(57)【要約】【課題】バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能とするとともに、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を拡張可能とし、バルブシート圧入孔の直径を容易に管理すること。【解決手段】孔あけ加工工具２１は、バルブシート圧入孔加工用刃具３３に、先端にバルブシート圧入孔加工用刃３３ａと、先端側から基端側に向かって細くなるテーパ孔３３１と、基端側からテーパ孔３３１に連通する挿通孔３３２と、が形成され、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１は、基端側にバルブシート圧入孔加工用刃具３３のテーパ孔３３１と係合するテーパ軸３１０を有し、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の挿通孔３３２側からバルブガイド圧入孔加工用刃具３１のテーパ軸３１０の基端と螺合するボルト４０を備える。【選択図】図４
2011206885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドの吸気バルブ又は排気バルブのバルブシート及びバルブガイドが圧入される孔を、ワークである前記シリンダヘッドに同時に形成する孔あけ加工工具であって、
前記バルブシートが圧入されるバルブシート圧入孔を、前記ワークに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具と、
前記バルブガイドが圧入されるバルブガイド圧入孔を、前記ワークに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具と、を備え、
前記バルブシート圧入孔加工用刃具には、先端に前記バルブシート圧入孔を形成するための刃と、先端側から基端側に向かって細くなるテーパ孔と、基端側から前記テーパ孔に連通する挿通孔と、が形成され、
前記バルブガイド圧入孔加工用刃具は、基端側に前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記テーパ孔と係合するテーパ軸を有し、
前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記挿通孔側から前記バルブガイド圧入孔加工用刃具の前記テーパ軸の基端と螺合するボルトを備える孔あけ加工工具。
【請求項２】
エンジンのシリンダヘッドの吸気バルブ又は排気バルブのバルブシート及びバルブガイドが圧入される孔を、ワークである前記シリンダヘッドに同時に形成する孔あけ加工方法であって、
前記バルブシートが圧入されるバルブシート圧入孔を、前記ワークに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具と、
前記バルブガイドが圧入されるバルブガイド圧入孔を、前記ワークに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具と、を備え、
前記バルブシート圧入孔加工用刃具には、先端に前記バルブシート圧入孔を形成するための刃と、先端側から基端側に向かって細くなるテーパ孔と、基端側から前記テーパ孔に連通する挿通孔と、が形成され、
前記バルブガイド圧入孔加工用刃具は、基端側に前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記テーパ孔と係合するテーパ軸を有し、
前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記挿通孔側から前記バルブガイド圧入孔加工用刃具の前記テーパ軸の基端と螺合するボルトを備える孔あけ加工工具において、
前記ボルトを所定のトルクで締め付けることで、前記バルブガイド圧入孔加工用刃具の前記テーパ軸を前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記テーパ孔の基端側に向かって移動させ、前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記刃の外径を所定の径公差内に維持する孔あけ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔あけ加工工具及び孔あけ加工方法に関し、詳しくは、エンジンのシリンダヘッドの吸気バルブ又は排気バルブのバルブシート及びバルブガイドが圧入される孔を、ワークである前記シリンダヘッドに同時に形成する孔あけ加工工具及び孔あけ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンのシリンダヘッドの吸気バルブ又は排気バルブの軸を保持するバルブガイドと、吸気バルブ又は排気バルブの弁座であるバルブシートとは、シリンダヘッドに圧入される。このため、シリンダヘッドには、専用の孔あけ加工工具により、バルブシートが圧入される孔（以下、バルブシート圧入孔と称する）と、バルブガイドが圧入される孔（以下、バルブガイド圧入孔と称する）と、が形成される。
【０００３】
