EP0704280A1 - Machine d'usinage, en particulier de microfinition, pour arbres à cames - Google Patents

Machine d'usinage, en particulier de microfinition, pour arbres à cames Download PDF

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EP0704280A1
EP0704280A1 EP95402170A EP95402170A EP0704280A1 EP 0704280 A1 EP0704280 A1 EP 0704280A1 EP 95402170 A EP95402170 A EP 95402170A EP 95402170 A EP95402170 A EP 95402170A EP 0704280 A1 EP0704280 A1 EP 0704280A1
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EP
European Patent Office
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machining
camshaft
tools
speed
machine according
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Withdrawn
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EP95402170A
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German (de)
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Inventor
Didier Bertrand
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Abramatic SA
Original Assignee
Abramatic SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/08—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section
    • B24B19/12—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B35/00—Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency

Definitions

  • the present invention relates to a machining machine, in particular microfinishing, for camshafts.
  • the cams on a shaft are mostly machined one by one due to their offset angular positions on the shaft.
  • the machining of the camshafts can therefore be carried out, for example by the action of an abrasive belt or any other machining or microfinishing tool, successively on each cam of the animated shaft rotating at constant speed, which is equivalent to machining the camshaft in several passes.
  • DE-A-1.103.091 also discloses a device for machining a camshaft which makes it possible to work the different cams to be machined on the same shaft at the same time.
  • the machining tools are arranged in a star around the camshaft to be machined and are distributed along the camshaft as a function of the location of the respective cam to be machined on said shaft.
  • the machining tools and the camshaft are rotated during machining.
  • This star arrangement makes it possible to distribute around the camshaft the radial forces applied at the same time by the machining tools, said forces being thus compensated.
  • the invention provides a machine for machining, in particular microfinishing, camshafts, of the type comprising a machining tool for each cam of the camshaft, said tools for machining being angularly offset around the camshaft and radially movable, characterized in that two machining tools, assigned to two adjacent cams, are rotated at the same constant speed, the angular offset between the two tools machining around the axis of the camshaft being at the same relative angle as between their respective cams so that, at a given instant, all the machining tools are at the same point of their respective cams and in that the camshaft is rotated at variable speed so that the speed of rotation of the camshaft varies as a function of the position of the machining tools on their respective cams.
  • the variation of the speed of the camshaft allows, at a given point and at a given time, adequate machining of each cam by its respective machining tool. These tools are all at the same point of their respective cams thanks to the angular offset of the machining tools and, due to the speed variation of the camshaft, the relative speed along the profile of the cam remains constant all machining time.
  • the machine is double stations to facilitate the replacement of tools. In fact, accessibility is then easier, the replacement of the strips being easier in distribution 4 to 4, for example, on each side of the machining station.
  • This machine can be made vertically or horizontally.
  • the machine according to the invention is preferably automatically loaded by a manipulator or by a loading robot which charges and which discharges.
  • This machining machine will be designed so as to be preferably heavy and stable.
  • the gripping of the workpiece is advantageously between-center with a spindle indexing for orientation, loading and unloading.
  • this machine can be, in particular, a superfinishing / microfinishing machine with which it is possible to produce crossed lines and a constant undulation on all the cams at the same time.
  • the machining tools are distributed around the different cams to be machined so as to be angularly offset around the camshaft as a function of the angular offset between the cams so that at at a given moment, all the machining tools are at the same point of their respective cams and the variation of rotation speed of the camshaft is carried out by a single control as well as the relative speeds along the profile of all cams are identical and constant.
  • camshaft machining station which includes both a machining machine for machining the camshaft and a superfinishing / microfinishing machine.
  • a linear transfer is advantageously carried out between the two machines, preferably horizontal while a vertical loader is located in front of each machine.
