KR100871213B1

KR100871213B1 - 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구

Info

Publication number: KR100871213B1
Application number: KR1020077002185A
Authority: KR
Inventors: 디터 크레스
Original assignee: 마팔 파브릭 퓌어 프래찌지온스베르크쪼이게 독토르 크레쓰카게
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2008-12-01
Also published as: WO2006136361A1; KR20070065295A; ATE458573T1; US20080089755A1; JP2008544137A; RU2007102571A; BRPI0605874A; CN100579699C; US7451534B2; PL1896209T3; DE102005028368A1; DE502006006257D1; ES2340712T3; EP1896209A1; CN101005914A; EP1896209B1; RU2384392C2

Abstract

연소 기관의 실린더 헤드에 있는 밸브 시트 및 밸브 가이드를 미세 가공하기 위한 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구가 개시된다. 공구는 적어도 2개의 공구 부품(3, 5)을 가지며, 제1공구 부품은 적어도 기하학적으로 정의되는 블레이드(11)를 갖고 밸브 시트를 가공하는데 할당되며, 제2공구 부품은 적어도 기하학적으로 정의되는 블레이드(15)를 갖고 밸브 가이드를 가공하는데 할당되며, 두 공구 부품은 정밀 인터페이스(17)에 의해 연결되고, 정밀 인터페이스(17)는 원뿔대 연결부로 구성되며, 제1공구 부품(3)에 제1평탄면(19) 및 제2공구 부품(5)에 제1평탄면(21)을 갖고, 두 평탄면은 공구(1)의 중심축(23)과 수직으로 위치하며 공구(1)의 조립된 상태에서 서로 접하고, 제1공구 부품(3)은 강철로 구성된다. 공구의 특징은 제2공구 부품(5)이 분할되어 2개의 섹션(39, 41)을 가지며, 제1섹션(39)은 카바이드로 구성되고 정밀 인터페이스(17)에 할당되며, 제2섹션(41)은 제1공구 부품(3)의 재료보다 더 연성인 재료로 구성되고 제2공구 부품(5)의 적어도 하나의 블레이드(13)를 갖는 것이다.

밸브 시트, 밸브 가이드, 가공 공구

Description

밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구{VALVE SEAT AND VALVE GUIDE MACHINING TOOL}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 연소 기관의 실린더 헤드에 있는 밸브 시트 및 밸브 가이드의 미세 가공을 위한 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구에 관련된다.

