Brevet FR2460753A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne les machines de rectification des arbres à cameset plus précisément une machine de rectification de cames ayant deux man- drins de support de parties formant tourillons, à des extrémités opposées de l'arbre à cames Dans un procédé classique de rectification d'un arbre à cames des alésages centraux sont d'abord usinés aux extrémités opposées de l'arbre à cames Les parties formant tourillons de l'arbre à camessont alors usinées à l'aide d'un outil de coupe puis rectifiées à l'aide d'une meule, les alésages de centrage constitu- ant une référence. Ensuite, comme indiqué sur la fi- gure 1, l'arbre à camesest supporté par des organes 3 et 4 de centrage d'une poupée 1 et d'une contre- poupée 2 dans une machine de rectification de came% et'un organe 5 de clavetage pénètre dans une rainure formée sur l'arbre à camessi bien que les parties C des cames de l'arbre sont rectifiées en fonction des profils de cames principales. Cependant, lorsque des parties formant tou- rillons sont rectifiées avec un certain écart par rap- port aux-alésages de centrage dans l'étape antérieure d'usinage, les parties formant les cames sont aussi rectifiées avec un certain écart par rapport aux parties formant tourillons étant donné que les alésages de centrage sont utilisés comme référence. En outre, les parties formant les cames peuvent être rectifiées avec un certain déphasage angulaire les unes par rapport aux autres étant donné l'existence d'un jeu entre l'organe de clavetage et la rainure avec laquelle il coopère. On a envisagé la rectification de parties non terminées destinées à former les tourillons, afin de réduire les opérations d'usinage qui ont été mises en oeuvre pour la finition classique d'un arbre à cames, par une opération sommaire de rectification, une opéra- tion ultérieure de rectification fine étant assurée par une rectifieuse sans centre, sans utilisation d'un outil de coupe ou d'un support de centrage. Cependant, même si ce procédé peut réduire les opérations d'usinage utilisées pour la finition des tourillons, la finition ultérieure des cames par la machine de rectification , à l'aide du support de centrage est impossible. L'invention concerne une-machine à rectifier les cames, capable de rectifier les cames d'un arbre à cames avec une grande précision, même lorsque les tou- rillons de l'arbre à cames présentent un écart avec les alésages de centrage ou lorsque l'arbre à camesn'a pas d'alésages de centrage. L'invention concerne aussi une machine de rectification de cames ayant deux mandrins, de préfé- rence du type à diaphragme, destinés à supporter les tourillons aux extrémités opposées de l'arbre à cames afin que tout écart des cames par rapport aux touril- lons soit éliminé. L'invention concerne une machine de rectifi- cation de cames, pouvant rectifier les cames d'unarbre à cames et ayant les caractéristiques suivantes. Une table pivotante est articulée sur un banc et supporte une-broche qui peut tourner. Un arbre à cames principal est monté sur la broche et a plusieurs cames principa- les ayant les mêmes profils que les cames de l'arbre à cames. Une contre-poupée est montée sur la table pivo- tante et elle supporte une broche de support, afin qu'elle puisse tourner et coulisser et qu'elle soit alignée coaxialement sur la broche. Un premier mandrin est monté sur la broche et est destiné à serrer un pre- mier tourillon de l'arbre à cames. Un second mandrin est formé sur la broche de support et est destiné à serrer l'autre tourillon de l'arbre à cames. Un dispo- sitif assure l'entraînement de la broche. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une élévation d'une partie d'une machine classique de rectification de cames; - la figure 2 est une élévation en coupe par- tielle d'une partie d'une machine de rectification de O cames selon l'invention; - la figure 3 est une coupe agrandie d'un mandrin à diaphragme formé sur une poupée; - la figure 4 est une coupe agrandie d'une contre-poupée, représentant un autre mandrin à diaphrag- me; et - la figure 5 est une coupe agrandie suivant la ligne V-V de la figure 2, représentant plus en détail un appareil d'appui. Sur les dessins, les références identiques dé- signent des éléments correspondants sur les différentes figures, et la figure 2 représente plus précisément un banc 10 d'une machine à rectifier les cames selon l'in- vention. Un boîtier 11 de poupée est monté sur