Cylinder head

When it comes to cars, the cylinder head is cast from aluminium alloys. The configuration and features for machining vary according to the engine fuel. The cylinder head is fitted on the cylinder crankcase and is responsible for the fuel and fresh air supply. Due to its stringent requirements for quality and tolerance, it is the most demanding component for machining in engine manufacture. Through precise valve control and minimal friction losses in the camshaft bearings, fuel consumption and emissions are already reduced before the combustion process.
„Cylinder head with valve train, injector bores and camshaft bearing bores structure

Key features

  1. Valve Train
  2. Injector bore
  3. Camshaft bearing bore
  4. Core plug bore

  • Werkzeug macht die Vorbearbeitung der Grundbohrung am Verbrennungsmotor

    1. Vorbearbeitung - Grundbohrung

    Hohe Vorschübe und große Spanmengen erfordern stabile, PKD‑bestückte Aufbohrwerkzeuge mit effizienter Spanabfuhr. Die Bearbeitung bildet die Grundlage für alle nachfolgenden Prozessschritte im Ventiltrieb.

  • Werkzeug macht die Fertigbearbeitung der Grundbohrung am Verbrennungsmotor

    2. Fertigbearbeitung - Grundbohrung

    Mehrschneidige, PKD‑bestückte Aufbohrwerkzeuge sichern Maßhaltigkeit und Oberflächengüte. Die Präzision in diesem Bearbeitungsschritt ist entscheidend für das anschließende Einpressen der Ventilsitzringe und Ventilführungen.

  • Werkzeug macht die Vorbearbeitung des Ventilsitzes am Verbrennungsmotor

    3. Vorbearbeitung - Ventilsitz und Ventilführung

    Nach dem Einpressen von Ventilsitzring und Ventilführung erfolgt die Bearbeitung der harten Werkstoffe. Extrem enge Toleranzen und verschleißfeste Schneidstoffe sind dafür erforderlich.

  • Werkzeug macht die Fertigbearbeitung des Ventilsitzes am Verbrennungsmotor

    4. Fertigbearbeitung - Ventilsitz und Ventilführung

    Für präzise Dichtflächen kommen Feinbohr- oder Reibwerkzeuge zum Einsatz, die hohe Prozessstabilität und Standmengen sichern.

1. Valve train

PROCESS CONDITIONS
  • High-precision requirements for form and position tolerance
  • Cylindricity 10 μm 
  • Diameter tolerance 15 μm
  • Coaxiality from valve seat to valve guide
  • Circularities < 8 μm
  • Angle tolerances on the valve seat ring in the μm range
  • Materials with high resistance to wear on valve seat ring
  • Maximum process reliability and accuracy of repetition
PCD fine‑boring tools for machining the valve train pilot bore in the cylinder head

Blind Bore

1. Pre-machining
PCD boring tool

  • Short and stable tool design for maximum positional accuracy.

2. Finishing
PCD boring tool
 
  • Multi-blade tool concept for short processing times.

Werkzeuge zur Bearbeitung vom Zylinderkopf: Ventilsitz und Ventilführung

Valve Seat / Valve Guide

3. Pre-machining
Pilot tool

  • Short, stable tool ensures maximum positional accuracy for the subsequent finishing tool.

4. Finishing
Finishing tool

  • High-precision fine machining with adjustable fine boring tool with EA system and quick-change valve guide reamer.

2. Injector bore

PROCESS CONDITIONS
  • Very large step changes > 10 mm
  • Critical chip removal due to component contour
  • Fluctuating casting situations
  • Surface requirements of up to Rz 4
  • Diameter tolerances in H7 range
  • Wide range of contour designs with multiple tight-tolerance
  • radii and chamfers (± 0.1 mm)
Drei Werkzeuge zur Bearbeitung des Zylinderkopfs durch Injektorbohrung mit 3-stufigem Prozess

3-stufiger Prozess für höchste Prozesssicherheit

1. Pre-machining
PCD multi-stage solid drill
 
  • Multi-blade solid drill and boring tool with brazed PCD inserts and special chip flutes for optimal chip removal.


2. Semi-finishing
Solid carbide step drill

  • Special cutting-edge geometry and spiralisation for the best chip breaking and chip removal.


3. Finishing
PCD step reamer

  • Multi-blade step reamer with brazed PCD inserts, special cutting-edge geometry and expanded chip flutes for optimal chip removal.

Zwei Werkzeuge zur Bearbeitung des Zylinderkopfs durch Injektorbohrung mit 2-stufigem Prozess

2-stufiger Prozess für höchste Produktivität

1. Vorbearbeitung
PKD-Aufbohrwerkzeug mit wechselbarem VHM-Bohrer

  • Maximal nutzbare Werkzeugstandmenge der PKD-Schneiden durch separat wechselbare Vollbohrstufe.

2. Fertigbearbeitung
PKD-Stufenreibahle

  • Mehrschneidige Stufenreibahle mit gelöteten PKD-Schneiden und erweiterten, polierten Spanräumen für beste Spanabfuhr.

3. Nockenwellenlagerbohrung

Prozessbedingungen
  • Cylindricity (15 μm over 100 mm)
  • Circularity < 5 μm
  • Diameter tolerances of 15 – 20 μm
  • Surface qualities of < Rz 5 μm
  • Repeated cutting due to the interrupted cut
  • Tools with very high length–diameter ratio
Large tool, also known as a line boring bar

Maximum productivity with one-shot solution

1. Pre- and finishing machining
Line boring bar
 
  • One-shot machining with very good straightness of the bore due to additional bearings with roller or plain bearings.

Two fine boring tools for machining the internal combustion engine

Ultimate process reliability with 2-step process

1. Pre-machining
Fine boring tool

  • Guided fine boring tool with easy-to-adjust HX indexable inserts.

2. Finishing
Fine boring tool

  • Guided fine boring tool with indexable inserts – with simple blade configuration and additional pre-cutting stage for maximum quality requirements.

4. Core plug bore

PROCESS CONDITIONS
  • Oberflächenqualität Ra < 16 μm
  • Rundheit 0,05 mm
  • Durchmessertoleranz H7
  • Positionsgenauigkeit
Werkzeug für die Bearbeitung der Wasserstopfenbohrung am Verbrennungsmotor. Schrägansicht

Wasserstopfenbohrung

Semi-Finish-Bearbeitung
PKD-Stufenaufbohrwerkzeug

  • Kurzes, kompaktes Werkzeugdesign für höchste Werkzeugstabilität.