여기에 기술된 종류의 공구는 공지이다(DE 101 37 000 A1). 연소 기관의 실린더 헤드에 있는 밸브 시트 및 밸브 가이드를 가공할 때, 한편으로는 밸브 가이드의 영역에서의 표면 품질 및 다른 한편으로는 밸브와 밸브 가이드 사이의 동축성이 매우 중요함이 판명되었다. 동축성은 연소 기관의 견고함과 용도에 대한 중요한 기준이다. 밸브 가이드의 표면 영역의 품질은 연소 기관의 저-마모 운전에 필수적이다. 공지의 공구에서, 2개의 공구 부품이 구비되는데, 이 중에서 제1공구 부품은 밸브 시트 가공에 할당되고 제2공구 부품은 밸브 가이드 가공에 할당된다. 두 공구 부품은 정밀 인터페이스를 통하여 서로 연결되는데, 여기서 하나의 공구 부품은 원뿔대를 갖고 다른 공구 부품은 원뿔대에 대한 원뿔형 시트를 갖는다. 두 공구 부품 모두 공구의 중심축과 수직으로 위치하는 정밀 인터페이스의 영역에서 평탄면을 갖는다. 두 공구 부품의 서로에 대한 정밀한 동축 정렬은 정밀 인터페이스에 의해 확 보된다. 이는 공구의 강성의 뚜렷한 증가에 영향을 주어, 공구의 제2부품의 영역에서 휨이 감소한다. 공구 내에 상술한 영역의 미세 가공에서 일어나는 진동이 정밀 인터페이스에 의해 억제되고 강하게 감소하기 때문에, 밸브 시트와 밸브 가이드의 표면 품질은 더욱 증가한다. 두 공구 부품에 대한 다른 재료를 선택함으로써, 진동이 더욱 감소한다. 강철이 밸브 시트 가공용 제1공구 부품에 사용되고 카바이드가 밸브 가이드 가공용 제2공구 부품에 사용된다. 어떤 경우에는 밸브 가이드 영역에서의 표면 품질이 충분하지 않고 비교적 고 마모가 제2공구 부품에서 초래된다는 것이 밝혀졌다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 불이익을 받지 않는, 연소 기관의 실린더 헤드에 있는 밸브 시트 및 밸브 가이드의 미세 가공을 위한 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구범위 제1항에 기재된 특징을 갖는 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구가 제안된다. 공구는 두 공구 부품을 포함하며, 이 중에서 하나는 밸브 시트를 가공하는데 할당되고 제2공구는 밸브 가이드를 가공하는데 할당된다. 밸브 시트 가공용 제1공구는 강철로 만들어진다. 그러나, 공구의 제2부품이 분할되어 2개의 섹션을 갖는데, 이 중에서 하나, 즉 정밀 인터페이스에 할당되는 제1섹션만이 카바이드로 이루어진다는 사실에 의해 공구가 구별된다. 제2공구 부품의 제2섹션은 제1섹션보다 더 연성인 재료로 구성된다. 따라서, 제2공구 부품의 제2섹션이 그 연성으로 인하여 밸브 가이드의 표면에 최적으로 일치함으로써, 제2공구 부품의 급격한 마모를 방지하고 실질적으로 밸브 가이드의 표면 품질을 개선하는 것이 가능하다.

제2섹션이 강철 또는 중금속으로 구성되는 것이 특징인 공구의 일 태양이 바람직하다. 이들 재료는 카바이드보다 더 큰 연성에 특징이 있어서, 제2섹션의 영역에서 제2공구 부품이 밸브 가이드의 표면에 보다 일치할 수 있다. 부가적인 이점은 제2섹션의 재료가 제1섹션보다 가공하기에 용이하다는 것이다.

부가적인 태양은 종속항으로부터 명백해진다.

본 발명은 도면에 의해 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구의 주요 도면을 측면 분해조립도로서 도시한 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 공구 부품의 측면도를 도시한 것이다.

도 3은 도 2의 공구 부품의 단부 확대도를 도시한 것이다.

도 1은 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구를 도시한 것으로, 공구(1)는 두 공구 부품, 즉 밸브 시트 가공용으로 사용되는 제1공구 부품(3) 및 밸브 가이드 가공용으로 사용되는 제2공구 부품(5)을 갖는다. 제1공구 부품(3)은 공작 기계에 공구(1)를 연결하는데 사용되는 샤프트(7)를 갖는다. 제1공구 부품(3)은 상응하여 구성되고 일 예로서 원뿔형 외면을 구비한다. 제1공구 부품(3)은 밸브 시트를 가공하는데 사용되는 블레이드(11)를 갖는 커터 플레이트(9)를 더욱 포함한다.

제2공구 부품(5) 또한 기하학적으로 결정된 블레이드(15)를 포함하는 커터 플레이트(13)를 갖는다.

두 공구 부품(3, 5)은 원뿔대 연결부로서 구성되는 정밀 인터페이스(17)와 제1공구 부품(3)의 제1평탄면(19) 및 제2공구 부품(5)의 제2평탄면(21)에 의해 연결된다. 평탄면들은 공구(1)의 회전 및 중심축(23)과 수직으로 위치한다. 정밀 인터페이스(17)는 한쪽에는 원뿔체를 다른 한쪽에는 원뿔체를 수용하는 리세스를 포함한다. 원뿔체(25)는 제2공구 부품(5)에 구비되고 원뿔형으로 구성되는 리세스(27)는 제1공구 부품(3)에 구비된다.