le banc 10. Deux organes 13 de support sont aussi montés sur le banc 10 afin qu'ils supportent une table pivotante 12 par l'intermédiaire d'un arbre 14, en permettant son pivotement..A l'extrémité supérieure de la table pivo- tante 12, une broche 16 est supportée afin qu'elle puisse tourner dans le boîtier 11 de la poupée, par deux organes 15 de support. A l'autre extrémité supé- rieure de la table pivotante 12, une contre-poupée 17 est montée à demeure, en face de la broche 16. Un ar- bre à cames principal 18 de forme tubulaire est cla- veté sur la broche 16 et a plusieurs cames principales ayant les mêmes profils de came que les cames C d'un arbre à cames W à rectifier. L'une des cames principa- les est destinée à être alignée sur un galet formant toucheau et à être maintenue au contact de ce galet, par un bras pivotant et un ressort non représenté, de manière bien connue, afin que la table pivotante 12 et la broche 16 pivotent autour de l'arbre 14 en fonction du profil de la came principale. La broche 16 porte à son extrémité arrière une poulie qui est entrainée par une autre poulie 20 par l'intermédiaire d'une courroie 21. La poulie 20 est elle-même entraî- née par un moteur non représenté. La broche 16 et la contre-poupée 17 ont chacune un mandrin à diaphragme 22, 23, destinés à supporter les tourillons JI et J2 aux extrémités opposées de l'arbre à camesW. - On considère maintenant, en référence à la figure 3, la construction détaillée du mandrin 22 à diaphragme placé sur la broche 16. A l'extrémité avant de la broche 16, un corps 24 de mandrin est fixé afin qu'il tourne avec la broche et un diaphragme élastique en forme générale de coupelle est fixé à ce corps. Le diaphragme 25 a un moyeu cylindrique 25a, dans sa partie centrale, se prolongeant à partir de la paroi b d'extrémité vers l'extrémité ouverte. Plusieurs organes 26a de support de mâchoires (un seul est repré- senté) sont fixés à la face avant de la paroi 25b du diaphragme 25, et sont régulièrement répartis tout au- tour. Une mâchoire 26 est vissée dans chacun des or- ganes 26a-de support afin qu'elle puisse être réglée en direction radiale par rapport au diaphragme 25 et qu'elle permette le serrage élastique du tourillon Ji de l'arbre à cames W. Un dispositif hydraulique 27 de mise en ac- tion (représenté sur la figure 2) comprenant un piston 28 qui peut coulisser dans une chambre d'un cylindre formé dans la broche 16 et une tige 29 de piston rac- cordée au piston 28, est formé à l'extrémité arrière de la broche 16. La tige 29 passe au centre de la broche 16 et est fixée à la partie inférieure du mo- yeu 25a du diaphragme 25. Ainsi, lorsque la tige 29 se déplace vers la gauche, sur la figure 3, le moyeu 25a se déplace aussi vers la gauche si bien que la face avant 25b du diaphragme 25 fléchit vers l'arrière et déplace les mâchoires 26 radialement vers l'intérieur en provoquant ainsi le serrage du tourillon Ji de l'ar- bre à cames W. D'autre part, lorsque la tige 29 est déplacée vers la droite, la face avant 25b du dia- phragme 25 fléchit vers l'avant et écarte les mâchoires 26 en direction radiale si bien que le tourillon J3 de l'arbre à cames W est desserré. Un bloc 60 de support est fixé à la face avant du corps 24 du mandrin, dans le diaphragme 25, et il supporte un organe 30 de clavetage qui peut pivo- ter, autour d'un axe 32, dans un orifice du bloc. Un ressort 31 est placé entre le bloc 60 et l'organe de clavetage qui est ainsi repoussé dans le sens anti-horaire sur la figure 3. L'autre extrémité de l'organe 30 pénètre dans l'orifice central du moyeu 25a par un orifice formé dans la paroi latérale de ce mo- yeu, et a une forme fourchue qui délimite une face a de coopération avec la face d'extrémité de l'ar- bre à cames W et une partie 30b de clavetage destinée à pénétrer dans une rainure S de l'arbre à cames W. Ainsi, lorsque l'arbre à cames W est introduit dans l'orifice central du moyeu 25a, en butée contre la face 30a de coopération, l'organe 30 de clavetage pi- - vote dans le sens horaire, malgré la force appliquée par le ressort 31, et introduit la partie 30b de cla- vetage dans la rainure S de l'arbre à cames W, si bien que celui-ci a une orientation angulaire déter- minée par rapport à la broche 16. Un axe 33 de butée est vissé à la face avant du corps 24 et dépasse vers l'avant, par un orifice formé à la face avant 25b du diaphragme 25 afin qu'il coopère avec l'épaulement du tourillon Jl de l'arbre à cames W