品質基準、
テクノロジー、進化


OEM 下請け業者、高性能スペシャリスト、エンジン再構築業者は、バルブ ガイドとバルブ シートを機械加工する際に、正確な形状と寸法の許容差を考慮し、尊重する必要があります。

この「エイドメモワール」により、NEWEN は、シリンダー ヘッドの加工、特にバルブ ガイドとバルブ シートの加工に関する要件を定義するために OEM が通常使用するさまざまな記号と許容差の記号を、生産技術者向けの短い文書にまとめようとしています。

NEWEN は、2 つ以上のパラメータの組み合わせによる影響を過度に単純化したり、変更したりすることなく、各形状と寸法の許容誤差をシリンダー ヘッドの機能と信頼性への直接的および間接的な影響と統合します。

この文書により、NEWEN は、一般的に受け入れられている考え方だけでなく、単純さと不正確さのためにエンジン再構築者を誤解させ、判断を変えてしまうような、広く普及している誤った考え方を非難することに取り組んでいます。



「自分が話していることを測定して数値で表現できる場合、それについて何かを知っていることになります。しかし、それを測定したり数値で表現したりできない場合、その知識は乏しく不十分なものになります。」

ケルビン卿(1824-1907)

測定単位
Micron

新しい世界的標準化により、ほとんどの OEM がシリンダー ヘッド プリントやその他のエンジン コンポーネントを分類するためにメートル法を使用するようになりました。そのため、0.01 mm と 0.001 mm は、さまざまなバルブ ガイドとバルブ シートの機械加工限界の許容差として広く使用されています。

下の図は、さまざまな基準値間のよく知られた違いを誰もが視覚化できるようにします。数千ミリメートルの許容差を使用すると、選択と加工オプションに新しい制御手段と新しい反射神経が必要になることはよく知られています。

NEWEN は、機械の性能レベルをチェックし、加工機器を選択する際の重要な選択において顧客に保証を提供するために、100 分の 1 ミクロン (0.00001mm) の定義を持つ制御手段を装備することを選択しました。

Schema
記号と定義


なぜ真円度を測定するのですか?

部品は目には丸く見え、バーニヤやマイクロメータで測定すると直径が一定であるように見えますが、本当に丸いのでしょうか? ローブが機能に影響を与えることは明らかです。「A」のローブが負荷を支え、「B」のローブが潤滑膜を最大にします。

Roundness
Roundness_how


真円度はどのように測定されますか?

真円度を測定するには、回転と、半径の変化を測定する機能が必要です。これは、テスト対象のコンポーネントのプロファイルを円形の基準と比較することで最も効果的に達成されます。コンポーネントは、円形の基準を提供する高精度のスピンドル上で回転します。コンポーネントの軸は、通常、センタリングおよびレベリング テーブルを使用して、スピンドルの軸と揃えられます。次に、トランスデューサーを使用して、スピンドルの軸に対するコンポーネントの半径方向の変化を測定します。



理由 ?

ここで示されているベアリングのレースは、真に円形ではない可能性があります。これはおそらくしばらくは機能しますが、このベアリング レースの周りの波動によって振動が発生し始めます。その結果、早期の摩耗が発生し、レースの性能が想定よりも低下します。

Reason


Results

結果 ?

ここで示されているベアリングのレースは、真に円形ではない可能性があります。これはおそらくしばらくは機能しますが、このベアリング レースの周りの波動によって振動が発生し始めます。その結果、早期の摩耗が発生し、レースの性能が想定よりも低下します。

ゲージからの真円度の誤差出力を極座標プロファイルまたはグラフとして表すと便利です。この図式表現の評価は主観的で時間がかかるため、正確で再現性のある答えを得るためには、何らかの情報処理手段が必要です。真の真円度からの偏差を評価し、測定の基準となるものが必要なので、基準円をプロファイルに当てはめて、すべての計算をそれに関連付けるのは理にかなっています。

参照円

最小二乗基準円 (LSCI)