공구 부품(5)과 맞물리는 제2나사부(33)와 함께, 제1공구 부품(3)과 맞물리는 제1나사부(31)를 구비하는 조임 나사(29)가 분해조립도에서 도시된다. 나사부(31, 33)는 정반대의 나사선을 포함한다. 조임 나사가 제1방향으로 회전하면, 두 공구 부품(3, 5)은 정밀 인터페이스(17)의 영역에서 함께 조여지며, 여기서 원뿔체(25)가 리세스(27)로 끌려 들어가고 환상 표면으로 구성되는 평탄면(19, 21)이 서로 견고하게 인접한다.

반대 방향으로 조임 나사(29)가 회전함에 따라, 두 공구 부품(3, 5)이 밀려나서, 원뿔체(25)와 리세스(27)의 조임력이 느슨해진다.

연소 기관의 실린더 블록에서 밸브 시트 및 밸브 가이드를 미세 가공할 때, 두 공구 부품(3, 5)은 정밀 인터페이스(17)에 의해 함께 조여져서, 공구(1)에 대한 고도의 강성을 유도하고, 또한 서로에 대한 공구 부품(3, 5)의 절대적으로 정확한 위치적 배치를 유도한다.

제2공구 부품(5)은 밸브 가이드를 가공하는데 사용되는 리머(확공기)로서 구성된다. 제1공구 부품(3)은 밸브 시트를 가공하는데 사용된다. 이러한 이유로, 제1공구 부품의 커팅 플레이트(9)의 블레이드(11)는 중심축과 일정한 각도로 경사진다. 부수적으로, 블레이드(11)는 화살표(35)로 표시되는 공구의 진행 방향으로 경사진다.

밸브 시트 가이드가 커터 플레이트(13)의 블레이드(15)에 의해 가공되는 동안에, 제2공구 부품(5)이 밸브 시트 가이드의 표면에 대하여 자신을 지지할 수 있도록, 제2공구 부품(5)의 영역에 적어도 하나의 가이드 스트립(37)이 구비된다.

커터 플레이트(9, 13)의 블레이드(11, 15)는 공구 부품(3, 5)의 본체에 직접적으로 구비될 수 있음이 판명되어야 한다. 블레이드의 조정 가능성을 확보하기 위하여, 도시된 바와 같이 바람직하게는 블레이드는 적절한 조정 메커니즘과 협력하는 커터 플레이트의 부품이다.

도 1에서, 제2공구 부품(5)은 별개의 요소로 구성되어 결합하는 제1섹션(39) 및 제2섹션(41)을 포함하는 것이 도시된다. 여기서 두 섹션(39, 41) 사이의 접촉 영역을 나타내는 분할선(43)만이 보일 수 있다.

도 1의 주요 도면은 제1공구 부품(3)이 제2공구 부품(5)보다 더 큰 외경을 가짐을 도시한다. 이것은 제2평탄면(21)이 구비되는 원뿔형 영역(45)에서 작은 직경을 갖는 원통형 영역 때문이다. 평탄면(21)의 영역에서 제2공구 부품(5)의 외경은 예를 들어 분할선(43)의 영역에서보다 상당히 더 크다. 이 분할선(43)의 좌우측에 대한 원통형 영역의 길이는 밸브 가이드의 가이드 길이의 함수로 선택된다.

도 2로부터 공구(1)의 제2공구 부품(5)을 측면도로 볼 수 있다. 이는 부분 단면도로 재현된다. 이와 관련하여, 도 1에 대한 설명이 참고되도록 동일한 부품에 대해 동일한 도면 부호가 주어진다.

공구 부품(5)은 도 1에서보다 더 상세하게 식별 가능하도록 확대 도시된다. 제2공구 부품(5)이 적절한 방식으로, 여기서는 납땜으로 연결되는 두 섹션(39, 41)을 포함함을 명백히 식별할 수 있다.

분할선(43)과 접하는 제2섹션(41)과 제1섹션(39)의 영역은 원통형 외면을 가지며, 제1섹션(39)의 원통형 외면은 원뿔형 영역(45)을 거쳐 중심축과 수직으로 연장되는 정밀 인터페이스(17)의 평탄면으로 이행됨을 명백히 식별할 수 있다.

