタリング加工する際、刃具と境界層との接触点が切削の進行とともに変化し、刃具の損傷を抑制することができる。すなわち、クラッド層を形成する際の溶融金属の垂れを抑制するとともに、クラッド層をコンタリング加工する際の刃具の損傷を抑制することができる。   In the valve seat portion processing method according to one aspect of the present invention, an inclined portion that is inclined toward the combustion chamber side from the outside to the inside of the counterbored groove is formed on the bottom surface of the counterbored groove. Therefore, dripping of the molten metal when forming the cladding layer can be suppressed. Further, when the contouring process is performed, the contact point between the cutting tool and the boundary layer changes with the progress of cutting, and damage to the cutting tool can be suppressed. That is, it is possible to suppress dripping of the molten metal when forming the cladding layer, and it is possible to suppress damage to the blade tool when contouring the cladding layer.

本発明の別の一態様に係るバルブシート部の加工方法は、前記ザグリ溝の前記底面に、前記燃焼室側に突出した凸部が形成されており、前記凸部の一部が、前記傾斜部を構成するようにすることもできる。この態様でもクラッド層を形成する際の溶融金属の垂れを特に効果的に抑制することができる。   In the valve seat portion processing method according to another aspect of the present invention, a convex portion protruding toward the combustion chamber is formed on the bottom surface of the counterbored groove, and a portion of the convex portion is inclined. The part can also be configured. Also in this embodiment, dripping of the molten metal when forming the cladding layer can be particularly effectively suppressed.

また、本発明のさらに別の一態様に係るバルブシート部の加工方法は、前記ザグリ溝の前記底面に、切欠溝が形成されており、前記切欠溝の一部が、前記傾斜部を構成するようにすることもできる。この態様でもクラッド層をコンタリング加工する際の刃具の損傷を特に効果的に抑制することができる。   In the valve seat portion processing method according to yet another aspect of the present invention, a notch groove is formed in the bottom surface of the counterbore groove, and a part of the notch groove constitutes the inclined portion. It can also be done. Even in this aspect, damage to the blade when the clad layer is contoured can be particularly effectively suppressed.

本発明により、クラッド層を形成する際の溶融金属の垂れを抑制するとともに、クラッド層をコンタリング加工する際の刃具の損傷を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress dripping of the molten metal when forming the cladding layer, and it is possible to suppress damage to the cutting tool when contouring the cladding layer.

第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法におけるクラッド層形成の概要を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the outline | summary of the clad layer formation in the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るレーザ加工ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the laser processing head which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the processing method of the valve seat part which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の変形例に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the processing method of the valve seat part which concerns on the modification of 2nd Embodiment.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

(第1の実施の形態)
まず、図1〜図5を参照して、第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法について説明する。図1は、第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法におけるクラッド層形成の概要を模式的に示す斜視図である。図2は、第1の実施の形態に係るレーザ加工ヘッドの断面図である。図3〜図5は、第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。
(First embodiment)
First, with reference to FIGS. 1-5, the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an outline of clad layer formation in the valve seat portion processing method according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser processing head according to the first embodiment. 3-5 is sectional drawing which shows the detail of the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment.

図1を参照して、第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法におけるクラッド層形成の概要について説明する。まず、シリンダヘッド粗形材10の構成について説明する。シリンダヘッド粗形材10は、例えば鋳鉄やアルミニウム合金などからなる鋳物である。図1に示すように、シリンダヘッド粗形材10は、複数の燃焼室13を備えている。各燃焼室13は、吸気ポート11及び排気ポート12を備えている。そして、吸気ポート11及び排気ポート12のそれぞれにおいて、燃焼室13側の開口端周縁に、機械加工によりクラッド層形成用のザグリ溝14が形成されている。   With reference to FIG. 1, the outline | summary of the clad layer formation in the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. First, the configuration of the cylinder head rough profile 10 will be described. The cylinder head rough shape member 10 is a casting made of, for example, cast iron or aluminum alloy. As shown in FIG. 1, the cylinder head rough profile 10 includes a plurality of combustion chambers 13. Each combustion chamber 13 includes an intake port 11 and an exhaust port 12. Then, in each of the intake port 11 and the exhaust port 12, a counterbored groove 14 for forming a cladding layer is formed by machining on the periphery of the opening end on the combustion chamber 13 side.