また、バルブシート圧入孔は、この専用の孔あけ加工工具におけるバルブシート圧入孔を形成するための刃の外径が、製品であるシリンダヘッドのバルブシート圧入孔の直径となる。ところが、専用の孔あけ加工工具により、孔あけ加工を繰り返すことによって、刃が摩耗し、専用の孔あけ加工工具における刃の外径が徐々に小さくなる。これにより、製品であるシリンダヘッドのバルブシート圧入孔の直径も徐々に小さくなり、製品の品質を維持できなくなる。よって、専用の孔あけ加工工具における刃の外径を所定の径に維持する必要がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、心棒と、この心棒先端の周囲に形成された剛性切刃と、この心棒先端の中心部分から心棒の内部にはめこまれた円錐ねじとを備える超精密加工工具が示されている。
この超精密加工工具によれば、円錐ねじを心棒先端から操作し、円錐ねじを心棒内部にねじ込むことで、剛性切刃の直径を調整し所定の径に維持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５２４８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、バルブガイド圧入孔の直径はバルブシート圧入孔の直径より小さいが、専用の孔あけ加工工具では、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成する。すなわち、専用の孔あけ加工工具は、バルブシート圧入孔をシリンダヘッドに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具と、バルブガイド圧入孔をシリンダヘッドに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具と、を備える。そして、専用の孔あけ加工工具は、バルブシート圧入孔加工用刃具のシリンダヘッドに対面する先端側に、バルブガイド圧入孔加工用刃具を設けることで、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成できる。
【０００７】
すなわち、バルブシート圧入孔加工用刃具の先端側には、バルブガイド圧入孔加工用刃具が設けられているので、特許文献１に示された超精密加工工具の円錐ねじのような先端側から刃の外径を調整する構成を設けることができない。
【０００８】
また、バルブシート圧入孔加工用刃具及びバルブガイド圧入孔加工用刃具は、一体となって回転されて、シリンダヘッドを切削し、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成する。
しかしながら、バルブシート圧入孔加工用刃具の刃は、バルブガイド圧入孔加工用刃具の刃より外径が大きいので、回転数が同じであっても周速度が大きく切削量も多く、より早く摩耗する。よって、専用の孔あけ加工工具において、バルブシート圧入孔加工用刃具の刃の外径だけ調整が必要な場合がある。
【０００９】
本発明は、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能とするとともに、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を拡張可能とし、バルブシート圧入孔の直径を容易に管理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の孔あけ加工工具は、エンジンのシリンダヘッドの吸気バルブ又は排気バルブのバルブシート及びバルブガイドが圧入される孔を、ワークである前記シリンダヘッド（例えば、後述のシリンダヘッド１）に同時に形成する孔あけ加工工具（例えば、後述の孔あけ加工工具２１）であって、前記バルブシートが圧入されるバルブシート圧入孔（例えば、後述のバルブシート圧入孔１１）を、前記ワークに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具（例えば、後述のバルブシート圧入孔加工用刃具３３）と、前記バルブガイドが圧入されるバルブガイド圧入孔（例えば、後述のバルブガイド圧入孔１３）を、前記ワークに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具（例えば、後述のバルブガイド圧入孔加工用刃具３１）と、を備え、前記バルブシート圧入孔加工用刃具には、先端に前記バルブシート圧入孔を形成するための刃（例えば、後述のバルブシート圧入孔加工用刃３３ａ）と、先端側から基端側に向かって細くなるテーパ孔（例えば、後述のテーパ孔３３１）と、基端側から前記テーパ孔に連通する挿通孔（例えば、後述の挿通孔３３２）と、が形成され、前記バルブガイド圧入孔加工用刃具は、基端側に前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記テーパ孔と係合するテーパ軸（例えば、後述のテーパ軸３１０）を有し、前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記挿通孔側から前記バルブガイド圧入孔加工用刃具の前記テーパ軸の基端と螺合するボルト（例えば、後述のボルト４０）を備える。
【００１１】
この発明によれば、バルブシートが圧入されるバルブシート圧入孔を、ワークに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具と、バルブガイドが圧入されるバルブガイド圧入孔を、ワークに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具と、を備えたので、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能となる。
【００１２】
