JPH06320312A - シリンダブロックの切削加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削加工されるべきバルブシート面とステム
ガイド穴との同芯精度を高める。 【構成】 バルブシート面加工用カッタ３５とステムガ
イド穴加工用のリーマ部３６とが一体に形成された加工
ツール１６を、ツールスピンドル側のツールホルダ１５
とチャックスピンドル側のコレットチャック３１とで両
持ち支持する。両持ち支持された加工ツール１６に回転
運動と切削送りとを与えて、リーマ部３６でステムガイ
ド穴４１にリーマ加工を施す。さらにバルブシート面加
工用カッタ３５でバルブシート面４５に切削加工を施
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッドと一体
に形成されたいわゆるモノブロックタイプのシリンダブ
ロックについて、その吸排気系のバルブシート面とバル
ブのステムガイド穴とに切削加工を施す方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】モノブロックタイプのシリンダブロック
のバルブシート面とステムガイド穴にその両者の芯出し
精度を保ちながら切削加工を施すものとして、例えば特
開平１−１１５５０９号公報および特願平３−１８０７
１５号に開示されているものがある。

【０００３】前者の切削加工装置は、バルブシート面加
工用の加工ツールを備えた加工ヘッドをシリンダブロッ
クのシリンダボア部側から挿入して、その加工ツールを
バルブシート面と対向させる一方、シリンダブロックの
シリンダヘッドカバー取付面側から駆動軸ユニットに支
持された駆動軸をステムガイドのステムガイド穴に挿入
して、その駆動軸の先端を前記加工ツールの孔に嵌合さ
せるようにしている。そして、前記駆動軸を介して加工
ツールを回転駆動させるとともに、シリンダブロック自
体に所定の切削送りを与えることにより、バルブシート
面には加工ツールによって切削加工が施される。

【０００４】さらに、前記バルブシート面の加工に続い
てステムガイド穴の加工を行うにあたっては、前記駆動
軸ユニットに代えてリーマユニットに支持されたリーマ
をステムガイド穴に挿入するとともに、そのリーマの先
端を加工ツールの孔に挿入する。この状態で、前記リー
マを回転駆動させながらその軸心方向に切削送りを与え
ることにより、リーマは前記加工ツールに案内されなが
らステムガイド穴にリーマ加工を施すことになる。

【０００５】また、後者の切削加工装置においては、バ
ルブシート面加工用のカッタを有するカッタスピンドル
に予めリーマが回転可能に且つスライド可能に内挿され
ており、前記カッタとバルブシート面とを対向させた上
でカッタスピンドルに切削送りを与えることにより、バ
ルブシート面に切削加工が施される。この時、カッタス
ピンドルに内挿されているリーマはバルブシート面およ
びステムガイド穴の加工には何ら関与しない。

【０００６】一方、ステムガイド穴にリーマ加工を施す
ことにあたっては、前記カッタスピンドルに内挿された
リーマを該カッタスピンドルと反対側に位置するチャッ
クスピンドルのチャックでチャッキングし、このリーマ
をカッタスピンドルから引き抜く方向にチャックスピン
ドルで引っ張ることで前記ステムガイド穴にリーマ加工
が施される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の切
削加工装置においては、いずれもバルブシート面加工用
のカッタとステムガイド穴加工用のリーマとが互いに独
立していることから、リーマによるステムガイド穴の加
工時にそのリーマがバルブシート面加工用のカッタに案
内支持されていたとしても、加工後のバルブシート面と
ステムガイド穴との同芯精度の向上におのずと限界があ
る。

【０００８】特に、前者の切削加工装置においては、シ
リンダブロックのシリンダボア部側から挿入される加工
ヘッドのスライド方向とその加工ヘッドに支持されてい
る加工ツールの軸心とが一致せずに、加工ツールの軸心
が加工ヘッドのスライド方向に対して所定角度傾斜して
いるため、加工ヘッドそのものの位置決め精度と、駆動
軸ユニットやリーマユニットが搭載されている可動台の
位置決め精度を厳格に管理しないかぎり、加工ツールの
軸心と駆動軸もしくはリーマの軸心とを正しく一致させ
ることができず、上記のバルブシート面とステムガイド
穴との同芯精度の向上が図れない。

【０００９】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、特にバルブシート面とステムガイド穴との
同芯精度の向上を図った切削加工方法を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダヘッ
ドと一体に形成されたシリンダブロックの吸排気系のバ
ルブシート面とステムガイド穴に切削加工を施すにあた
って、バルブシート面加工用カッタとステムガイド穴加
工用カッタとが一体に形成された加工ツールを用いて加
工することを大きな特徴としている。