図1に示されたシリンダヘッド粗形材10は、4気筒16バルブ用であって、4つの燃焼室13のそれぞれに吸気ポート11及び排気ポート12を2つずつ備えている。当然のことながら、燃焼室13や吸気ポート11及び排気ポート12の個数は図1の例に限定されるものではなく、適宜決定されるものである。   The rough cylinder head member 10 shown in FIG. 1 is for a four-cylinder 16 valve, and includes two intake ports 11 and two exhaust ports 12 in each of four combustion chambers 13. As a matter of course, the number of the combustion chambers 13, the intake ports 11 and the exhaust ports 12 is not limited to the example of FIG.

図1に示すように、レーザ加工ヘッド40からザグリ溝14に金属粉を供給しつつ、レーザビーム(光軸A2)を照射してクラッド層を形成する。レーザ加工ヘッド40が、環状のザグリ溝14の中心軸A1を軸として1回転することにより、ザグリ溝14の全周にクラッド層を形成することができる。中心軸A1は、ザグリ溝14の中心を通り、ザグリ溝14の底面に垂直な軸である。吸気ポート11や排気ポート12のそれぞれにおいて、ザグリ溝14の中心軸A1を鉛直方向に沿わせた状態で、シリンダヘッド粗形材10の姿勢を調整してからクラッド層を形成する。   As shown in FIG. 1, a clad layer is formed by irradiating a laser beam (optical axis A2) while supplying metal powder from the laser processing head 40 to the counterbored grooves 14. The laser processing head 40 makes one rotation around the central axis A1 of the annular counterbored groove 14, whereby a clad layer can be formed on the entire periphery of the counterbored groove 14. The central axis A <b> 1 is an axis that passes through the center of the counterbored groove 14 and is perpendicular to the bottom surface of the counterbored groove 14. In each of the intake port 11 and the exhaust port 12, the clad layer is formed after adjusting the posture of the cylinder head rough shape member 10 with the central axis A1 of the counterbored groove 14 along the vertical direction.

なお、ザグリ溝14の中心軸A1を鉛直方向に沿わせた状態は、必ずしも中心軸A1の方向を鉛直方向に正確に一致させた状態である必要はない。クラッド層形成の際、溶融金属が垂れなければ、ザグリ溝14の中心軸A1を鉛直方向から多少傾けてシリンダヘッド粗形材10を設置してもよい。   Note that the state in which the central axis A1 of the counterbored groove 14 is along the vertical direction does not necessarily need to be a state in which the direction of the central axis A1 is exactly matched with the vertical direction. When forming the cladding layer, if the molten metal does not sag, the cylinder head rough profile 10 may be installed with the central axis A1 of the counterbored groove 14 slightly inclined from the vertical direction.

次に、図2を参照して、レーザ加工ヘッド40の構成について説明する。レーザ加工ヘッド40は、内側ノズル41、外側ノズル42、原料供給管43を備えている。すなわち、レーザ加工ヘッド40は、ともにレーザビーム30の光軸A2を中心軸とする内側ノズル41及び外側ノズル42からなる同軸二重管構造を有している。   Next, the configuration of the laser processing head 40 will be described with reference to FIG. The laser processing head 40 includes an inner nozzle 41, an outer nozzle 42, and a raw material supply pipe 43. That is, the laser processing head 40 has a coaxial double tube structure composed of an inner nozzle 41 and an outer nozzle 42 both having the optical axis A2 of the laser beam 30 as a central axis.

具体的には、内側ノズル41からレーザビーム30が出射される。また、内側ノズル41と外側ノズル42との間からは、原料供給管43を介して供給された不活性ガス及び金属粉が吐出される。つまり、金属粉及び不活性ガスの吐出軸は、レーザビーム30の光軸A2と同軸である。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガスや窒素ガスを挙げることができる。   Specifically, the laser beam 30 is emitted from the inner nozzle 41. Further, an inert gas and metal powder supplied via the raw material supply pipe 43 are discharged from between the inner nozzle 41 and the outer nozzle 42. That is, the discharge axis of the metal powder and the inert gas is coaxial with the optical axis A2 of the laser beam 30. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas.

このように、レーザビームの照射と金属粉及び不活性ガスの供給とが一体化されることにより、レーザ加工装置をコンパクトにすることができる。なお、図1では、原料供給管43は省略されている。   Thus, the laser processing apparatus can be made compact by integrating the irradiation of the laser beam and the supply of the metal powder and the inert gas. In FIG. 1, the raw material supply pipe 43 is omitted.