また、この発明によれば、バルブシート圧入孔加工用刃具に、先端にバルブシート圧入孔を形成するための刃と、先端側から基端側に向かって細くなるテーパ孔と、基端側からテーパ孔に連通する挿通孔と、を形成した。また、バルブガイド圧入孔加工用刃具に、基端側にバルブシート圧入孔加工用刃具のテーパ孔と係合するテーパ軸を有した。そして、バルブシート圧入孔加工用刃具の挿通孔側からバルブガイド圧入孔加工用刃具のテーパ軸の基端と螺合するボルトを備えた。
【００１３】
これにより、ボルトを締め付けると、バルブガイド圧入孔加工用刃具のテーパ軸がバルブシート圧入孔加工用刃具のテーパ孔の基端側に向かって移動する。すると、バルブシート圧入孔加工用刃具の先端に形成されたバルブシート圧入孔を形成するための刃の外径が拡張する。すなわち、ボルトの締め付けトルクを管理することで、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を管理することが可能となる。
よって、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能とするとともに、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を拡張可能とし、バルブシート圧入孔の直径を容易に管理できる。
【００１４】
また、バルブシート圧入孔加工用刃具の基端側から形成した挿通孔において、ボルトを締め付けることができる。これにより、例えば、挿通孔においてボルトを回転装置に連結し、この回転装置でボルトの締め付けトルクを管理し締め付けることで、自動径拡張機構とすることも可能となる。
【００１５】
本発明の孔あけ加工方法は、エンジンのシリンダヘッドの吸気バルブ又は排気バルブのバルブシート及びバルブガイドが圧入される孔を、ワークである前記シリンダヘッドに同時に形成する孔あけ加工方法であって、前記バルブシートが圧入されるバルブシート圧入孔を、前記ワークに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具と、前記バルブガイドが圧入されるバルブガイド圧入孔を、前記ワークに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具と、を備え、前記バルブシート圧入孔加工用刃具には、先端に前記バルブシート圧入孔を形成するための刃と、先端側から基端側に向かって細くなるテーパ孔と、基端側から前記テーパ孔に連通する挿通孔と、が形成され、前記バルブガイド圧入孔加工用刃具は、基端側に前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記テーパ孔と係合するテーパ軸を有し、前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記挿通孔側から前記バルブガイド圧入孔加工用刃具の前記テーパ軸の基端と螺合するボルトを備える孔あけ加工工具において、前記ボルトを所定のトルクで締め付けることで、前記バルブガイド圧入孔加工用刃具の前記テーパ軸を前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記テーパ孔の基端側に向かって移動させ、前記バルブシート圧入孔加工用刃具の前記刃の外径を所定の径公差内に維持する。
【００１６】
この発明によれば、バルブシートが圧入されるバルブシート圧入孔を、ワークに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具と、バルブガイドが圧入されるバルブガイド圧入孔を、ワークに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具と、を備えたので、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能となる。
【００１７】
また、この発明によれば、バルブシート圧入孔加工用刃具に、先端にバルブシート圧入孔を形成するための刃と、先端側から基端側に向かって細くなるテーパ孔と、基端側からテーパ孔に連通する挿通孔と、を形成し、バルブガイド圧入孔加工用刃具に基端側にバルブシート圧入孔加工用刃具のテーパ孔と係合するテーパ軸を有し、挿通孔側からテーパ軸の基端と螺合するボルトを備えた孔あけ加工工具において、ボルトを所定のトルクで締め付けることで、テーパ軸をテーパ孔の基端側に向かって移動させ、バルブシート圧入孔加工用刃具の刃の外径を所定の径公差内に維持できる。
【００１８】
これにより、ボルトを所定のトルクで締め付けると、バルブガイド圧入孔加工用刃具のテーパ軸がバルブシート圧入孔加工用刃具のテーパ孔の基端側に向かって移動し、バルブシート圧入孔加工用刃具の先端に形成されたバルブシート圧入孔を形成するための刃の外径が所定の径公差となるように拡張する。すなわち、ボルトを所定のトルクで締め付けることで、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を所定の径公差となるように拡張することが可能となる。
よって、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能とするとともに、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を拡張可能とし、バルブシート圧入孔の直径を容易に管理できる。
【００１９】