  • FIG. 1 schematically represents an end view of a machining machine according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the machining station has four machining tools.
  • Each machining tool 2 for example an abrasive belt, is rotated by a drive shaft 1, the abrasive belt 2, 2 ′ being stretched between the shaft 1 and a contact roller 3 by means of tension rollers 5. Provision may be made for the shaft 1 to simultaneously drive two bands 2, 2 '.
  • the contact roller is plunged preferably by digital control, trolley and ball screw fully protected against splashing of chips and abrasive, the evacuation of the chips being generally carried out by deep washing.
  • Machining tools 2, 2 ' intended to machine two adjacent cams on the shaft to be machined are angularly offset, around the camshaft to be machined, at the same relative angle as the respective cams.
  • the camshaft 4 to be machined is placed centrally between the machining tools and is rotated at variable speed.
  • the variation of the speed of the camshaft 4 is determined relative to the profile of a single cam.
  • the machining tools 2, 2 ' are angularly offset so as to come into contact on their respective cam to be machined all at the same point at a given time.
  • all the abrasive belts 2, 2 ′ of the machining station are all driven in rotation by the drive shafts 1 at the same constant speed, the drive shafts 1 being controlled by a single speed control.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne une machine d'usinage d'arbres à cames comprenant un outil d'usinage (2, 2') pour chaque came de l'arbre à cames (4). L'invention consiste en ce que deux outils d'usinage (2, 2'), affectés à deux cames adjacentes, sont entraînés en rotation à la même vitesse constante, le décalage angulaire entre les deux outils d'usinage (2, 2') autour de l'axe de l'arbre à cames (4) étant du même angle relatif qu'entre leurs cames respectives de telle sorte que, à un instant donné, tous les outils d'usinage (2, 2') se trouvent au même point de leurs cames respectives et en ce que l'arbre à cames (4) est entraîné en rotation à vitesse variable de telle sorte que la vitesse de rotation de l'arbre à cames (4) varie en fonction de la position des outils d'usinage (2, 2') sur leurs cames respectives. Application à l'usinage d'arbres à cames. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne une machine d'usinage, en particulier de microfinition, pour arbres à cames.
  • Les cames sur un arbre sont usinées la plupart du temps une à une du fait de leurs positions angulaires décalées sur l'arbre. L'usinage des arbres à cames peut donc être réalisé, par exemple par l'action d'une bande abrasive ou de tout autre outil d'usinage ou de microfinition, successivement sur chaque came de l'arbre animé en rotation à vitesse constante, ce qui équivaut à l'usinage de l'arbre à cames en plusieurs passes.
  • En outre, dans ce type de dispositif, une variation de vitesse de l'outil d'usinage est nécessitée par la variation de l'angle d'attaque par rapport à la came aux divers points de son contour afin d'obtenir une vitesse relative constante le long de la came à usiner.
  • En effet, l'entraînement de l'arbre à cames en vitesse constante entraîne d'une part une vitesse de rotation constante dans la partie circulaire de la pièce et d'autre part, du fait du profil particulier de la pièce usinée, des décélérations et des accélérations le long du profil de la came alors que l'on cherche à obtenir une vitesse d'usinage constante le long de ce même profil.
  • Il est important, par conséquent, de pouvoir créer le long du profil d'une came, une vitesse relative d'usinage constante en compensant les accélérations et les décélérations qui interviennent.
  • Cependant, dans le cas d'un dispositif présentant plusieurs outils d'usinage permettant d'usiner en même temps toutes les cames d'un arbre comportant plusieurs cames, le décalage angulaire entre les cames sur l'arbre provoque également un décalage de la variation de vitesse entre chaque outil d'usinage. Une commande permettant de fixer la variation de la vitesse pour chaque outil d'usinage est donc compliquée, onéreuse et sujette à des imprécisions inacceptables, la synchronisation dans le temps étant d'une mise en oeuvre délicate.
  • On connaît également, par DE-A-1.103.091, un dispositif d'usinage d'un arbre à cames qui permet de travailler en même temps les différentes cames à usiner sur un même arbre. Ainsi, les outils d'usinage sont disposés en étoile autour de l'arbre à cames à usiner et sont répartis le long de l'arbre à cames en fonction de l'emplacement de la came respective à usiner sur ledit arbre. Les outils d'usinage et l'arbre à cames sont entraînés en rotation pendant l'usinage. Cette disposition en étoile, selon l'inventeur, permet de répartir autour de l'arbre à cames les forces radiales appliquées en même temps par les outils d'usinage, lesdites forces étant ainsi compensées. Cet avantage ne peut intervenir que dans le cas où les cames à usiner présentent un décalage angulaire régulier entraînant de ce fait une répartition périphérique régulière des outils d'usinage autour de l'arbre à usiner. Si les cames ne sont pas régulièrement décalées angulairement, il n'y a plus de compensation des forces radiales appliquées sur l'arbre à usiner et on peut observer un phénomène de balourd. En outre, la vitesse relative entre l'arbre et chaque outil d'usinage n'est pas constante.