도 2의 부분 단면도로부터, 제2공구 부품(5)이 두 섹션(39, 41)으로 구성됨을 명백히 식별할 수 있다. 이들은 분할선(43)의 영역에서 서로 부딪치지 않는다. 대신에, 하나의 섹션은 돌출부를 갖고 다른 섹션은 돌출부와 맞물리는 적합한 리세스를 갖는다. 제1섹션(39)은 분할선(43)에 의해 표시되는 연결 영역에서 제2섹션(41)의 대응하는 원뿔형 또는 원뿔대형 리세스(48)와 맞물리는 원뿔형 또는 원뿔대형 돌출부(47)를 갖는다. 돌출부(47)는 바람직하게는 리세스(48)와 납땜 결합한다.

제2공구 부품(5)은 중심축(23)과 동축으로 연장되는 냉각제/윤활제 통로(51)를 갖는데, 이를 통해 냉각제/윤활제가 커터 플레이트(13)의 블레이드(15)에 공급된다. 냉각제/윤활제 통로(51)는 제1섹션(39)을 통해 연장되고 제2섹션(41)의 리세스(48)에 연결되는 분배 챔버(53)로 들어간다. 여기서부터 통로는 분배 챔버(53)로 부터 화살표(35)로 표시되는 전진 메커니즘의 방향으로 중심축(23)과 반대편으로 상승 연장되고 냉각제/윤활제를 블레이드(15)의 영역으로 운반한다.

커터 플레이트(13)는 제2섹션(41)의 본체에서 나사에 의해 유지되는 척킹 조(chucking jaw)(57)에 의해 지지된다. 통상적인 조임 볼트가 사용되고 공지이므로 여기서 도시하지는 않는다.

공구의 제2부품(5)은 적어도 하나의 가이드 비드(59)를 갖는다. 두 섹션(39, 41) 각각은 고유의 가이드 비드를 갖는다. 제2섹션(41) 영역에서의 제1가이드 비드(59)는 분할선(43)의 다른 쪽으로 제1섹션(39)의 가이드 비드(59')에 이어진다. 제1가이드 비드(59)는 가이드 비드(59')보다 더 좁다. 도 2는 제1가이드 비드(59)가 가로막힌 후 척킹 조(57)를 넘어 우측으로 이어지고 가이드 비드 요소(59")를 포함하는 것을 나타낸다.

중심 홀(65)을 포함하는 중심 요소(63)가 제2공구 부품(5)의 정면부(61)에 장착된다. 이는 공구를 제작할 때 및 수리 부품으로서 공구(1) 또는 제2공구 부품(5)을 가공하는데 사용된다. 여기서 기술되는 종류의 중심 홀은 공지여서 더 이상 설명할 필요가 없다.

제2섹션(41)의 제1가이드 비드(59) 및 제1섹션(39) 영역에서의 대응하는 가이드 비드(59') 뿐만 아니라 제1가이드 비드(59)의 연장부를 형성하는 가이드 비드 요소(59")는 공구(1)의 중심축(23)과 평행하게 연장되어서 하나의 라인을 따라 위치한다.

도 3은 제2공구 부품의 말단부, 즉 정면부(61)를 도시한 것이다.이전 도면에 대한 설명이 참고되도록 동일한 부품에 대해 동일한 도면 부호가 주어진다. 명료함을 위하여, 중심 요소(63)는 생략된다.

도 3은 제2공구 부품(5)의 제2섹션(41)이 블레이드(15)를 갖는 커터 플레이트(13)가 삽입되는 본체(66)를 가짐을 명백히 도시한다. 유사하게, 가이드 비드 요소(59")가 식별가능한 제1가이드 비드는 제2공구 부품(5)의 원주면(67)에 설치된다. 가이드 비드 요소(59")는 화살표(69)로 표시되는 공구의 회전 방향에서 270도로 블레이드(15)를 따라간다. 부가적인 가이드 비드 요소(71)은 약 45도로 블레이드를 따라간다. 마지막으로, 제3가이드 비드(73)가 블레이드(15)와 직경 방향으로 반대편에 위치한다.