また、例えば、挿通孔においてボルトを回転装置に連結し、この回転装置でボルトの締め付けトルクを管理し締め付ける。この場合、回転装置において、ボルトの締め付けトルクとバルブシート圧入孔を形成するための刃の径拡大量との関係を示すデータを記憶し、このデータに基づき、ボルトを締め付けることで、自動径拡張機構とすることも可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能とするとともに、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を拡張可能とし、バルブシート圧入孔の直径を容易に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具の加工により、バルブシート圧入孔等が形成されたシリンダヘッドの概略外観構成を示し、シリンダブロックが取り付けられる面を上にした状態の上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具の加工によりシリンダヘッド内に形成された、バルブシート圧入孔と、バルブガイド口元ザグリと、バルブガイド圧入孔と、の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具の図３に示すＢＢ’方向の概略断面構成を示す図である。
【図５】シリンダヘッドに、バルブシート圧入孔と、バルブガイド口元ザグリと、バルブガイド圧入孔と、を形成する手順を説明する図である。（ａ）は、バルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具を用いて、バルブガイド口元ザグリを形成する手順を説明する図である。（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具を用いて、バルブシート圧入孔及びバルブガイド圧入孔を形成する手順を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具のボルト近傍の部分断面図である。
【図７】バルブシート圧入孔加工用刃具の肉厚毎の径拡大量と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態の第１変形例である孔あけ加工工具の概略断面構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態の第２変形例である孔あけ加工工具を適用した自動径拡張機構の模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態の第２変形例である孔あけ加工工具の概略構成の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態の第２変形例である孔あけ加工工具の図１０に示すＢＢ’方向の概略断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
図１は、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具の加工により、バルブシート圧入孔１１等が形成されたシリンダヘッド１の概略外観構成を示し、シリンダブロックが取り付けられる面を上にした状態の上面図である。
【００２３】
シリンダヘッド１には、シリンダブロック（図示せず）が取り付けられる面において、中央部分に、吸気バルブ又は排気バルブのバルブシート（図示せず）が圧入されるバルブシート圧入孔１１及び吸気バルブ又は排気バルブのステム（図示せず）を摺動可能に支持するバルブガイド（図示せず）が圧入されるバルブガイド圧入孔１３が形成され、これらの周囲に、シリンダブロックを取り付けるためのボルト穴１４及び冷却水を流動させる流路であるウォータジャケット１５等が形成されている。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具の加工によりシリンダヘッド１内に形成された、バルブシート圧入孔１１と、バルブガイド口元ザグリ１２と、バルブガイド圧入孔１３と、の概略構成を示す断面図である。
【００２５】
シリンダヘッド１には、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具の加工により、図２中Ｘ−Ｘ’線を軸にして、シリンダヘッド１の表面から内部に向けて（図２中上から下に向けて）、バルブシート圧入孔１１と、バルブガイド口元ザグリ１２と、バルブガイド圧入孔１３と、がその順に同芯に形成されている。
なお、シリンダヘッド１には、バルブシート圧入孔１１とバルブガイド口元ザグリ１２との間に、吸気又は排気ポート１０が形成されている。このため、図２に示すように、バルブガイド口元ザグリ１２の深さは一様でなく、吸気又は排気ポート１０の形状に応じて異なっている。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具２１の概略構成を示す斜視図である。
なお、以下、孔あけ加工工具２１の加工対象、すなわち、バルブシート圧入孔１１（図２参照）と、バルブガイド圧入孔１３（図２参照）と、が形成される対象を、ワークと称する。本実施形態では、シリンダヘッド１（図２参照）がワークとなる。なお、本実施形態では、バルブガイド口元ザグリ１２（図２参照）は、孔あけ加工工具２１とは別のバルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具３２（図５（ａ）参照）によってシリンダヘッド１に形成される。
【００２７】