次に、図3〜図5を参照して、第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法の詳細について説明する。バルブシート部の加工方法は、吸気ポート11側と排気ポート12側とにおいて同一であるから、吸気ポート11側について説明する。   Next, with reference to FIGS. 3-5, the detail of the processing method of the valve seat part which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. Since the processing method of the valve seat portion is the same on the intake port 11 side and the exhaust port 12 side, the intake port 11 side will be described.

まず、図3に示すように、シリンダヘッド粗形材10の吸気ポート11の燃焼室13側の開口端周縁に、機械加工により環状のザグリ溝14を形成する。ザグリ溝14は、底面14a、斜面14b、側壁14cを備えている。   First, as shown in FIG. 3, an annular counterbore groove 14 is formed by machining on the periphery of the opening end of the intake port 11 of the cylinder head rough shape member 10 on the combustion chamber 13 side. The counterbored groove 14 includes a bottom surface 14a, a slope 14b, and a side wall 14c.

ここで、第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法では、ザグリ溝14の底面14aに、燃焼室側に突出した凸部15が形成されている。すなわち、ザグリ溝14の底面14aに、ザグリ溝14の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部15aが形成されている。   Here, in the valve seat portion processing method according to the first embodiment, a convex portion 15 protruding toward the combustion chamber is formed on the bottom surface 14 a of the counterbored groove 14. That is, an inclined portion 15 a is formed on the bottom surface 14 a of the counterbored groove 14 so as to incline toward the combustion chamber from the outside to the inside of the counterbored groove 14.

次に、図4に示すように、レーザ加工ヘッド40からザグリ溝14に金属粉を供給しつつ、レーザビーム(光軸A2)を照射する。これにより、ザグリ溝14の内部において金属粉が溶融・凝固し、バルブシート用のクラッド層20が形成される。ここで、レーザ加工ヘッド40が、環状のザグリ溝14の中心軸A1を軸として1回転するため、ザグリ溝14の全周にクラッド層20を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 4, a laser beam (optical axis A <b> 2) is irradiated while supplying metal powder from the laser processing head 40 to the counterbored grooves 14. As a result, the metal powder is melted and solidified inside the counterbore groove 14 to form the cladding layer 20 for the valve seat. Here, since the laser processing head 40 makes one rotation around the central axis A <b> 1 of the annular counterbored groove 14, the cladding layer 20 can be formed on the entire periphery of the counterbored groove 14.

ザグリ溝14の角部ではクラッド層20に欠陥が発生しやすい。しかしながら、底面14aと側壁14cとの間に設けられた斜面14bにより、ザグリ溝14の角部におけるクラッド層20の欠陥が抑制される。   Defects are likely to occur in the cladding layer 20 at the corners of the counterbored grooves 14. However, the slope 14b provided between the bottom surface 14a and the side wall 14c suppresses defects in the cladding layer 20 at the corners of the counterbored groove 14.

さらに、上述の通り、ザグリ溝14の底面14aには、ザグリ溝14の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部15aが形成されている。そのため、クラッド層20を形成する際の溶融金属の垂れを抑制することができる。   Furthermore, as described above, the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 is formed with an inclined portion 15a that inclines toward the combustion chamber from the outside to the inside of the counterbored groove 14. Therefore, dripping of the molten metal when forming the cladding layer 20 can be suppressed.

ここで、ザグリ溝14の底面14aに対する傾斜部15aの傾斜角θ2は、10°以上であることが好ましい。10°未満では、溶融金属の垂れを充分に抑制することができない。一方、傾斜部15aの傾斜角θ2は、ザグリ溝14の底面14aに対するレーザビーム30の光軸A2の傾斜角θ1よりも小さいことが好ましい。これにより、レーザビーム30と凸部15との干渉を防止することができる。レーザビーム30の光軸A2の傾斜角θ1は、45°程度である。   Here, the inclination angle θ2 of the inclined portion 15a with respect to the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 is preferably 10 ° or more. If it is less than 10 °, dripping of the molten metal cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, the inclination angle θ2 of the inclined portion 15a is preferably smaller than the inclination angle θ1 of the optical axis A2 of the laser beam 30 with respect to the bottom surface 14a of the counterbored groove 14. Thereby, interference with the laser beam 30 and the convex part 15 can be prevented. The inclination angle θ1 of the optical axis A2 of the laser beam 30 is about 45 °.