도 3에서 선으로 도시되는 척킹 조(57)는 제2공구 부품(5)의 본체에 잠금 나사(75)에 의해 조여진다. 마지막으로, 도 3은 조정 장치(77)를 도시를 도시하는데, 이에 의해 블레이드(15)의 연장부, 즉 블레이드(15)의 반경 방향 연장부가 조정될 수 있다. 조정 장치(77)는 블레이드(15)의 반대편에 위치하는 커터 플레이트(13)의 이면과 직접적으로 또는 조정 쐐기(83)에 의해 협력하는 조정 나사(79)를 갖는다.

여기서 기술되는 종류의 조정 장치(77)는 기본적으로 공지여서 추가적인 검토가 필요하지 않다.

공구(1)의 경우에서, 제1공구 부품(3)은 강철로 만들어진다. 제2공구 부품은 공지의 공구에서 카바이드로 구성됨을 위에서 이미 설명하였다. 제2공구 부품(5)의 제1섹션(39)만이 카바이드로 만들어지고 제2섹션(41)은 강철 또는 중금속으로 구성된다. 제2공구 부품(5)의 제2섹션(41)이 제1섹션(39)의 재료보다 더 연성인 금속으 로 구성된다는 것이 중요하다.

다른 재료들이 제2공구 부품(5) 내에 사용되는데, 여기서 제2섹션(41)의 재료는 제1섹션(39)의 것보다 더 연성이다. 또한, 공구(1)는 더욱 용이하게 가공하는 것을 특징으로 한다. 상대적으로 비싸지 않은 방식으로, 제2섹션(41)에서 커터 플레이트(13)를 수용하는 홈을 형성하고, 또한 조임 조(57)이 안착되는 리세스를 형성하는 것이 가능하다. 마지막으로, 조임 나사(75) 및 조정 장치(77)는 적합한 나사선을 갖는 제2섹션(41)의 본체(66)에 상대적으로 용이하게 설치될 수 있다.

제2공구 부품(5)의 특징은 제2섹션(41)이 연성이어서 밸브 가이드의 표면에 평평하게 위치할 수 있다는 것이다. 이런 식으로, 밸브 가이드가 블레이드(15)에 의해 금속-제거 미세 가공되는 동안에, 제2가이드 섹션의 적어도 하나의 가이드 비드가 밸브 가이드 표면에 최적으로 위치한다. 밸브 가이드 표면에 대한 제2섹션(41)의 최적 위치는 표면 품질을 개선하고 또한 블레이드(15)의 마모를 감소시킨다. 이외에, 커터 플레이트(13), 조임 조(57), 조정 장치 및 가이드 비드를 제2섹션(41)의 본체에 삽입시키기 위하여, 카바이드가 아닌 강철 또는 중금속으로 구성되는 제2섹션(41)의 재료를 가공하는 것이 쉬워진다.

바람직하게는, 적어도 하나의 가이드 비드, 여기서는 가이드 비드(73)가 블레이드(15)의 직경 방향으로 반대편에 위치한다. 마지막으로, 제3가이드 비드가 제2섹션(41)의 원주면(67)에 구비된다. 유리하게는, 가이드 비드(71)는 가공될 밸브 가이드에서 공구의 최적 안내를 확보하기 위하여, 약 45도로 블레이드(15)를 따르도록 구비된다. 마지막으로, 제2섹션(41)의 원주면(67)에 구비되어 있는 제3가이드 비드에 의해 특히 양호한 안내가 얻어진다.

본 발명에 따라 제2공구 부품의 제2섹션이 그 연성으로 인하여 밸브 가이드의 표면에 최적으로 일치함으로써, 제2공구 부품의 급격한 마모를 방지하고 실질적으로 밸브 가이드의 표면 품질을 개선한다.