孔あけ加工工具２１は、図３のＡ−Ａ'線が示す軸を中心に回転可能なように、図３中左側の端から順に、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１と、バルブシート圧入孔加工用刃具３３と、を同芯に備え、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１とバルブシート圧入孔加工用刃具３３とを結合するボルト４０（図４参照）を有する。
【００２８】
バルブガイド圧入孔加工用刃具３１には、軸から半径方向に放射状に複数のバルブガイド圧入孔加工用刃３１ａが均等に形成されている。軸から各々のバルブガイド圧入孔加工用刃３１ａまでの半径方向の長さは、バルブガイド圧入孔１３の半径とほぼ一致しており、バルブガイド圧入孔加工用刃３１ａの軸方向の長さはバルブガイド圧入孔１３（図２参照）の深さとほぼ一致している。
したがって、このような複数のバルブガイド圧入孔加工用刃３１ａが形成されたバルブガイド圧入孔加工用刃具３１が、ワーク内に挿入されつつ、軸を中心として回転することで、バルブガイド圧入孔１３がワーク内に形成される。
なお、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１の断面構成については後述する。
【００２９】
バルブシート圧入孔加工用刃具３３には、先端（図３に示す矢印Ｆ方向の端部）に軸から半径方向に放射状に複数のバルブシート圧入孔加工用刃３３ａが均等に形成されている。軸から各々のバルブシート圧入孔加工用刃３３ａまでの半径方向の長さは、バルブシート圧入孔１１（図２参照）の半径とほぼ一致しており、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの軸方向の長さはバルブシート圧入孔１１の深さとほぼ一致している。
したがって、このような複数のバルブシート圧入孔加工用刃３３ａが形成されたバルブシート圧入孔加工用刃具３３が、ワーク内に挿入されつつ、軸を中心として回転することで、バルブシート圧入孔１１がワーク内に形成される。
【００３０】
また、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径は、バルブシート圧入孔１１の直径がバルブガイド圧入孔１３の直径より大きいことから、バルブガイド圧入孔加工用刃３１ａの外径より大きい。
したがって、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａとバルブガイド圧入孔加工用刃３１ａとは、同じ回転数で孔あけ加工に用いられるが、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの方が周速度が大きく切削量も多く、より早く摩耗する。
なお、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の断面構成については後述する。
【００３１】
次に、孔あけ加工工具２１の断面構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具２１の図３に示すＢＢ’方向の概略断面構成を示す図である。
バルブガイド圧入孔加工用刃具３１は、図４のＡ−Ａ'線が示す軸を中心に延びる棒状体であり、基端側（図４に示す矢印Ｔ方向）に形成されたテーパ軸３１０と、このテーパ軸３１０から先端側（図４に示す矢印Ｆ方向）に形成されたバルブガイド圧入孔加工用刃３１ａが形成された刃部３１１と、を備える。
【００３２】
テーパ軸３１０は、ドリルのシャンクの形状として規格化されたモールステーパの規格に沿うテーパ寸法で形成され、先端側（図４に示す矢印Ｆ方向）から基端側（図４に示す矢印Ｔ方向）に向けて細くなるように形成されている。また、テーパ軸３１０の基端には、ボルト４０の首部４０ｂと螺合するネジ穴３１０ａが形成されている。
【００３３】
バルブシート圧入孔加工用刃具３３は、図４のＡ−Ａ'線が示す軸を中心に延び、先端側（図４に示す矢印Ｆ方向）にバルブシート圧入孔加工用刃３３ａが形成された本体３３０において、軸を中心として、先端側（図４に示す矢印Ｆ方向）から基端側（図４に示す矢印Ｔ方向）に向かって細くなるテーパ孔３３１と、基端側からテーパ孔３３１に向かって延びる挿通孔３３２と、テーパ孔３３１と挿通孔３３２とを連通する連通孔３３３と、が形成されている。
【００３４】
テーパ孔３３１は、ドリルのシャンクの形状として規格化されたモールステーパの規格に沿うテーパ寸法で形成され、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１のテーパ軸３１０と係合する。バルブガイド圧入孔加工用刃具３１は、テーパ軸３１０がテーパ孔３３１と係合することで、バルブシート圧入孔加工用刃具３３に固定される。
【００３５】
挿通孔３３２は、ボルト４０の頭部４０ａの外径より大きい径で形成されている。連通孔３３３は、ボルト４０の頭部４０ａの外径より小さい径で形成されるとともに、ボルト４０の首部４０ｂの外径より大きい径で形成され、軸方向の長さが首部４０ｂの長さより短く形成されている。
すなわち、ボルト４０は、頭部４０ａが挿通孔３３２の底部３３２ａに係止され、首部４０ｂが連通孔３３３を貫通し、テーパ孔３３１に突出するとともに、この突出した首部４０ｂの一部がバルブガイド圧入孔加工用刃具３１のネジ穴３１０ａと螺合する。
【００３６】
次に、孔あけ加工工具２１により、シリンダヘッド１に、孔あけ加工する手順について説明する。
