JP4112471B2

JP4112471B2 - 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

Info

Publication number: JP4112471B2
Application number: JP2003359723A
Authority: JP
Inventors: 満温井; 史朗村井; 聡史本保
Original assignee: 株式会社日平トヤマ
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-10-20
Also published as: JP2005120984A

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。

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。

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。

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。
特開２００２−１２６９２０

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

○ 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。

○ 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。

○ 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。

○ 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。

この発明のシリンダヘッドのバルブシート及びバルブガイドの加工に用いられる加工工具を示す正面図。シリンダヘッドの加工装置を示す略体正面図。シリンダヘッドの加工動作の制御回路図。シリンダヘッドのバルブシートの加工動作を示す縦断面図。図４のバルブシートの一部拡大断面図。図４のパイロット穴加工具のコンタリング運動を説明する拡大横断面図。バルブガイドのパイロット穴の加工動作を説明する縦断面図。図７のパイロット穴加工具の加工動作を説明する拡大横断面図。バルブガイドのパイロット穴の開口縁内周の面取り加工動作を説明する縦断面図。図９のパイロット穴加工具の加工動作を説明する拡大横断面図。バルブガイドの粗仕上げバルブガイド穴の加工動作を説明する縦断面図。図１１の粗仕上げ砥粒リーマの拡大横断面図。バルブガイドのバルブガイド穴及びバルブシート面の仕上げ加工動作を説明するための縦断面図。図１３のバルブガイド及び仕上げ砥粒リーマを通る拡大横断面図。

符号の説明

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。

Claims

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。
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。