Claims

연소 기관의 실린더 헤드에 있는 밸브 시트 및 밸브 가이드를 미세 가공하기 위한 밸브 시트 및 밸브 가이드 가공 공구에 있어서,

적어도 2개의 공구 부품(3, 5)을 가지며, 제1공구 부품은 적어도 기하학적으로 정의되는 블레이드(11)를 갖고 밸브 시트를 가공하는데 할당되며, 제2공구 부품은 적어도 기하학적으로 정의되는 블레이드(15)를 갖고 밸브 가이드를 가공하는데 할당되며, 두 공구 부품은 정밀 인터페이스(17)에 의해 연결되고, 정밀 인터페이스(17)는 원뿔대 연결부로 구성되며, 제1공구 부품(3)에 제1평탄면(19) 및 제2공구 부품(5)에 제2평탄면(21)을 갖고, 두 평탄면은 공구(1)의 중심축(23)과 수직으로 위치하며 공구(1)의 조립된 상태에서 서로 접하고, 제1공구 부품(3)은 강철로 구성되며,

제2공구 부품(5)이 분할되어 2개의 섹션(39, 41)을 가지며, 제1섹션(39)은 카바이드로 구성되고 정밀 인터페이스(17)에 할당되며, 제2섹션(41)은 제1공구 부품(3)의 재료보다 더 연성인 재료로 구성되고 제2공구 부품(5)의 적어도 하나의 블레이드(13)를 갖는 것을 특징으로 하는 공구.
제1항에 있어서, 제2섹션(41)이 강철 또는 중금속으로 구성되는 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 돌출부(47) 및 리세스(48)가 제2공구 부품(5)의 제1섹션(39) 및 제2공구 부품(5)의 제2섹션(41) 사이의 연결 영역에 구비되는 공구.
제3항에 있어서, 돌출부(47) 및 리세스(48)가 원뿔형 또는 원뿔대형으로 구성되는 공구.
제3항에 있어서, 돌출부(47)가 제1섹션(39)에 구비되고 리세스(48)가 제2공구 부품의 제2섹션에 구비되는 공구.
제1항에 있어서, 냉각제/윤활제 통로가 중심축(23)과 동축으로 형성되는 공구.
제1항에 있어서, 냉각제/윤활제가 제2공구 부품(5)의 두 섹션(39, 41)을 결합하는 영역에 구비되는 냉각제/윤활제용 분배 챔버(53)를 통해 흐르는 공구.
제7항에 있어서, 분배 챔버(53)가 제2공구 부품(5)의 제2섹션(41)에서 리세스(48)와 인접하는 공구.
제1항에 있어서, 제2섹션(41)의 블레이드(15)가 커팅 플레이트(13)의 부품인 공구.
제9항에 있어서, 커팅 플레이트(13)가 제2섹션(41)에서 척킹 조(57)에 의해 조여지는 공구.
제9항 또는 제10항에 있어서, 조정 장치(77)가 커팅 플레이트(13)에 할당되는 공구.
제11항에 있어서, 조정 장치(77)가 조정 나사(79)를 갖는 공구.
제1항에 있어서, 제2공구 부품이 적어도 하나의 가이드 비드(59)를 갖는 공구.
제1항에 있어서, 제2공구 부품(5)의 제1섹션(39) 및 제2섹션(41)이 적어도 하나의 가이드 비드(59, 59')를 갖는 공구.
제13항 또는 제14항에 있어서, 제2섹션(41)의 적어도 하나의 가이드 비드가 2개로 분할되는 공구.
제1항에 있어서, 제2섹션(41)이 회전 방향으로 블레이드(15)를 따라가는 가이드 비드(71)를 갖는 공구.
제1항에 있어서, 제2섹션(41)이 블레이드(15)의 반대편에 위치하는 가이드 비드를 갖는 공구.
제1항에 있어서, 제2섹션(41)이 블레이드(15)를 270도로 따라가는 가이드 비드를 갖는 공구.
제1항에 있어서, 가이드 비드의 폭이 다른 공구.
제11항에 있어서, 조정 장치(77)가 조정 나사(79) 및 조정 쐐기(83)를 갖는 공구.
제1항에 있어서, 제2섹션(41)이 회전 방향으로 블레이드(15)를 45도로 따라가는 가이드 비드(71)를 갖는 공구.