et assure le posi- tionnement axial de cet arbre à cames. On considère maintenant, en référence à la figure 4, la construction détaillée du mandrin 23 à diaphragme placé sur la contre-poupée 17. Un bottier 34 de contre-poupée dans lequel deux manchons 35 sont introduits et fixés, par les extrémités opposées, est monté sur la table pivotante 12. Un manchon 36 de support peut coulisser dans les deux manchons 35 et comporte, à sa périphérie externe, un piston 38 qui peut coulisser dans une chambre 37 d'un cylindre déli- mité entre les deux manchons 35. Ainsi, le manchon 36 de support se déplace axialement lorsqu'un fluide sous pression est introduit dans la chambre 37 du cylindre. Une broche 40 de support peut tourillonner dans le manchon 36 dans lequel elle est supportée par deux paliers 39 placés coaxialement à la broche 16. Le man- drin 23 à diaphragme est fixé à l'extrémité avant de la broche 40 de sucport et comporte un diaphragme élas- tique 51 ayant une forme générale de coupelle. Plu- sieurs organes 42a de support de mâchoire (un seul est représenté) sont fixés à la face avant 41a du diaphrag- me 41 et sont régulièrement espacés à la périphérie. Une mâchoire 42 est vissée afin d'être réglable radia- lement dans chacun des organes 42a de support afin qu'elle puise serrer élastiquement le tourillon J2 de l'arbre à cames W. Un dispositif hydraulique 43 de mise en ac- tion est formé à l'extrémité arrière de labroche 40 de support et comporte un piston 44 qui peut coulisser dans une chambre de cylindre formée dans la broche 40, et une tige 45 raccordée au piston 44. Cette tige 45 passe par le centre de la broche 40 et est raccordée à demeure à la partie centrale de la face avant 41a du diaphragme 41. Ainsi, lorsque la tige 45 du piston se déplace vers la droite sur la figure 4, la face avant 41a du diaphragme 41 fléchit vers l'arrière et déplace les mâchoires 42 en direction radiale vers l'intérieur, en serrant le tourillon J2 de l'arbre à cames W. D'au- tre part, lorsque la tige 45 du piston se déplace vers la gauche, la face avant 41a du diaphragme 41 fléchit vers l'avant et déplace les mâchoires 42 ra- dialement vers l'extérieur en desserrant ainsi le tou- rillon J2 de l'arbre à cames W. Un manchon 46a est fixé à l'extrémité avant de la broche 40 afin qu'il supporte la tige 45 du piston lorsqu'elle coulisse. Un axe 46 de positionnement est fixé à la face avant du manchon 48a et en dépasse vers l'avant, par un orifice formé à la face avant 4la du diaphragme 41 de manière qu'il coopère avec l'épaulement du tourillon J2 de l'arbre à cames W et assure ainsi le position- nement axial de cet arbre à cames. Deux appareils identiques 47 d'appui sont placés entre les mandrins 22 et 23 à diaphragme, l'un d'entre eux étant décrit maintenant en référence à la figure 5. Un bottier 48 de dispositif d'appui est monté sur la table pivotante 12 afin qu'il puisse y coulisser de manière réglable et il est maintenu en position par des boulons de serrage, non référencés. Deux arbres d'appui 49 et 50 sont logés dans le bottier 48 afin qu'ils puissent coulisser en direction horizontale et ils supportent à demeure, à leurs extrémités, des organes 51 et 52 formant un patin latéral et un patin inférieur destinés à coopérer avec les parties latérale et infé- rieure du tourillon J3 de l'arbre à cames W. Des ar- bres filetés 53 et 54 de réglage sont supportés par le bottier 48 afin qu'ils puissent tourner sans coulis- ser et ils sont vissés dans les arbres 49 et 50 d'appui afin que les organes 51 et 52 puissent être réglés par rapport au tourillon J3 de l'arbre à cames W. Après la fin du réglage des organes 51 et 52 par rapport au tourillon J3, les arbres 49 et 50 sont fixés par rapport au bottier 48 par Ces boulons de serrage, non référen- cés. Comme indiqué sur la figure 4, des commuta- teurs de limite LS1 à LS3 sont montés sur le bottier 34 de la contrepoupée, sur une plaque, afin qu'ils soient commandés par un taquet-55 fixé sur le manchon 36 de support, et qu'ils confirment les positions arrière, intermédiaire et avant de la broche 40 de support. Un commutateur PS4 de proximité est fixé sur le manchon 36 afin qu'il soit commandé par un taquet 56 monté sur le piston 44, si bien qu'il confirme l'opération de serrage du mandrin 23 à diaphragme. Comme indiqué sur la figure 2, un commutateur de proximité PS5 est fixé au bottier 11 de la poupée afin qu'il soit commandé par un taquet 57 associé au piston 28 et