  • Dans le but de pallier ces inconvénients, l'invention propose une machine d'usinage, en particulier de microfinition, d'arbres à cames, du type comprenant un outil d'usinage pour chaque came de l'arbre à cames, lesdits outils d'usinage étant décalés angulairement autour de l'arbre à cames et mobiles radialement, caractérisée en ce que deux outils d'usinage, affectés à deux cames adjacentes, sont entraînés en rotation à la même vitesse constante, le décalage angulaire entre les deux outils d'usinage autour de l'axe de l'arbre à cames étant du même angle relatif qu'entre leur cames respectives de telle sorte que, à un instant donné, tous les outils d'usinage se trouvent au même point de leurs cames respectives et en ce que l'arbre à cames est entraîné en rotation à vitesse variable de telle sorte que la vitesse de rotation de l'arbre à cames varie en fonction de la position des outils d'usinage sur leurs cames respectives.
  • La variation de la vitesse de l'arbre à cames permet, en un point donné et à un instant donné, un usinage adéquat de chaque came par son outil d'usinage respectif. Ces outils étant tous au même point de leurs cames respectives grâce au décalage angulaire des outils d'usinage et, du fait de la variation de vitesse de l'arbre à cames, la vitesse relative le long du profil de la came reste constante tout le temps de l'usinage.
  • Avantageusement, grâce à l'invention, une synchronisation parfaite est toujours garantie, la variation de la vitesse pouvant être effectuée par rapport au profil d'une seule came de l'arbre à cames par une seule commande numérique ou similaire.
  • De préférence, la machine est à doubles postes afin de faciliter le remplacement des outils. En effet, l'accessibilité est alors plus aisée, le remplacement des bandes étant plus facile en répartition 4 à 4, par exemple, de chaque côté du poste d'usinage. Cette machine peut être réalisée de manière verticale ou horizontale.
  • La machine selon l'invention est, de préférence, à chargement automatique par un manipulateur ou par un robot de chargement qui charge et qui décharge.
  • Cette machine d'usinage sera conçue de manière à être, de préférence, lourde et stable.
  • La prise de pièce est avantageusement à entre-pointe avec un indexage de broche pour l'orientation, le chargement et le déchargement.
  • Selon l'invention, cette machine peut être, en particulier, une machine de superfinition/microfinition avec laquelle on peut réaliser des traits croisés et une ondulation constante sur toutes les cames en même temps.
  • Dans ce type de machine de superfinition/microfinition, les outils d'usinage sont répartis autour des différentes cames à usiner de manière à être décalés angulairement autour de l'arbre à cames en fonction du décalage angulaire entre les cames de telle sorte qu'à un instant donné, tous les outils d'usinage se trouvent au même point de leurs cames respectives et la variation de vitesse de rotation de l'arbre à cames est effectuée par une commande unique ainsi que les vitesses relatives le long du profil de toutes les cames sont identiques et constantes.
  • Il est alors possible de réaliser un poste d'usinage d'arbres à cames qui comporte à la fois une machine d'usinage pour réaliser l'usinage de l'arbre à cames et une machine de superfinition/microfinition. En ce cas, un transfert linéaire est avantageusement réalisé entre les deux machines, de préférence, horizontales tandis qu'un chargeur vertical se trouve devant chaque machine.
  • On décrira maintenant plus en détail une machine d'usinage pour arbres à cames en référence à la figure 1 qui représente schématiquement une vue de bout d'une machine d'usinage selon un exemple de réalisation de l'invention.
  • Le poste d'usinage comporte quatre outils d'usinage. Chaque outil d'usinage 2, par exemple une bande abrasive, est entraîné en rotation par un arbre d'entraînement 1, la bande abrasive 2, 2' étant tendue entre l'arbre 1 et un galet de contact 3 par l'intermédiaire de galets tendeurs 5. On peut prévoir que l'arbre 1 entraîne simultanément deux bandes 2, 2'. La plongée du galet de contact est de préférence effectuée en commande numérique, chariot et vis à billes entièrement protégés contre les projections de copeaux et d'abrasif, l'évacuation des copeaux s'effectuant en général par grand lavage.
  • Des outils d'usinage 2, 2', destinés à usiner deux cames adjacentes sur l'arbre à usiner sont décalés angulairement, autour de l'arbre à cames à usiner, du même angle relatif que les cames respectives.
  • L'arbre à cames 4 devant être usiné est placé centralement entre les outils d'usinage et est entraîné en rotation à vitesse variable. La variation de la vitesse de l'arbre à cames 4 est déterminée par rapport au profil d'une seule came.
  • Les outils d'usinage 2, 2' sont décalés angulairement de manière à venir en contact sur leur came respective devant être usinée tous au même point à un instant donné. Ainsi, toutes les bandes abrasives 2, 2' du poste d'usinage sont toutes entraînées en rotation par les arbres d'entraînement 1 à la même vitesse constante, les arbres d'entraînement 1 étant commandés par une commande unique de vitesse.