【００１１】すなわち、本発明では、位置決め固定され
たシリンダブロックをはさんでその両側に前記ステムガ
イド穴と同一軸線上に位置するように対向配置されたツ
ールスピンドルとチャックスピンドルのうち、前記シリ
ンダブロックのシリンダボア部側に位置するツールスピ
ンドルに対して、チャックスピンドル側に位置するバル
ブシート面加工用カッタとツールスピンドル側に位置す
るステムガイド穴加工用カッタとを同一軸線上に一体に
形成してなる加工ツールの一端部を片持ち支持させる工
程と、前記ツールスピンドルに支持された加工ツールの
カッタ以外の部位をステムガイド穴に挿入した上でその
加工ツールの他端部をチャックスピンドルのチャックで
チャッキングするとともに、加工ツールに所定の引張力
を付与する工程と、前記ツールスピンドルとチャックス
ピンドルとに同期回転運動と同期送りとを付与すること
により、これらツールスピンドルとチャックスピンドル
とで両持ち支持された加工ツールに所定の引張力を付与
しつつチャックスピンドル方向への切削送りを与えて、
前記ステムガイド穴に対しステムガイド穴加工用カッタ
によるリーマ加工を施すとともに、該リーマ加工に続い
て前記バルブシート面に対しバルブシート面加工用カッ
タによる切削加工を施す工程とを含んでいる。

【００１２】

【作用】この方法によると、バルブシート面加工用カッ
タとステムガイド穴加工用カッタとが一体に形成された
加工ツールを両持ち支持した上で、この加工ツールに回
転運動と切削送りとを与えることで、バルブシート面お
よびステムガイド穴の切削加工が行われ、それらのバル
ブシート面とステムガイド穴との同芯精度が確保され
る。

【００１３】

【実施例】図２は本発明方法を応用した切削加工装置の
一例を示す構成説明図であって、モノブロックタイプの
シリンダブロック（以下、ワークという）Ｗはベッド１
上のワークベース２に位置決め固定されている。このワ
ークベース２に固定されたワークＷの両側にはスピンド
ルヘッド３とチャックヘッド４とが対向配置されてい
て、スピンドルヘッド３はフィードユニット５のスライ
ドテーブル６に、チャックヘッド４はもう一方のフィー
ドユニット７のスライドテーブル８にそれぞれ搭載され
ている。そして、前記スピンドルヘッド３とチャックヘ
ッド４には、各フィードユニット５，７のサーボモータ
９，１０とボールねじ１１，１２とによって送りが与え
られるようになっている。

【００１４】これら二つのフィードユニット５，７のボ
ールねじ１１，１２同士の間には電磁クラッチ１３が介
装されていて、この電磁クラッチ１３の断接作用により
双方のボールねじ１１，１２同士を結合させたり、ある
いはその結合を解除することができるようになってい
る。したがって、前記電磁クラッチ１３がＯＦＦである
場合には、各フィードユニット５，７によりスピンドル
ヘッド３およびチャックヘッド４に対してそれぞれ独立
して送りを付与することができることはもちろんのこ
と、前記電磁クラッチ１３により双方のボールねじ１
１，１２同士を結合した上で、サーボモータ９，１０を
同期駆動させてボールねじ１１，１２を同方向に回転駆
動させることにより、スピンドルヘッド３とチャックヘ
ッド４とを同期させて同方向の送りを与えることができ
るようになっている。

【００１５】前記スピンドルヘッド３のヘッド本体２３
に支持されたツールスピンドル１４の先端にはツールホ
ルダ１５が着脱可能に装着されていて、このツールホル
ダ１５には図３に示す加工ツール１６が保持されてい
る。前記ツールスピンドル１４は変速歯車列１７，１
８，１９を介して可変速タイプのスピンドルモータ２０
により回転駆動されるようになっているとともに、ツー
ルスピンドル１４内にはシリンダ２１の作動によりクラ
ンプ，アンクランプ動作するクランプ機構２２が設けら
れていて、これによってツールホルダ１５のクランプ，
アンクランプが行われるようになっている。

【００１６】また、前記スピンドルヘッド３にはＡＴＣ
装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅ
ｒ）２４が設けられている。このＡＴＣ装置２４は、図
３に示したような複数の加工ツール１６が収容されたツ
ールドラム２５と、このツールドラム２５と前記ツール
スピンドル１４との間で加工ツール１６の交換を行うＡ
ＴＣアーム２６とから構成されていて、必要に応じて前
記ツールドラム２５とツールスピンドル１４との間で加
工ツール１６の入れ換えを行うことができるようになっ
ている。

