Brevet FR2667008A1 — publié le 19920327

Procédé et dispositif pour rectifier la surface de came excentrique sur les cames d'un arbre à cames L'invention concerne un procédé pour rectifier la surface de came excentrique sur les cames d'un arbre à cames, en particulier d'un arbre à cames pour véhicules automobiles, l'arbre à cames étant entraîné autour de son axe à vitesse de rotation constante et animé, le cas échéant, d'un mouvement oscillant supplémentaire dans la direction axiale, et l'opéra- tion de rectification étant effectuée à l'aide d'au moins une meule laquelle est appliquée avec une force de pression prédé- terminée contre la surface de la came L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé mon- té sur une machine à rectifier Il va de soi que le porte- outil est animé d'un mouvement alternatif en fonction de l'ex- centricité de la surface de la came. Dans le cadre des mesures bien connues dans la pra- tique et servant de point de départ de l'invention, la force de pression est considérée comme étant constante sur toute la surface de la came Une commande de la force de pression en fonction de la position angulaire de la came lors de la rota- tion de l'arbre à cames n'est pas prévue La force de pression prédéterminée est cependant influencée par des forces propor- tionnelles à la masse qui résultent du mouvement alternatif du porteoutil L'action est particulièrement prononcée dans la région o la meule agit sur la pointe de la came Dans cette zone, on observe également un enlèvement de matière d'une im- portance gênante En détail, les mesures bien connues dans la pratique suscitent les remarques suivantes: Lors de la rectification de la surface des cames d'arbres à cames, les meules sont appliquées mécaniquement ou pneumatiquement, avec la force de pression prédéterminée, contre la surface de came à usiner La force de pression est réglable à l'intérieur d'une certaine plage afin d'agir sur le comportement de coupe des meules Une commande de la force de pression en fonction de la rotation n'est pas réalisée Lors de la rotation de l'arbre à cames pendant l'usinage, la force de pression subit une augmentation ou une diminution qui ré- sulte de la dynamique des relations En plus, la force de pression varie lors de l'usinage des surfaces de cames en raison de la variation des angles de contact et des rayons de courbure La pratique démontre que l'enlèvement de matière au cours d'un tel usinage est irrégulier En particulier dans la région de la pointe des cames, l'enlèvement de matière est nettement plus important que sur le cercle dit de base Le rapport d'abrasion pointe de came/cercle de base se situe entre 4:1 et 2:1 selon le préusinage, la géométrie de la came, la conformation de la meule, la vitesse de rectification et d'autres paramètres d'influence Souvent, on ne peut exclure le fait que ces influences conduisent à une détérioration de la forme de la came usinée par rapport à la géométrie de dé- part. L'invention a pour objet d'indiquer un procédé pour la rectification de la surface excentrique sur les cames d'un arbre à cames, en particulier d'un arbre à cames pour véhi- cules automobiles, qui assure un enlèvement de matière appro- ximativement et suffisamment constant sur toute la périphérie de la came L'invention a également pour objet d'indiquer un dispositif qui, monté sur une machine à rectifier, convient particulièrement bien pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. En partant du procédé décrit au début, le but précité est atteint par le fait que, à chaque rotation de la came, la force de pression est réduite dans la région de la pointe de la came d'une cote de diminution et que ladite cote de diminu- tion est choisie de telle façon que l'enlèvement de matière est approximativement constant sur toute la périphérie de la came L'invention repose sur le fait inattendu que l'enlève- ment de matière gênant dans la région de la pointe de la came peut pratiquement être évité entièrement lorsqu'au cours de la rectification l'application dans la région de la pointe de la came subit une diminution suffisante mais non pas trop impor- tante En détail, la cote de diminution dépend de la géométrie de la came, de la meule, de la vitesse de rotation et éven- tuellement d'autres grandeurs d'influence, mais elle peut tou- jours être déterminée sans difficulté par des essais Il en est ainsi également pour la région dans laquelle intervient la diminution et respectivement dans laquelle elle commence et se termine D'une manière inattendue, la mise en oeuvre du procé- dé selon l'invention permet d'éviter ou de réduire non seule- ment des détériorations de forme dans la région de la pointe de la came mais aussi dans d'autres régions de la surface de came. Dans le cadre du procédé selon l'invention, la com- mande doit être effectuée de manière que la diminution inter- vient à l'endroit correct dans la région de la pointe de la came La diminution peut déjà commencer avant que la meule ait atteint la pointe de la came Les moyens auxiliaires de l'électronique moderne permettent de réaliser cette commande sans difficulté en fonction de l'angle de rotation que la came à usiner présente avec la rotation de l'arbre à cames Il va de soi que cela demande la mise en oeuvre d'un dispositif de commande adéquat dont le fonctionnement est, par exemple, as- sisté par ordinateur Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, la commande de la force de pression est cependant assurée de manière autogène à chaque rotation de la came, à savoir par le fait que la force de pression est commandée en fonction de l'excentricité de la surface de came par cette dernière La force de pression peut alors être com- mandée de manière mécanique, hydraulique ou aussi pneumatique. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, elle est commandée magnétiquement. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit qui est monté sur une ma- chine à rectifier et comprend au moins un porte-outil, un dis- positif de commande et d'application pour le porte-outil et la meule, la meule pouvant être appliquée, à l'aide du dispositif de commande et d'application, avec une force de pression pré- déterminée contre la surface de la came à usiner d'e l'arbre à cames en rotation En ce qui concerne le dispositif, l'inven- tion enseigne qu'au porte-outil est raccordé, en plus, un dis- positif pour la diminution de la force de pression qui peut être commandé par la came à usiner elle-même Dans le mode de réalisation avec un porte-outil conformé en levier pivotant, sont raccordés d'une part, en direction de l'axe de pivote- ment, le dispositif de commande et d'application et d'autre part, en direction de la meule, le dispositif de réduction de la force de pression Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de réduction de la force de pression se compose d'un système magnétique dont la force magnétique agit, avec interposition d'un entrefer réglable, sur le porte-outil animé d'un mouvement alternatif en fonction de l'excentricité de la surface de came Le dispositif de ré- duction de la force de pression peut cependant être constitué également par un système de ressorts qui agit avec une courbe caractéristique des ressorts réglable sur le porte-outil animé d'un mouvement alternatif en fonction de l'excentricité de la surface de la came Le ressort peut être amorti Selon une autre proposition de l'invention, le dispositif de réduction de la force de pression se compose d'un groupe de fluide sous pression lequel agit, dans le sens du procédé selon l'inven- tion, sur le porte-outil animé d'un mouvement alternatif en fonction de l'excentricité de la surface de came, par exemple au moyen d'une impulsion de pression transmise de manière à obtenir la diminution décrite. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente, schématiquement, une vue d'un dispositif selon l'invention; la figure 2 représente, à une échelle nettement agrandie par rapport à la grandeur nature, une coupe transver- sale d'une came usinée selon l'enseignement de l'invention. Le dispositif représenté dans la fig 1 est monté sur une machine à rectifier L'arbre à cames 1 s'étend orthogona- lement au plan du dessin vers l'arrière-plan et vers l'avant. Il porte une pluralité de cames 2 et tourne autour de son axe. Il peut effectuer en même temps un mouvement oscillant dans la direction de l'axe Pour chaque came 2 est prévu au moins un porte-outil 3, de sorte que les porte-outils 3 sont alignés le long de l'arbre à cames 1 à usiner En général, chaque came 2 est sollicitée par deux porte-outils 3 pour éviter ainsi des déformations de l'arbre à cames par la force de pression Le dispositif comprend également un dispositif de commande et d'application 4 pour le porte-outil 3 et une meule 5 Dans l'exemple de réalisation, ces dispositifs sont représentés en deux exemplaires La meule 5 peut être appliquée à l'aide du dispositif de commande et d'application 4 avec une force de pression prédéterminée contre la surface de la came 2 à usiner de l'arbre à cames 1 en rotation En plus, au porte-outil 3 est raccordé respectivement un dispositif de réduction de la force de pression 6 Dans l'exemple de réalisation, celui-ci peut être commandé directement par la came 2 à usiner Le mode de réalisation représenté montre un dispositif selon l'inven- tion avec un porte-outil 3 conformé en levier pivotant auquel sont raccordés d'une part, en direction de l'axe de pivotement 7, le dispositif de commande et d'application 4 et d'autre part, en direction de la meule 5, le dispositif de réduction de la force de pression 6 Le dispositif de réduction de la force de pression 6 se compose d'un système magnétique 8, 9. Ce système magnétique 8, 9 agit, avec interposition d'un entrefer 10 réglable, sur le porte-outil 3 animé d'un mouve- ment alternatif en fonction de l'excentricité de la surface de came Sur ce point, il est fait référence aux doubles flèches indiquées ainsi qu'à un examen comparé de la fig 1 avec les porte-outils 3 à gauche et à droite L'entrefer 10 est régla- ble du fait que l'aimant 8 est monté sur un porte-aimant le- quel