次に、図5に示すように、クラッド層20をシリンダヘッド粗形材10とともに、コンタリング加工により切削する。コンタリング加工用の切削工具50は、支持部51と、支持部51に固定された刃具52a、52bを備えている。刃具52a、52bは、例えば超硬チップである。   Next, as shown in FIG. 5, the clad layer 20 is cut together with the cylinder head rough shape member 10 by contouring. The cutting tool 50 for contouring includes a support portion 51 and cutting tools 52 a and 52 b fixed to the support portion 51. The cutting tools 52a and 52b are, for example, cemented carbide tips.

切削工具50は、回転軸A3を軸として高速回転しながら、ザグリ溝14の内側から外側に向かって移動する。これにより、2点鎖線で示された切削形状まで、クラッド層20及びシリンダヘッド粗形材10が切削される。具体的には、刃具52aにより、燃焼室側ガイド面22aが形成される。刃具52bにより、ポート奥側ガイド面22bが形成される。なお、最終的にはクラッド層20をさらに切削することにより、バルブシート面23を形成する。   The cutting tool 50 moves from the inside to the outside of the counterbored groove 14 while rotating at high speed about the rotation axis A3. Thereby, the clad layer 20 and the cylinder head rough profile 10 are cut to the cutting shape indicated by the two-dot chain line. Specifically, the combustion chamber side guide surface 22a is formed by the blade 52a. The port back side guide surface 22b is formed by the cutting tool 52b. The valve seat surface 23 is finally formed by further cutting the cladding layer 20.

ここで、図5に示すように、クラッド層20とシリンダヘッド粗形材10との境界には、高硬度の金属間化合物からなる境界層21が形成されている。そのため、切削加工の際に、刃具52a、52bの同じ位置が境界層21と接触すると、刃具52a、52bのその位置が局所的に損傷し、刃具52a、52bの寿命が著しく短くなってしまう。   Here, as shown in FIG. 5, a boundary layer 21 made of a high-hardness intermetallic compound is formed at the boundary between the cladding layer 20 and the cylinder head rough profile 10. Therefore, when the same position of the cutting tools 52a and 52b comes into contact with the boundary layer 21 during cutting, the positions of the cutting tools 52a and 52b are locally damaged, and the life of the cutting tools 52a and 52b is remarkably shortened.

図5に示すように、コンタリング加工では、ザグリ溝14の中心軸A1と垂直な方向に、刃具52a、52bを移動しながらクラッド層20を切削する。そのため、ザグリ溝14の底面14aに形成された境界層21による刃具52bの損傷が問題となる。なお、ザグリ溝14の側壁14cに形成された境界層21と刃具52aとの接触点は、切削の進行とともに変化するため、刃具52aには上述のような問題は生じない。   As shown in FIG. 5, in the contouring process, the clad layer 20 is cut while moving the cutting tools 52a and 52b in a direction perpendicular to the central axis A1 of the counterbored groove 14. Therefore, damage to the blade 52b due to the boundary layer 21 formed on the bottom surface 14a of the counterbore groove 14 becomes a problem. The contact point between the boundary layer 21 formed on the side wall 14c of the counterbore groove 14 and the cutting tool 52a changes with the progress of cutting, so that the above-described problem does not occur in the cutting tool 52a.

ここで、第1の実施の形態に係るザグリ溝14の底面14aには、ザグリ溝14の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部15aが形成されている。そのため、クラッド層20をコンタリング加工する際、刃具52bと境界層21との接触点が切削の進行とともに変化し、刃具52bの損傷を抑制することができる。図5には、刃具52bにおける境界層21との接触範囲を模式的に示した。   Here, the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 according to the first embodiment is formed with an inclined portion 15a that is inclined toward the combustion chamber from the outside of the counterbored groove 14 toward the inside. Therefore, when the cladding layer 20 is contoured, the contact point between the cutting tool 52b and the boundary layer 21 changes with the progress of cutting, and damage to the cutting tool 52b can be suppressed. In FIG. 5, the contact range with the boundary layer 21 in the blade 52b was typically shown.