【００１７】一方、前記チャックヘッド４はスピンドル
モータ２７によって回転駆動されるチャックスピンドル
２８がクイル２９を介してヘッド本体３０に支持されて
いて、このチャックスピンドル２８の先端にはコレット
チャック３１が設けられている。そして、前記チャック
スピンドル２８は、その後端の大径部をピストン３２と
するシリンダ３３によって、クイル２９ごと軸心方向に
スライド可能となっている。

【００１８】前記加工ツール１６は、図３，４に示すよ
うに、ツールボディ３４ａ，３４ｂと同一軸線上に、バ
ルブシート面加工用カッタ３５と同じくステムガイド穴
加工用カッタであるリーマ部３６とを一体に形成したも
ので、バルブシート面加工用カッタ３５およびリーマ部
３６の刃部となる表面には粒末ダイヤモンド層あるいは
ＣＢＮ層が電着によって形成されているとともに、前記
バルブシート面加工用カッタ３５とリーマ部３６との間
のツールボディ３４ａの直径は、リーマ部３６の直径よ
りも６〜１０ミクロン程度小さく形成されている。

【００１９】そして、前記加工ツール１６の内部には切
削油供給用の多数の油穴３７，３８が形成されていて、
これらの油穴３７，３８はバルブシート面加工用カッタ
３５、リーマ部３６およびツールボディ３４ａの表面に
開口しているとともに、バルブシート面加工用カッタ３
５にはオイルポケット３９が放射状に形成されている。

【００２０】次に、以上のように構成された切削加工装
置の一連の動きとともに、本願発明方法の一実施例を図
面を参照しながら説明する。

【００２１】図１，２および図５に示すように、スピン
ドルヘッド３がＲ₁位置（後退限位置）にあり、かつチ
ャックヘッド４がＦ₁位置（前進限位置）にある状態を
原点位置とし、この時にはツールスピンドル１４にはツ
ールホルダ１５に保持された加工ツール１６が予め装着
されているものとする。この状態からスピンドルヘッド
３がＲ₂位置まで前進早送り動作し、これによって図１
の（Ａ）に示すように加工ツール１６がワークＷのシリ
ンダボア部側から加工すべきステムガイド４０に挿入さ
れて貫通するとともに、その先端がワークＷのシリンダ
ヘッドカバー取付面側に位置するチャックスピンドル２
８側のコレットチャック３１に挿入される。そして、前
記コレットチャック３１がチャッキング動作することに
より加工ツール１６がツールスピンドル１４とチャック
スピンドル２８とで両持ち支持される。

【００２２】上記のようにコレットチャック３１が加工
ツール１６をチャッキングすると、図３にも示すように
チャックスピンドル２８がシリンダ３３の作動により所
定量だけクイル２９ごと後退する。これによって、前記
加工ツール１６には所定の引張力が付与される。

【００２３】続いて、前記スピンドルヘッド３およびチ
ャックヘッド４のスピンドルモータ２０，２７が同時に
起動し、ステムガイド４０のステムガイド穴４１の加工
に適した回転数で加工ツール１６を回転駆動させる。こ
の時、双方のスピンドルモータ２０，２７の同期回転制
御は、各エンコーダ４２，４３の検出出力をもとに図示
のコントローラによってなされる。

【００２４】同時に、図２の電磁クラッチ１３をＯＮ作
動させた上で、双方のサーボモータ９，１０によりボー
ルねじ１１，１２を同方向に一体的に回転させることに
より、スピンドルヘッド３およびチャックヘッド４には
ステムガイド穴４１の加工に適した同期切削送りが与え
られる。これにより、図１の（Ｂ）に示すように、加工
ツール１６のリーマ部３６がステムガイド穴４１に通さ
れることでステムガイド穴４１にリーマ加工が施され
る。

【００２５】この時、前記リーマ部３６よりも先端部側
のツールボディ３４ｂの直径はリーマ部３６の直径より
も小さいためにステムガイド穴４１の加工に直接関与す
ることはないものの、ステムガイド穴４１との摺接によ
り加工ツール１６を案内する役目をする。

【００２６】そして、図１の（Ｂ）に示すように、前記
加工ツール１６のリーマ部３６がステムガイド穴４１を
抜け出たところでステムガイド穴４１のリーマ加工が終
了する。

【００２７】以上のようにしてステムガイド穴４１の加
工が終了したならば、前記ツールスピンドル１４および
チャックスピンドル２８の回転数をバルブシート４４の
バルブシート面４５の加工に適した回転数に同期変速
し、同時に電磁クラッチ１３をＯＮ状態にしたままで各
フィードユニット５，７による送り速度をバルブシート
面４５の加工に適した送り速度に同期変速して連続送り
を付与する。