任意のデータに線または図を当てはめると、その線または図からのデータの逸脱の二乗の合計が最小になります。これは、プロファイルを等しい最小領域に分割する線でもあります。
LSCI は最も一般的に使用される基準円です。円の外れは、プロファイルが LSCI からどれだけ離れているか、つまり最高点から最低点までの距離で表されます。

Ref_circles1
Ref_circles2



最小外接円 (MCCI)

プロファイル データを囲む最小半径の円として定義されます。円の外れは、この円からのプロファイルの最大偏差 (または谷) として示されます。リング ゲージ基準円と呼ばれることもあります。

ピークから谷までの真円度 (RONt) の分析でどのように使用されるか

最小ゾーン基準円 (MZCI)

測定プロファイルを囲むように配置された 2 つの同心円として定義され、その半径方向のずれは最小になります。

円度値は、2 つの円の半径の分離として与えられます。

MZCI
MICI



最大内接円 (MICI)

プロファイル データによって囲まれる最大半径の円として定義されます。

円からのプロファイルの最大逸脱 (またはピーク) として、円の非円度が示されます。プラグ ゲージ基準円と呼ばれることもあります。

真円度パラメータ ISO 1101
Roundness_ISO1

ecc_symbol = 偏心 (ECC)*

これは、ある基準点に対するプロファイルの中心の位置を表すために使用される用語です。これは大きさと方向を持つベクトル量です。偏心の大きさは、プロファイルの中心と基準点の間の距離として単純に表されます。方向は基準点からの角度として表されます。

Roundness_ISO2

Conc = 同心 (CONC)*

これは偏心度に似ていますが、大きさのみがあり、方向はありません。同心度は、データム ポイントを中心に回転したときにプロファイルの中心によって描かれる円の直径として定義されます。同心度の値は偏心度の大きさの 2 倍であることがわかります。

Roundness_ISO3

Runout = ランアウト(ランアウト)*

TIR (Total Indicated Reading) と呼ばれることもあります。ランアウトは、データム ポイントを中心とし、一方がプロファイル上の最も近い点と一致し、もう一方がプロファイル上の最も遠い点と一致するように描かれた 2 つの同心円の放射状の分離として定義されます。

Roundness_ISO

Total_runout = 総ランアウト(総ランアウト)*

総振れは、基準軸と同軸で測定面を完全に囲む 2 つの同軸円筒の最小半径方向の分離として定義されます。

関連パラメータ
Associated_parameters1

Flatness = 平坦度 (FLTt)*

基準面を取り付け、その面からの山から谷までの差として平坦度を計算します。LSまたはMZ nのいずれかを使用します。

Associated_parameters2

Squarness = 直角度(SQR)*

軸を定義した後、直角度の値は、基準軸に垂直で基準面を完全に囲む 2 つの平行面の最小軸間隔です。LS または MZ のいずれかを使用できます。

Associated_parameters3

Cyl = 円筒度 (CYLt)*

測定データを完全に囲む、取り付けられた基準軸と同軸の 2 つのシリンダーの最小半径分離。LS、MZ、MC、または Ml シリンダーのいずれかを使用できます。

Associated_parameters4

Conc = 同軸度(同軸 ISO)*

基準軸と同軸であり、同軸度評価の対象となる円筒の軸をちょうど囲む円筒の直径。

Associated_parameters5

Conc = 同軸度(同軸DIN)*

基準軸と同軸であり、同軸度評価の参照となる円筒の軸が計算される平面の重心 (LS 中心) をちょうど囲む円筒の直径。

建物の品質

バルブガイド、バルブシート、バルブの「トリオ」の機能は、エンジンのガス流の完全で、常に更新され、信頼性の高い気密性を作り出すことです。

2 つの表面間の金属接触は、バルブの連続した数億回の開閉後でも信頼性が高く気密性のある通路を構成する必要があります。

接触する 2 つの表面、つまりバルブのバルブ シート表面と実際のシート自体の表面は、同様の品質を持ち、完璧に近いものでなければなりません。

上記の表面の形状は完全に同一であり、完全に補完的である必要があります。

この機能を果たすために、正確かつ反復的に実現できる唯一の形状は円です。

他のパラメータと関連して、真円度、つまりバルブ シートとバルブ自体によって構成される円の形状の精度は、バルブとバルブ シート間の良好な気密性にとっての主要かつ必須の条件であることがわかります。