上述の通り、第1の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法では、ザグリ溝14の底面14aに、ザグリ溝14の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部15aが形成されている。そのため、クラッド層20を形成する際の溶融金属の垂れを抑制することができる。また、クラッド層20をコンタリング加工する際、刃具52bと境界層21との接触点が切削の進行とともに変化し、刃具52bの損傷を抑制することができる。   As described above, in the processing method for the valve seat portion according to the first embodiment, the inclined portion 15a is formed on the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 so as to incline toward the combustion chamber from the outside to the inside of the counterbored groove 14. ing. Therefore, dripping of the molten metal when forming the cladding layer 20 can be suppressed. Further, when the clad layer 20 is contoured, the contact point between the blade 52b and the boundary layer 21 changes with the progress of cutting, and damage to the blade 52b can be suppressed.

すなわち、ザグリ溝14の底面14aに形成された傾斜部15aにより、クラッド層20を形成する際の溶融金属の垂れを抑制するとともに、クラッド層20をコンタリング加工する際の刃具52bの損傷を抑制することができる。   That is, the inclined portion 15a formed on the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 suppresses dripping of the molten metal when forming the cladding layer 20, and suppresses damage to the blade 52b when contouring the cladding layer 20. can do.

(第2の実施の形態)
次に、図6を参照して、第2の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法について説明する。図6は、第2の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。第2の実施の形態に係る図6は、第1の実施の形態に係る図5に対応している。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 6, the processing method of the valve seat part which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 6 is a cross-sectional view showing details of the method for processing the valve seat portion according to the second embodiment. FIG. 6 according to the second embodiment corresponds to FIG. 5 according to the first embodiment.

第1の実施の形態では、ザグリ溝14の底面14aに、底面14aに燃焼室側に突出した凸部15が形成されていた。そして、凸部15の一部が、ザグリ溝14の底面14aにおいてザグリ溝14の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部15aを構成していた。   In the first embodiment, the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 is formed with a convex portion 15 projecting toward the combustion chamber on the bottom surface 14a. A part of the convex portion 15 constitutes an inclined portion 15 a that is inclined toward the combustion chamber side from the outside to the inside of the counterbored groove 14 on the bottom surface 14 a of the counterbored groove 14.

これに対し、第2の実施の形態では、ザグリ溝14の底面14aに、断面三角形状の切欠溝16が形成されている。切欠溝16は、平面視ではザグリ溝14と同様に環状である。そして、切欠溝16の内側の斜面が、ザグリ溝14の底面14aにおいてザグリ溝14の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部16aを構成している。   On the other hand, in the second embodiment, a notch groove 16 having a triangular cross section is formed on the bottom surface 14a of the counterbored groove 14. The cutout groove 16 is annular as in the counterbore groove 14 in plan view. The slope on the inner side of the notch groove 16 constitutes an inclined portion 16a that slopes toward the combustion chamber from the outside to the inside of the counterbored groove 14 on the bottom surface 14a of the counterbored groove 14.

第2の実施の形態に係るバルブシート部の加工方法でも、ザグリ溝14の底面14aには、ザグリ溝14の外側から内側へ向かって燃焼室側に傾斜した傾斜部16aが形成されている。そのため、クラッド層20を形成する際の溶融金属の垂れを抑制することができる。また、クラッド層20をコンタリング加工する際、刃具52bと境界層21との接触点が切削の進行とともに変化し、刃具52bの損傷を抑制することができる。   Also in the valve seat processing method according to the second embodiment, the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 is formed with an inclined portion 16a that inclines toward the combustion chamber from the outside of the counterbored groove 14 toward the inside. Therefore, dripping of the molten metal when forming the cladding layer 20 can be suppressed. Further, when the clad layer 20 is contoured, the contact point between the blade 52b and the boundary layer 21 changes with the progress of cutting, and damage to the blade 52b can be suppressed.

すなわち、ザグリ溝14の底面14aに形成された傾斜部16aにより、クラッド層20を形成する際の溶融金属の垂れを抑制するとともに、クラッド層20をコンタリング加工する際の刃具52bの損傷を抑制することができる。   In other words, the inclined portion 16a formed on the bottom surface 14a of the counterbored groove 14 suppresses dripping of the molten metal when forming the cladding layer 20, and also prevents damage to the blade 52b when contouring the cladding layer 20. can do.