【００２８】これにより、図１の（Ｃ）に示すように加
工ツール１６のバルブシート面加工用カッタ３５がバル
ブシート４４に切り込まれて、そのバルブシート面４５
に切削加工が施される。

【００２９】この時、前記加工ツール１６のうちリーマ
部１６とバルブシート面加工用カッタ３５との間のツー
ルボディ３４ａの直径は、先に加工が終了しているステ
ムガイド穴４１のリーマ仕上寸法よりも小径であるため
にステムガイド穴４１の加工に直接関与することはない
ものの、ステムガイド穴４１との摺接により、バルブシ
ート面加工用カッタ３５をステムガイド穴４１と同芯状
になるように案内する役目をする。

【００３０】このようにして前記バルブシート面４５の
加工が終了すると、スピンドルヘッド３はＲ₃位置（前
進限位置）に、またチャックヘッド４はＦ₂位置（後退
限位置）にそれぞれ位置することになり、この状態でチ
ャックスピンドル２８のコレットチャック３１がアンチ
ャッキングして加工ツール１６を開放する。同時に、電
磁クラッチ１３がＯＦＦ作動し、チャックヘッド４はそ
のＦ₂位置で待機する一方で、スピンドルヘッド３はＲ₁
位置まで早送りで後退する。

【００３１】以上により、ワークＷについてのステムガ
イド穴４１およびバルブシート面４５の切削加工の１サ
イクルが終了し、ワークＷの入れ換えのほか、必要に応
じてＡＴＣ装置２４による加工ツール１６の交換を行っ
た上で、以降は上記の一連の動作を繰り返すことにな
る。すなわち、前記ＡＴＣ装置２４の機能を積極的に利
用することにより、多品種のワークＷを同一の機械加工
ラインに流して加工を行ういわゆる混流加工を行うこと
ができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、バルブシ
ート面加工用カッタとステムガイド穴加工用カッタとが
一体に形成された一体型の加工ツールを両持ち支持させ
た上で、これに回転運動と切削送りとを与えて加工を行
うようにしたことにより、加工後のバルブシート面とス
テムガイド穴との同芯精度が大幅に向上し、品質の向上
が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す切削加工時の工程説明
図。

【図２】本発明方法に用いられる切削加工装置の構成説
明図。

【図３】図２の要部拡大図で、加工ツールの構成説明
図。

【図４】図３のａ−ａ線に沿う断面説明図。

【図５】図２に示すスピンドルヘッドおよびチャックヘ
ッドの作動を示すサイクル線図。

【符号の説明】

３…スピンドルヘッド ４…チャックヘッド ５，７…フィードユニット １１，１２…ボールねじ １３…電磁クラッチ １４…ツールスピンドル １５…ツールホルダ １６…加工ツール ２８…チャックスピンドル ３１…コレットチャック ３５…バルブシート面加工用カッタ ３６…リーマ部（ステムガイド穴加工用カッタ） ４０…ステムガイド ４１…ステムガイド穴 ４４…バルブシート ４５…バルブシート面 Ｗ…シリンダブロック（ワーク）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドと一体に形成されたシリ
   ンダブロックの吸排気系のバルブシート面とステムガイ
   ド穴に切削加工を施す方法であって、 位置決め固定されたシリンダブロックをはさんでその両
   側に前記ステムガイド穴と同一軸線上に位置するように
   対向配置されたツールスピンドルとチャックスピンドル
   のうち、前記シリンダブロックのシリンダボア部側に位
   置するツールスピンドルに対して、チャックスピンドル
   側に位置するバルブシート面加工用カッタとツールスピ
   ンドル側に位置するステムガイド穴加工用カッタとを同
   一軸線上に一体に形成してなる加工ツールの一端部を片
   持ち支持させる工程と、 前記ツールスピンドルに支持された加工ツールのカッタ
   以外の部位をステムガイド穴に挿入した上でその加工ツ
   ールの他端部をチャックスピンドルのチャックでチャッ
   キングするとともに、加工ツールに所定の引張力を付与
   する工程と、 前記ツールスピンドルとチャックスピンドルとに同期回
   転運動と同期送りとを付与することにより、これらツー
   ルスピンドルとチャックスピンドルとで両持ち支持され
   た加工ツールに所定の引張力を付与しつつチャックスピ
   ンドル方向への切削送りを与えて、前記ステムガイド穴
   に対しステムガイド穴加工用カッタによるリーマ加工を
   施すとともに、該リーマ加工に続いて前記バルブシート
   面に対しバルブシート面加工用カッタによる切削加工を
   施す工程、 とを含むことを特徴とするシリンダブロックの切削加工
   方法。