図５は、シリンダヘッド１に、バルブシート圧入孔１１と、バルブガイド口元ザグリ１２と、バルブガイド圧入孔１３と、を形成する手順を説明する図である。図５（ａ）は、バルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具３２を用いて、バルブガイド口元ザグリ１２を形成する手順を説明する図である。図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具２１を用いて、バルブシート圧入孔１１及びバルブガイド圧入孔１３を形成する手順を説明する図である。
【００３７】
まず、バルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具３２を、所定の工作機械（図示無し）により回転されるスピンドル軸に取り付ける。この場合、バルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具３２の軸（図５（ａ）中Ａ−Ａ’線の軸）は、スピンドル軸に一致させる。
次に、図５（ａ）に示すように、バルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具３２を、スピンドル軸により回転させ、バルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具３２を、シリンダヘッド１内に挿入する。すると、シリンダヘッド１内にバルブガイド口元ザグリ１２が形成される。その後、バルブガイド口元ザグリ孔加工用刃具３２をシリンダヘッド１内から引き抜く。
【００３８】
次に、孔あけ加工工具２１を、所定の加工装置（図示無し）により回転されるスピンドル軸に取り付ける。この場合、孔あけ加工工具２１の軸（図５（ｂ）中Ａ−Ａ’線の軸）は、スピンドル軸に一致させる。
次に、図５（ｂ）に示すように、孔あけ加工工具２１を、スピンドル軸により回転させ、孔あけ加工工具２１のバルブガイド圧入孔加工用刃具３１及びバルブシート圧入孔加工用刃具３３を、シリンダヘッド１内に挿入する。すると、バルブシート圧入孔１１及びバルブガイド圧入孔１３とが形成される。その後、孔あけ加工工具２１をシリンダヘッド１内から引き抜く。
【００３９】
シリンダヘッド１の孔あけ加工を上記の手順で繰り返し行うと、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１のバルブガイド圧入孔加工用刃３１ａより外径の大きいバルブシート圧入孔加工用刃具３３のバルブシート圧入孔加工用刃３３ａが先に摩耗するので、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径を拡張させる。
【００４０】
次に、孔あけ加工工具２１において、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径を拡張させる手順について説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る孔あけ加工工具２１のボルト４０近傍の部分断面図である。
まず、ボルト４０を所定のトルクで締め付ける。すると、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１のテーパ軸３１０がバルブシート圧入孔加工用刃具３３のテーパ孔３３１の基端側（図６に示す矢印Ｔ方向）に向かって移動し、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の先端に形成されたバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径が所定の径公差に維持できるように拡張する。
【００４１】
ここで、所定のトルクは、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の肉厚の値（ｍｍ）と、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径の径拡大量の値（ｍｍ）から算出される締付トルクの値（Ｎ・ｍ）である。
図７は、バルブシート圧入孔加工用刃具の肉厚毎の径拡大量と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【００４２】
図７において、縦軸は径拡大量を示し、横軸は締付トルクを示している。また、グラフ線において、三角は肉厚ｔ１を示し、菱形は肉厚ｔ２を示し、四角は肉厚ｔ３を示し、丸は肉厚ｔ４を示しており、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の順に肉厚の値が大きくなる。
図７に示すように、締付トルクが大きくなるほど、径拡大量も大きくなる。すなわち、所定のトルクは、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａ（図６参照）の摩耗量が大きくなることで、径拡大量が大きくなるほど大きくなる。
なお、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの摩耗量は、孔あけ加工回数より算出することができる。すなわち、所定回数孔あけ加工を行ったときのバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの摩耗量を予め計測しておき、この計測値と、実際の孔あけ加工回数と所定回数との比率とを乗算することで、実際の孔あけ加工回数時の摩耗量が算出できる。そして、この算出した摩耗量を径拡大量とし、図７に示すグラフに基づき、所定のトルクを算出できる。