Claims (7)

  1. Machine d'usinage, en particulier de microfinition, d'arbres à cames, du type comprenant un outil d'usinage (2, 2') pour chaque came de l'arbre à cames (4), lesdits outils d'usinage (2, 2') étant décalés angulairement autour de l'arbre à cames (4) et mobiles radialement,
    caractérisée en ce que deux outils d'usinage (2, 2'), affectés à deux cames adjacentes, sont entraînés en rotation à la même vitesse constante, le décalage angulaire entre les deux outils d'usinage (2, 2') autour de l'axe de l'arbre à cames (4) étant du même angle relatif qu'entre leurs cames respectives de telle sorte que, à un instant donné, tous les outils d'usinage (2, 2') se trouvent au même point de leurs cames respectives et en ce que l'arbre à cames (4) est entraîné en rotation à vitesse variable de telle sorte que la vitesse de rotation de l'arbre à cames (4) varie en fonction de la position des outils d'usinage (2, 2') sur leurs cames respectives.
  2. Machine d'usinage selon la revendication 1,
    caractérisée en ce que l'arbre à cames est entraîné en rotation par commande numérique en fonction du profil d'une seule came.
  3. Machine d'usinage selon l'une des revendications 1 et 2,
    caractérisée en ce qu'elle est à postes d'usinage doubles.
  4. Machine d'usinage selon l'une des revendications 1 à 3,
    caractérisée en ce qu'un outil d'usinage (2, 2') est constitué d'une bande abrasive (2, 2') entraînée en rotation par un arbre d'entraînement (1), ladite bande abrasive (2, 2') étant tendue entre l'arbre (1), un galet de contact (3) et un galet de tension (5).
  5. Machine d'usinage selon l'une des revendications 1 à 4,
    caractérisée en ce que les outils d'usinage (2, 2') sont entraînés par couple de manière que deux outils d'usinage (2, 2') différents d'un poste d'usinage sont entraînés par un même arbre d'entraînement (1) qui les entraîne en rotation à la même vitesse.
  6. Machine d'usinage selon l'une des revendications 1 à 5,
    caractérisée en ce que l'arbre à cames (4) devant être usiné est placé centralement entre les postes d'usinage.
  7. Machine d'usinage selon l'une des revendications 1 à 6,
    caractérisée en ce qu'elle est du type machine de superfinition/microfinition.
EP95402170A 1994-09-28 1995-09-27 Machine d'usinage, en particulier de microfinition, pour arbres à cames Withdrawn EP0704280A1 (fr)

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Citations (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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FR2724862B1 (fr) 1996-12-27

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