confirmant l'opération de serrage du mandrin 22 à diaphragme. On considère maintenant le fonctionnement de la machine à rectifier les cames selon l'invention. Les figures représentent les positions lorsque l'opération de rectification des cames est terminée, sur l'arbre à cames W supporté par les mandrins 22 et 23, et la rota- tion de la broche 16 est interrompue. Dans ces condi- tions, lorsqu'un fluide sous pression est transmis à la chambre gauche du dispositif hydraulique 27 de mise en action afin que le piston 28 avance vers la droite, la face avant 25b du diaphragme 25 fléchit vers l'avant et provoque ledesserrage du tourillon Ji de l'arbre à cames W par les mâchoires 26. Ce desserrage du mandrin 22 provoque la désexcitation du commutateur PS5 de proximité si bien que de l'air sous pression est trans- mis à gauche de la chambre 37 et provoque le retrait du piston 38. Ainsi, le manchon 36 de support et la broche 40 de support viennent en retrait, le mandrin 53 serrant le tourillon J2 de l'arbre à cames W afin que le tourillon Ji soit extrait du mandrin 22. Lors- que le piston 38 vient en retrait en position intermé- diaire, le commutateur LS2 de limite est commandé par le taquet 55. Lors de cette commande, l'alimentation de la chambre 37 en fluide sous pression est inter- rompue afin que le retrait du piston 38 et du mandrin 23 soit interrompu, et du fluide comprimé est transmis dans la chambre de droite du dispositif hydraulique 43 de mise en action afin que le piston 44 avance et que le mandrin 23 desserre le tourillon J2 de l'arbre à cames W. Ce desserrage du mandrin 23 provoque la désex- citation du commutateur PS4 de proximité qui provoque alors la transmission à nouveau de fluide sous pression à gauche de la chambre 37 afin que le mandrin 23 continue à être déplacé en retrait, l'arbre à cames W restant sur l'appareil 47 qui le supporte. Lorsque le commutateur LS1 de limite est commandé par le ta- quet 55, la transmission de fluide sous pression à gauche de la chambre 37 est terminée. Ensuite, l'ar- bre à cames terminé W qui repose sur l'appareil 47 d'appui, est déchargé par un dispositif de transport de pièces, non représenté, et un arbre à cames W non terminé est chargé sur l'appareil 47 d'appui, par le dispositif de transport. Ensuite, le fluide sous pres- sion est admis à droite de la chambre 37 afin que le piston 38 avance. Lors de cette avance, l'axe 46 de positionnement se déplace et vient en butée contre l'épaulement du tourillon J2 et déplace le tourillon Jl dans le mandrin 22 de la broche 16. Simultanément, de l'air comprimé est introduit dans la chambre gau- che du dispositif hydraulique 43 de mise en action afin que le piston 44 vienne en retrait, si bien que le mandrin 23 serre le tourillon J2 de l'arbre à cames W. Le déplacement axial de l'arbre à cames W dans le mandrin 22 provoque la coopération de la face d'extrémité de l'arbre à cames W avec la face 30a de coopération de l'organe 30 de clavetage qui tourne ainsi dans le sens horaire sur la figure. En consé- quence, la partie 30b de clavetage de cet organe 30 pénètre dans la rainure S et oriente l'arbre à cames W par rapport à la broche 16. Cependant, lorsque la rai- nure S de l'arbre à cames W n'est pas alignée sur la partie 30b, cette dernière ne peut pas pénétrer dans la rainure S et le déplacement axial de l'arbre à ca- mes W est empêché par la face 30a. Ainsi, le commuta- teur LS3 de limite qui confirme la position avant de la broche 40 de support n'est pas commandé. Dans ces conditions, la broche 16 est entrainée en rotation à faible vitesse par lemoteur non représenté afin que la partie 30b de clavetage pénètre dans la rainure S pen- dant cette rotation. A ce moment, il faut noter que la broche 40 de support ne peut pas tourner étant donné la résistance opposée par les paliers 39 et la résis- tance de frottement du piston 44 dans le dispositif hydraulique 43 de mise en action,si bien que l'arbre à cames W ne peut pas tourner non plus. Lorsque l'épau- lement du tourillon JI vient en butée contre l'axe 33, le commutateur LS3 de limite est commandé par le taquet 55 et confirme la fin du positionnement axial et angu- laire de l'arbre à cames W. Lorsque le commutateur LS3 de limite est commandé, le fluide sous pression est admis dans la chambre de droite du dispositif hydraulique 27 de mise en action afin que le piston 28 vienne en retrait, si bien que le mandrin 22 serre le tourillon Ji de l'ar- bre à cames W. Cette opération de serrage du mandrin 22 provoque la commande du commutateur PS5 de proximité par le taquet 57 si bien que le moteur d'entraînement non représenté est alimenté et fait tourner la broche 16. Lorsque celle-ci tourne, elle-même et la table pivotante 12 pivotent autour de l'arbre 14 en fonction du profil de la came principale. Dans ces conditions, une meule de rectification, non représentée, avance vers l'arbre à cames W afin qu'il rectifie la-came C en fonction du profil de la came principale. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'in- vention. REVENDICATIONS 1. Machine à rectifier plusieurs cames d'un ar- bre à cames, caractérisée en ce qu'elle comprend un banc (10), une table pivotante (12) supportée par le banc afin qu'elle puisse pivoter, une broche (16) supportée sur la table pi- votante afin qu'elle puisse tourner, un arbre à cames principal (18) monté sur la broche et ayant plusieurs cames principales dont les profils sont les mêmes que les cames de l'arbre à cames à former, une contre- poupée (17) montée sur la table pivotante, une broche (40) de support portée par la contre-poupée afin qu'elle puisse tourner et coulisser en étant alignée coaxialement sur la première broche, un premier mandrin 22) monté sur la broche (16) et destiné à serrer un premier tourillon de l'arbre à cames, un second mandrin (23) monté sur la broche de support (40) et destiné à serrer un autre touril- lon de l'arbre à cames, et un dispositif destiné à faire tourner la broche. 2. Machine selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le premier mandrin (22) comprend un corps (24) de mandrin, fixé à la broche (16) et tournant avec celle-ci, un diaphragme élastique (25) ayant une forme générale de coupelle et fixé au corps du mandrin à l'extrémité ouverte de celui-ci, plusieurs organes de support (26a)-de mâ- choire fixés à la paroi d'extrémité du diaphragme, en étant régulièrement répartis autour de celle-ci, une méchoire (26) vissée dans chacun des organes de support afin qu'elle soit réglable en direc- tion radiale par rapport au diaphragme, et un dispositif destiné à faire fléchir le diaphragme de manière que les mâchoires serrent le premier tourillon de l'arbre à cames. 3. Machine selon la revendication 2, caracté- risée en ce que le diaphragme (25) a un moyeu cylin- drique (25a) dans sa partie centrale, dépassant de la paroi d'extrémité vers l'extrémité ouverte, et le dispositif de fléchissement comprend un dispositif hy- draulique (27) de mise en action formé dans la broche (16) et ayant une tige (29) de piston qui dépasse au centre dans la broche et qui est raccordée au moyeu (25a) du diaphragme. 4. Machine selon la revendication 3, caracté- risée en ce qu'elle comprend en outre un bloc (60) de support fixé au corps (24) du mandrin à l'intérieur du diaphragme et ayant un orifice, un organe (30) de clavetage supporté dans cet orifice afin qu'il puissEtpivoter, et- un ressort (31; placé dans le corps de sup- port et destiné à repousser une première extrémité de l'organe de clavetage, l'autre extrémité de l'organe de clavetage ayant une forme fourchue afin qu'elle délimite une face destinée à coopérer avec la face d'extrémitéde l'arbre à cames et une partie de clavetage destinée à pénétrer dans une rainure de l'arbre à cames. 5. Machine selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le second mandrin (23) comporte un diaphragme élastique (41) ayant sensible- ment une forme de coupelle et fixé à la broche de sup- port (40), plusieurs organes de support (42a) de mâ- choire, fixés à la paroi d'extrémité du diaphragme et régulièrement répartis autour de celle-ci, une mâchoire (42) vissée dans chacun des organes de support afin qu'elle soit réglable en direc- tion radiale par rapport au diaphragme, et un dispositif destiné à faire fléchir le diaphragme afin que les mâchoires serrent l'autre tou- rillon de l'arbre à cames. 6. Machine selon la revendication 5, caracté- risée en ce que le dispositif de fléchissement compor- te un dispositif hydraulique (43) de mise en action formé dans la broche de support (40), une tige (45) de piston dépassant au centre dans la broche de sup- port et étant raccordée au diaphragme. 7. Machine selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'elle comprend en outre un appareil (47) d'appui monté sur la table pivotante (12) entre le premier et le second mandrin (22, 23) et destiné à supporter un autre tourillon de l'arbre à cames.