【００４３】
また、所定の径公差とは、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径の上限である上限ツール公差から安全量を減算した値を標準ツール公差とし、この標準ツール公差から、肉厚に応じた補正値を減算した値である。なお、所定の径公差は、上限値と下限値が決められた範囲で設定される。
【００４４】
次に、本実施形態の孔あけ加工工具２１の第１変形例である孔あけ加工工具２１Ａについて説明する。
図８は、本発明の一実施形態の第１変形例である孔あけ加工工具２１Ａの概略断面構成を示す図である。
孔あけ加工工具２１Ａは、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１Ａのテーパ軸３１０Ａにボルト軸３１０ｂが形成され、このボルト軸３１０ｂと螺合するナット４５を備える点が、孔あけ加工工具２１と異なる。
【００４５】
ボルト軸３１０ｂは、テーパ軸３１０Ａの基端（図８に示す矢印Ｔ方向）から延びて、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の連通孔３３３を貫通する。
【００４６】
ナット４５は、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の挿通孔３３２の底部３３２ａに係止され、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１Ａのボルト軸３１０ｂと螺合する。
ナット４５は、連通孔３３３の内径より大きい外径で形成されたナット本体４５ａと、ナット本体４５ａの先端側（図８に示す矢印Ｆ方向）に形成されボルト軸３１０ｂと螺合するナットネジ穴４５ｂと、ナット本体４５ａの基端側（図８に示す矢印Ｔ方向）において形成された締め付け用穴４５ｃと、を備える。
締め付け用穴４５ｃは、例えば、その内形が六角形状に形成されている。締め付け用穴４５ｃは、例えば、六角形状に形成された回転軸（図示無し）と係合する。
【００４７】
次に、孔あけ加工工具２１Ａにおいて、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径を拡張させる手順について説明する。
まず、挿通孔３３２の基端側（図８に示す矢印Ｔ方向）から回転軸（図示無し）を挿入し、ナット４５の締め付け用穴４５ｃに係合させる。そして、ナット４５を所定のトルクで締め付ける。すると、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１Ａのテーパ軸３１０Ａがバルブシート圧入孔加工用刃具３３のテーパ孔３３１の基端側（図８に示す矢印Ｔ方向）に向かって移動し、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の先端に形成されたバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径が所定の径公差に維持できるように拡張する。
【００４８】
次に、本実施形態の孔あけ加工工具２１の第２変形例である孔あけ加工工具２１Ｂを適用した自動径拡張機構１００について説明する。
図９は、本発明の一実施形態の第２変形例である孔あけ加工工具２１Ｂを適用した自動径拡張機構１００の模式図である。
自動径拡張機構１００は、孔あけ加工工具２１Ｂと、孔あけ加工工具２１Ｂが接続された加工装置５０と、を備える。
【００４９】
加工装置５０は、孔あけ加工工具２１Ｂを回転駆動する加工用モータ５１と、孔あけ加工工具２１Ｂのバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの径を拡張するための径拡張用モータ５２と、孔あけ加工工具２１Ｂのウォーム４１ｂと連結し、径拡張用モータ５２から得た回転力をボルト４０Ａ加えるモータ軸５３と、モータ軸５３の回転トルクを検出する検出部５４と、加工用モータ５１、径拡張用モータ５２及び検出部５４に接続され、これらを制御する制御装置５５と、を備える。
【００５０】
制御装置５５は、孔あけ加工工具２１Ｂによる孔あけ加工が行われた回数に応じたバルブシート圧入孔加工用刃具３３Ａのバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの摩耗量に関するデータを記憶している。また、制御装置５５は、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの摩耗量に応じたモータ軸５３の回転トルク値に関するデータを記憶している。なお、制御装置５５は、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの摩耗量に応じたモータ軸５３の回転数を記憶しておくこともできる。この場合、検出部５４は、モータ軸５３の回転数を検出する。
【００５１】
図１０は、本発明の一実施形態の第２変形例である孔あけ加工工具２１Ｂの概略構成の説明図である。図１１は、本発明の一実施形態の第２変形例である孔あけ加工工具２１Ｂの図１０に示すＢＢ’方向の概略断面構成を示す図である。
【００５２】
孔あけ加工工具２１Ｂは、ボルト４０Ａの頭部にウォームホイール４１ａが形成され、このウォームホイール４１ａと係合するウォーム４１ｂが収容されたウォーム穴３３４が形成されている点が、孔あけ加工工具２１と異なる。
【００５３】
