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

  • The tool carries out the pre-machining of the base bore in the internal combustion engine.

    1. Pre-machining – blind bore

    High feeds and large chip quantities require sturdy, PCD-tipped boring tools with efficient chip removal. Machining forms the foundation for all subsequent process steps in the valve train.

  • The tool carries out the finishing of the blind bore in the internal combustion engine

    2. Finishing – blind bore

    Multi-blade, PCD-tipped boring tools ensure dimensional accuracy and surface quality. In this machining step, precision is crucial so that the valve seat rings and valve guides can be pressed in later.

  • “The tool carries out the pre-machining of the valve seat in the internal combustion engine.”

    3. Pre-machining – valve seat and valve guide

    Once the valve seat ring and valve guide are pressed in, machining of the hard workpiece materials takes place. Extremely tight tolerances and wear-resistant cutting materials are required.

  • The tool carries out the finishing of the valve seat in the internal combustion engine.

    4. Finishing – valve seat and valve guide

    Fine boring or reaming tools are used for precise sealing surfaces. These ensure high process reliability and long tool lives.

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

ALÉSAGE BORGNE

1. Ébauche
Outil d'alésage PCD
  • Design de l'outil court et stable pour une précision de positionnement maximale.

2. Usinage final
Outil d'alésage PCD

  • Concept d'outil à plusieurs arêtes pour des délais d'usinage courts.

Werkzeuge zur Bearbeitung vom Zylinderkopf: Ventilsitz und Ventilführung

SIÈGE DE SOUPAPE / GUIDE DE SOUPAPE

3. Ébauche
Outil pilote
  • Un outil court et stable garantit une précision de positionnement maximale pour l'outil de finition utilisé ensuite.

4. Usinage final
Outil de finition

  • Usinage final haute précision avec outil d'alésage de précision réglable avec système EA et alésoir de guide de soupape rapidement remplaçable.

2. Alésage d'injecteur

CONDITIONS DU PROCESSUS
  • 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)
Three tools for machining the cylinder head via the injector bore using a three‑stage process

Processus en 3 étapes pour une fiabilité des process maximale

1. Ébauche
Foret plein PCD

  • Outil d'alésage et de perçage pleine matière à plusieurs étages avec arêtes de coupe PCD et goujures spéciales pour une évacuation des copeaux optimale.


2. Semi-finition
Foret étagé en carbure monobloc

  • Géométrie d'arêtes et spiralisation spécifiques pour un fractionnement et une évacuation des copeaux améliorés.

3. Usinage final
Alésoir étagé PCD

  • Alésoir étagé à plusieurs arêtes avec arêtes de coupe PCD brasées, géométrie d'arêtes spéciale et goujures élargies pour une évacuation des copeaux optimale.

Two tools for machining the cylinder head via the injector bore using a two‑stage process

Processus en 2 étapes pour une productivité maximale

1. Ébauche
Outil d'alésage PCD avec foret en carbure monobloc interchangeable
  • Optimisation de l'utilisation du stock d'arêtes de coupe PCD grâce à l'étage d'alésage pleine matière amovible séparément.

2. Usinage final
Alésoir étagé PCD

  • Alésoir étagé à plusieurs arêtes de coupe avec arêtes PCD brasées et goujures élargies et polies pour une évacuation des copeaux optimale.

3. Alésage de palier d'arbre à cames

CONDITIONS DU PROCESSUS
  • 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

Fiabilité du process maximale grâce à un processus en 2 étapes

1. Ébauche
Outil d'alésage de précision
  • Outil d'alésage de précision guidé avec plaquettes amovibles HX facilement réglables.

2. Usinage final
Outil d'alésage de précision

  • Outil d'alésage de précision guidé avec plaquettes amovibles – Avec réglage simple des arêtes de coupe et étage supplémentaire de prédécoupe pour répondre aux exigences de qualité les plus strictes.

3. ALÉSAGE DE RACCORD HYDRAULIQUE

CONDITIONS DU PROCESSUS
  • Surface quality Ra < 16 μm
  • Circularity 0.05 mm
  • Diameter tolerance H7
  • Positional accuracy
Tool for machining the core plug bore on an internal combustion engine

4. ALÉSAGE DE RACCORD HYDRAULIQUE

1. Semi-finishing
PCD step boring tool

  • Short, compact tool design for maximum tool stability.