真円度、円筒度、表面仕上げ、角度はすべて、ますます厳しくなる許容範囲の対象となります。

バルブガイド

バルブ ガイドは、バルブ シートの修理加工作業の位置決め、バルブ シートの適合性 (同心度) の制御、そしてもちろんバルブの動きをガイドする基準となります。バルブ ガイドの品質は、基本的に次の 4 つのパラメータによって定義されます。

バルブガイド1


バルブの完璧なガイドを確保するには、円筒度と直径の許容差が重要です。優れた幾何学的品質により、バルブ ガイドは長い耐用年数にわたってバルブを正確に配置することができます。

バルブガイドの加工不良(許容範囲外)に加え、バルブガイドの重大な欠陥があると、バルブシートの早期変形や摩耗が発生し、エンジン出力が急速に低下します。



現在のエンジンに対して OEM が一般的に要求する許容範囲は次のとおりです。

バルブガイド2


上記の許容範囲は、大規模製造メーカーにとっては取得や遵守が難しく、修理時に保証するのはさらに複雑です。これらの品質レベルを満たさない場合、バルブ シートの加工はさらに繊細になります。

バルブシートとバルブ

接触する表面の精度の重要性と、その相補性により完全な気密性が確保されることを考慮して、OEM はシート テーパーの形状公差を厳しくしています。

シートアングルセグメントの直線性と真円度は、数ミクロン(< 10 バルブ シートの表面仕上げを定義する Ra 値と Rz 値は非常にタイトで、シートのチャタリング マークやうねりが最小の場合、許容範囲外となり、受け入れられないシートになります。

バルブガイドの軸とバルブシートの軸との間の同心度、ランアウト、または二重ランアウトの概念に適用される許容差も非常に重要ですが、比較的保証しやすい値内にとどまります。

一般的に、0.05mm (0.002”) 程度の同心度欠陥/振れは許容範囲とみなされます。これらの許容値はすべて、ISO/TS16949 認定企業に適用される規則から発行された「Cpk」と呼ばれる係数を適用することで厳格に厳格化され、品質の一貫性を保証できる機械を使用することで許容値が大幅に削減されます。

品質を保証することを目的としたこのアプローチは、常により高いパフォーマンスを生み出すメカニズムをトリガーおよび制御する数値システムの使用により、人為的エラーが可能な限り回避されるため可能になります。

NEWEN FIXED-TURNING® は、進化した高性能な機械原理のロジックに基づいており、独自の高性能数値制御によって操縦および制御されます。



FIXED-TURNING® は以下を提供し、保証します:

Valve_seat_guide1


この品質レベルは現在最高レベルであり、最小のエンジン再構築業者から NEWEN FIXED-TURNING® を使用する最大規模の生産施設まで、バルブ シートを加工するすべての人々が利用できます。

最後に、NEWEN FIXED-TURNING® は信頼性が高く一貫性のある生産手段であり、経済的で柔軟性があり、利益を管理しながら最も厳しい Cpk を考慮することができます。

先入観
Pilot_axis

新しいシリンダー ヘッドの製造には一定の品質 (Cpk) と精度が求められますが、テーパー パイロットの原理がバルブ シート加工の許容可能なソリューションとして不十分であることが浮き彫りになっています。

このソリューションは、その経済的な側面から長い間評価されてきましたが、現在の技術的要件には対応できなくなっています。
バルブ ガイド内のテーパー パイロットが取る軸/位置は、測定によって決定される軸/位置や、移動中のバルブが取る軸/位置と同じになることはありません (図を参照)。