ボルト４０Ａのウォームホイール４１ａとウォーム４１ｂとは、ウォームギアを構成する。また、加工装置５０のモータ軸５３は、ウォーム４１ｂの頭部と連結する。これにより、モータ軸５３が回転軸（図１１に示すＣ−Ｃ'線）を中心に回転することで、ボルト４０Ａが孔あけ加工工具２１Ｂの回転軸（図１１に示すＡ−Ａ'線）を中心に回転する。
【００５４】
ウォーム穴３３４は、孔あけ加工工具２１Ｂのバルブシート圧入孔加工用刃具３３Ａの本体３３０Ａにおいて、孔あけ加工工具２１Ｂの回転軸（図１１に示すＡ−Ａ'線）と直交する方向に延びるモータ軸５３の回転軸（図１１に示すＣ−Ｃ'線）を中心として、形成されている。また、ウォーム穴３３４には、略中心にウォーム４１ｂが配置されている。なお、孔あけ加工工具２１Ｂは、ウォーム穴３３４にウォーム４１ｂが配置された状態で回転バランスが取られている。
モータ軸５３の回転軸（図１１に示すＣ−Ｃ'線）は、孔あけ加工工具２１Ｂの回転軸（図１１に示すＡ−Ａ'線）から、ウォームホイール４１ａの内径の半径に、ウォーム４１ｂの外形の半径を加えた距離だけ離れている。
【００５５】
これにより、自動径拡張機構１００は、以下のように動作する。
制御装置５５は、加工用モータ５１を制御し、孔あけ加工工具２１Ｂによる孔あけ加工が行われた回数が所定回数に達したと判断したときに、孔あけ加工工具２１Ｂのウォーム穴３３４の中心を、モータ軸５３の回転軸（図１１に示すＣ−Ｃ'線）に合わせる。
次に、制御装置５５は、この所定回数に応じたバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの摩耗量を算出する。また、制御装置５５は、この算出した摩耗量に応じたモータ軸５３の回転トルク値を予め算出し記憶する。
【００５６】
次に、制御装置５５は、モータ軸５３の先端をウォーム４１ｂの頭部に近接させ連結させる。そして、制御装置５５は、径拡張用モータ５２によりモータ軸５３を回転させて、ボルト４０Ａを締付ける。そして、制御装置５５は、検出部５４が検出したモータ軸５３の回転トルクが、予め算出し記憶した回転トルク値となったと判断したときに、径拡張用モータ５２の回転駆動を停止させる。すると、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１のテーパ軸３１０がバルブシート圧入孔加工用刃具３３Ａのテーパ孔３３１の基端側（図１１に示す矢印Ｔ方向）に向かって移動し、バルブシート圧入孔加工用刃具３３Ａの先端に形成されたバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径が所定の径公差に維持できるように拡張する。
【００５７】
本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
バルブシートが圧入されるバルブシート圧入孔１１を、ワークに形成するバルブシート圧入孔加工用刃具３３と、バルブガイドが圧入されるバルブガイド圧入孔１３を、ワークに形成するバルブガイド圧入孔加工用刃具３１と、を備えたので、バルブシート圧入孔１１とバルブガイド圧入孔１３とを同時に形成可能となる。
【００５８】
また、ボルト４０を所定のトルクで締め付けると、バルブガイド圧入孔加工用刃具３１のテーパ軸３１０がバルブシート圧入孔加工用刃具３３のテーパ孔３３１の基端側に向かって移動し、バルブシート圧入孔加工用刃具３３の先端に形成されたバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径が所定の径公差となるように拡張する。すなわち、ボルト４０の締め付けトルクを管理することで、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径を管理することが可能となる。より具体的には、ボルト４０を所定のトルクで締め付けることで、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径を所定の径公差となるように拡張することが可能となる。
よって、バルブシート圧入孔とバルブガイド圧入孔とを同時に形成可能とするとともに、バルブシート圧入孔を形成するための刃の外径を拡張可能とし、バルブシート圧入孔の直径を容易に管理できる。
【００５９】
また、本実施形態の第２変形例を適用すれば、加工装置５０により、ウォーム４１ｂを介してボルト４０Ａを回転させて、ボルト４０Ａの締め付けトルクを管理し締め付ける。この場合、加工装置５０の制御装置５５において、ボルト４０Ａの締め付けトルクとバルブシート圧入孔加工用刃３３ａの径拡大量との関係を示すデータを記憶し、このデータに基づき、ボルト４０Ａを締め付け、バルブシート圧入孔加工用刃３３ａの外径が所定の径公差に自動的維持できる自動径拡張機構１００とすることも可能となる。
【００６０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１      シリンダヘッド
１１    バルブシート圧入孔
１３    バルブガイド圧入孔
２１    孔あけ加工工具
３１    バルブガイド圧入孔加工用刃具
３１０  テーパ軸
３３    バルブシート圧入孔加工用刃具
３３ａ  バルブシート圧入孔加工用刃
３３１  テーパ孔
３３２  挿通孔
４０    ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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