peut être déplacé à son tour dans la direction de la flèche indiquée pour régler la largeur de l'entrefer 10 Sur le porte-outil 3 se trouve une plaque ferromagnétique 9 qui coopère avec l'aimant 8. Lors de l'usinage, l'arbre à cames 1 est entraîné au- tour de son axe à une vitesse de rotation constante et, comme il a déjà été dit, animé d'un mouvement oscillant supplémen- taire dans la direction axiale La rectification est réalisée à l'aide d'au moins une meule 5 qui est appliquée avec la force de pression prédéterminée, générée par l'intermédiaire du dispositif de commande et d'application 4, contre la sur- face de came A chaque rotation de la came 2, la force de pression est réduite d'une cote de diminution dans la région de la pointe de la came Cette cote de diminution peut être modifiée par le déplacement du système magnétique 8, 9 et par la variation de la largeur de l'entrefer 10 Elle est choisie de telle façon que l'enlèvement de matière est approximative- ment constant sur la totalité de la périphérie de la came. Pour l'explication supplémentaire des relations, il est fait référence à la fig 2 La fig 2 montre le contour d'une came 2 Une ligne Il de tracé irrégulier en zigzag in- dique la rugosité de la surface de 6 gm Cette rugosité de surface doit être éliminée lors de l'opération de rectifica- tion Toutefois, le contour de la came 2 n'en doit pas être affecté de manière gênante La mise en oeuvre du procédé selon l'invention conduit à un contour tel qu'il est indiqué par le tracé ininterrompu Selon l'état actuel de la technique, un enlèvement de matière supplémentaire gênant se produirait dans la région de la pointe de la came, ce qui a été indiqué par une ligne 12 en traits mixtes et par une légère hachure. REVENDICATIONS 1 Procédé pour rectifier la surface de came ex- centrique sur les cames d'un arbre à cames, en particulier d'un arbre à cames pour véhicules automobiles, l'arbre à cames étant entraîné autour de son axe à vitesse de rotation constante et animé, le cas échéant, d'un mouvement oscillant supplémentaire dans la direction axiale, et l'opération de rectification étant effectuée à l'aide d'au moins une meule laquelle est appliquée avec une force de pression prédétermi- née contre la surface de la came, c a r a c t é r i S é e n c e que, à chaque rotation de la came, la force de pression est réduite dans la région de la pointe de la came d'une cote de diminution, et que ladite cote de diminution est choisie de telle façon que l'enlèvement de matière est approximative- ment constant sur toute la périphérie de la came. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force de pression est commandée en fonction de l'ex- centricité de la surface de came par cette dernière. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la force de pression est commandée de manière mécanique. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la force de pression est commandée de manière hydraulique ou pneumatique. 5 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la force de pression est commandée de manière magnétique. 6 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé se- lon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, monté sur une machine à rectifier et comprenant au moins un porte-outil, un dispositif de commande et d'application pour le porte-outil, et une meule, la meule pouvant être appliquée, à l'aide du dispositif de commande et d'application, avec une force de pression prédéterminée contre la surface de la came à usiner de l'arbre à cames en rotation, c a r a c t é r i S é e n c e qu'au porte-outil ( 3) sont raccordés, en plus, un dispo- sitif de réduction de la force de pression ( 6) qui peut être commandé par la came ( 2) à usiner elle-même. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans le mode de réalisation avec un porte-outil ( 3) conformé en levier pivotant, celui-ci porte d'une part, en di- rection de l'axe de pivotement ( 7), le dispositif de commande et d'application ( 4) et d'autre part, en direction de la meule ( 5), le dispositif de réduction de la force de pression ( 6). 8 Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le dispositif de réduction de la force de pression ( 6) se compose d'un système magnétique ( 8, 9) dont la force magnétique agit, avec interposition d'un en- trefer ( 10) réglable, sur le porte-outil ( 3) animé d'un mouve- ment alternatif en fonction de l'excentricité de la surface de la came. 9 Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le dispositif de réduction de la force de pression ( 6) est constitué par un système de ressorts qui agit avec une courbe caractéristique des ressorts régla- ble sur le porte-outil ( 3) animé d'un mouvement alternatif en fonction de l'excentricité de la surface de la came. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le dispositif de réduction de la force de pression ( 6) est constitué par un groupe de fluide sous pression qui agit sur le porte-outil ( 3) animé d'un mou- vement alternatif en fonction de l'excentricité de la surface de la came.