さらに、第2の実施の形態では、そもそもレーザビーム30との干渉がないため、傾斜部16aの傾斜角θ2を第1の実施の形態よりも大きくすることができる。そのため、刃具52bにおける境界層21との接触範囲を広げることができ、刃具52bの損傷をより効果的に抑制することができる。   Furthermore, in the second embodiment, since there is no interference with the laser beam 30 in the first place, the inclination angle θ2 of the inclined portion 16a can be made larger than that in the first embodiment. Therefore, the contact range with the boundary layer 21 in the blade 52b can be expanded, and damage to the blade 52b can be more effectively suppressed.

(第2の実施の形態の変形例)
次に、図7を参照して、第2の実施の形態の変形例に係るバルブシート部の加工方法について説明する。図7は、第2の実施の形態の変形例に係るバルブシート部の加工方法の詳細を示す断面図である。第2の実施の形態の変形例に係る図7は、第2の実施の形態に係る図6に対応している。
図7に示すように、切欠溝16の断面形状は三角形状に限らず、略半円状であってもよい。第2の実施の形態の変形例においても、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(Modification of the second embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, the processing method of the valve seat part which concerns on the modification of 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 7 is a cross-sectional view showing details of a method for processing a valve seat portion according to a modification of the second embodiment. FIG. 7 according to the modification of the second embodiment corresponds to FIG. 6 according to the second embodiment.
As shown in FIG. 7, the cross-sectional shape of the notch groove 16 is not limited to a triangular shape, and may be a substantially semicircular shape. Also in the modified example of the second embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、クラッド層20の原料である金属粉をレーザ加工ヘッド40とは別のノズルを用いてザグリ溝14へ供給してもよい。また、不活性ガスが同一のレーザ加工ヘッドから吐出される必要もない。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
For example, metal powder that is a raw material of the clad layer 20 may be supplied to the counterbore groove 14 using a nozzle different from the laser processing head 40. Further, it is not necessary for the inert gas to be discharged from the same laser processing head.

10 シリンダヘッド粗形材
11 吸気ポート
12 排気ポート
13 燃焼室
14 ザグリ溝
14a 底面
14b 斜面
14c 側壁
15 凸部
15a 傾斜部
16 切欠溝
16a 傾斜部
20 クラッド層
21 境界層
22a 燃焼室側ガイド面
22b ポート奥側ガイド面
30 レーザビーム
40 レーザ加工ヘッド
41 内側ノズル
42 外側ノズル
43 原料供給管
50 切削工具
51 支持部
52a、52b 刃具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylinder head rough shape material 11 Intake port 12 Exhaust port 13 Combustion chamber 14 Counterbored groove 14a Bottom surface 14b Inclined surface 14c Side wall 15 Convex part 15a Inclined part 16 Notch part 16a Inclined part 20 Clad layer 21 Boundary layer 22a Combustion chamber side guide surface 22b Port Back side guide surface 30 Laser beam 40 Laser processing head 41 Inner nozzle 42 Outer nozzle 43 Raw material supply pipe 50 Cutting tool 51 Support portions 52a, 52b Cutting tool

Claims (1)

シリンダヘッド粗形材において、ポートの燃焼室側の開口端に環状のザグリ溝を形成する際、当該ザグリ溝の底面に外側から内側へ向かって前記燃焼室側に傾斜した傾斜部を形成しておくステップと、
前記ザグリ溝の軸方向を鉛直方向に沿わせた状態で、前記ザグリ溝に供給した金属粉にレーザビームを照射して、バルブシート用のクラッド層を形成するステップと、
前記クラッド層を前記シリンダヘッド粗形材とともに、コンタリング加工により切削するステップと、を備え
前記ザグリ溝の前記底面に、切欠溝が形成されており、
前記切欠溝の一部が、前記傾斜部を構成している、
バルブシート部の加工方法。
When forming an annular counterbore groove at the opening end of the port on the combustion chamber side in the cylinder head rough profile, an inclined portion inclined toward the combustion chamber side from the outside to the inside is formed on the bottom surface of the counterbore groove. Step to put
Irradiating the metal powder supplied to the counterbored grooves with a laser beam in a state where the axial direction of the counterbored grooves is along the vertical direction, and forming a cladding layer for a valve seat;
Cutting the cladding layer together with the cylinder head rough shape material by contouring , and
A notch groove is formed on the bottom surface of the counterbore groove,
A part of the notch groove constitutes the inclined portion,
Processing method of valve seat part.
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