この違いは、新品または中古のバルブガイドの形状欠陥によってさらに強調されます(タリロンド測定機による新品バルブガイドのグラフ表示を参照してください)。

バルブガイド内でのパイロットのランダムな配置は、今日すべての OEM で開発されている Cpk の概念に反します。

簡単な修理の場合でも、現在のエンジンに必要なパイロットの寸法は、いずれにしても、成形ツールの不規則な切削力に耐えるのに十分ではないことを忘れないでください。

NEWEN は、この時代遅れの技術を擁護する人々の立場を精力的に反駁しています。

同様に、フォーム ツールの切断プロファイルは長すぎるため、360 度 (シートの周囲を均等に) にわたって規則的な切断を保証することができません。

内側の逃げの値は、同じシート上で 1 から 3 のスケールで変化する可能性があり、スピンドルによって吸収される半径方向の力は、必然的にスピンドルの実際のたわみを引き起こし、チャタリング マーク、うねり、楕円形などのバルブ シートの形状欠陥に変換され、シートの機械加工が不正確になり、許容範囲外になります。

現在のバルブシートの材質と必要な許容範囲は、この加工技術と互換性がありません。

Preconceived_ideas
 
測定

従来の測定手段では、NEWEN® FIXED-TURNING® マシンで加工されたバルブ シートとバルブ ガイドを正確に制御するには不十分です。

NEWEN® は、形状、同軸度、表面仕上げなどの測定専用に考案された TALYROND 365XL 制御マシンを導入しました。

この機械の解像度は1/100 ミクロンの精度により、ガイドとバルブ シートの品質を定義するすべての幾何学的パラメータ (真円度、同心度、振れ、円筒度、セグメントの直線性、角度、表面仕上げなど) を自動的に制御できます。テストから得られる制御レポートとグラフは、最も権威のある OEM の制御部門によって間違いなく認められています。

NEWEN は、自社で製造した機械によって生産された作業を継続的にテストし、実際の測定で品質を実証しています。

 
テクノロジー

FIXED-TURNING® は、CNC 旋盤の原理と同様に、軸の補間によってバルブ シートや任意の回転形状を加工します。

回転しているのは切削工具であって加工される部品そのものではないという事実を別にすれば、機械のスピンドルと加工ヘッドにより、バルブシートの材質に関係なく、最も困難で複雑な形状を非常に簡単に加工できます。回転中、切削工具は加工するプロファイルを描くために x 軸と z 軸上を移動します。加工は一方向に実行され、パス数はプログラム自体によって自動的に定義されます。切削工具の移動は、生のバルブシートの実際の形状に応じて最適化されます。標準的な三角形のカッターは、キャリッジの軸とスピンドルの移動軸に従って移動します。全体が C 軸を中心に回転します。

強力なコンピュータが、切削力が一定で最小限に抑えられるように、ツールの最適な軌道を常に計算します。 1 秒の何分の 1 か単位で計算されたすべての削り取りは、切削力の変動によってスピンドルのバランスと柔軟性が損なわれないように行われます。

FIXED-TURNING® により、ラッピングなしでも毎回、最初から完璧なバルブシート加工とバルブシートとバルブ間の完璧なシールが実現されます。

最新のコントロール、最新技術、効率的、シンプル、非常にユーザーフレンドリーな操作性により、オペレーターの反復的な操作が軽減され、疲労が軽減され、重要な操作に集中できるようになります。

マシンとのやり取りはユーザーフレンドリーでシンプルです。オペレーターは、バルブの直径などの一般的な寸法を入力し、プロファイルを選択するだけで、マシンは荒加工パスと仕上げ加工パスを含む他のすべてを瞬時に計算します。

FIXED-TURNING® は、精度、使いやすさ、生産性の向上という点を超え、何千ものカスタムフォームツールと同等の機能を、シンプルで手頃な価格の 1 台のマシンに永久的にパッケージ化しています。

エンジンの再構築万歳。

 
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