Brevet FR2773508A1 — publié le 19990716

Dispositif de finition de surfaces périphériques de disques à came et de cames d'un arbre à cames L'invention concerne un dispositif de finition de surfaces périphériques de disques à came et de cames d'un arbre à cames. La construction de principe du dispositif comprend un dispositif d'entraînement en rotation pour la pièce à usiner, au moins une tête d'usinage déplaçable radialement par rapport à la pièce à usiner, des éléments de pression disposés sur la tête d'usinage et un dispositif d'entraînement en oscillation, qui produit des déplacements relatifs axiaux entre la pièce à usiner et la tête d'usinage, dans la direction longitudinale de la pièce. La " finition " désigne un usinage très fin de la surface de la pièce. Les éléments de pression peuvent être équipés de pierres de finition ou peuvent agir sur une bande de finition qui est placée entre les éléments de pression et la surface périphérique à usiner de la pièce. Pendant l'usinage de finition, la pièce exécute un mouvement de rotation ainsi qu'un mouvement d'oscillation axial. Mais entre aussi dans le cadre de l'invention le fait que le mouvement d'oscillation axial nécessaire à l'usinage de finition est exécuté par la tête d'usinage. Un dispositif présentant la construction décrite ci- dessus est connu par le document US-A-4,993,191. La tête d'usinage est constituée de bras montés pivotants, disposés à la manière d'une pince, sur lesquels sont maintenues des bascules avec chacune deux galets de pression, servant d'éléments de pression. Entre les galets de pression et la surface périphérique à usiner de la pièce est guidée une bande de finition. Lors de l'usinage de finition, les bascules articulées sur les bras pivotants exécutent des mouvements oscillants, les galets pressant la bande de finition contre la surface de la pièce. Lorsque la surface périphérique à usiner de la pièce présente une autre forme que cylindrique et des points d'inégalités avec de petits rayons de courbure, il en résulte des imprécisions d'usinage, qui sont dues au couplage mécanique des galets de pression montés sur une bascule commune. La grande masse des bras pivotants, qui exécutent des mouvements radiaux en fonction de la rotation de la pièce, est également désavantageuse. Les forces d'inertie, qui doivent être maîtrisées, limitent la vitesse de rotation de la pièce et donc la vitesse d'usinage. Le temps d'usinage augmente également de manière désavantageuse, lorsque les bascules sont remplacées par des patins, qui ne réalisent chacun qu'une ligne de contact entre la bande de finition et la pièce à usiner (DE-C-40 15 569). L'invention a pour but de réaliser un dispositif de construction précité, qui permette un usinage rapide et précis de surfaces périphériques de pièces en rotation, et qui convienne en particulier à la finition de disques à came et de cames d'un arbre à cames. Pour atteindre ce but l'invention enseigne que la tête d'usinage présente, en tant qu'éléments de pression, plusieurs poussoirs disposés juxtaposés dans la direction périphérique ainsi que dans le même plan d'usinage, qui sont orientés par rapport à l'axe de rotation de la pièce à usiner et qui, désaccouplés cinématiquement les uns des autres, radialement mobiles, s'appliquent avec une force de pression donnée, contre la surface périphérique à usiner de la pièce. Il entre dans le cadre de l'invention d'équiper les éléments de pression de pierres de finition. Une bande de finition est guidée de préférence entre les éléments de pression et la surface périphérique à usiner de la pièce. Pendant l'usinage de finition, seuls les poussoirs exécutent des mouvements de levage. La masse ainsi déplacée est faible et permet un usinage de finition efficace à de grandes vitesses de rotation de la pièce. Les éléments de pression peuvent être réalisés avec de petites dimensions, de sorte qu'un grand nombre d'éléments de pression peuvent être disposés côte à côte sur un petit espace. Il est ainsi possible d'aménager plusieurs lignes de contact entre la bande de finition et la pièce à usiner, ce qui contribue à un usinage de finition efficace. Un usinage précis est possible car les éléments de pression exécutent les mouvements de levage nécessaires de manière totalement désaccouplée les uns des autres. Le dispositif suivant l'invention permet en définitive un usinage de finition efficace avec un temps d'usinage court et un résultat de grande qualité. De préférence la tête d'usinage est déplaçable en translation sur un guidage de chariot. Le déplacement peut s'effectuer hydrauliquement, pneumatiquement ou électro- mécaniquement. L'actionnement des poussoirs s'effectue avantageusement pneumatiquement ou hydrauliquement. Selon une réalisation préférée de l'invention, les poussoirs sont insérés dans des alésages cylindriques de la tête d'usinage, qui sont raccordés A un accumulateur de pression hydraulique ou pneumatique. Dans une autre réalisation, l'invention enseigne que les alésages cylindriques sont alimentés en liquide de refroidissement et de lavage, qui est utilisé lors de l'usinage de la pièce. Dans cette réalisation de l'invention, on peut renoncer à des étanchéités coûteuses sur les poussoirs. D'éventuelles pertes par fuites peuvent être compensées sans problème avec un accumulateur de pression hydraulique suffisamment dimensionné. On obtient dans l'ensemble un dispositif de construction simple, nécessitant peu d'entretien. Différentes possibilités existent pour modifier la construction des éléments de pression. De préférence chaque élément de pression est constitué de deux poussoirs disposés côte à côte dans la direction longitudinale de la pièce, qui sont reliés par un pont de poussoir à leur extrémité avant côté travail. Avec ce dispositif une orientation correcte de l'extrémité côté travail, donc de la surface de travail, est toujours garantie par rapport à la pièce. Les ponts de poussoir des éléments de pression peuvent être réalisés en tant que sabots profilés ou en tant que patins. Selon une autre variante les ponts de poussoir sont réalisés en tant que supports en forme de fourche, sur chacun desquels est monté mobile à rotation un galet ou un sabot profilé. Pour l'usinage d'arbres à cames et de pièces similaires, qui sont bridées à leurs extrémités et entraînées en rotation, les éléments de pression exercent un moment de flexion sur la pièce. Pour compenser ce moment de flexion, il est intéressant de prévoir pour l'usinage d'une surface périphérique, deux têtes d'usinage disposées diamétralement avec chacune plusieurs éléments de pression. De préférence les deux têtes d'usinage présentent un même nombre d'éléments de pression, les éléments de pression des têtes d'usinage étant diamétralement opposés. De préférence chaque tête d'usinage présente un élément de pression central dans une orientation donnée fixe par rapport à l'axe de rotation de la pièce ainsi que des éléments de pression supplémentaires disposés symétriquement, dont l'angle par rapport à l'élément de pression central est réglable. L'invention est décrite ci-après en détail en référence aux dessins qui représentent schématiquement uniquement un exemple de réalisation. La fig. 1 est une vue de côté d'un dLspositif suivant l'invention pour la finition de surfaces périphériques de pièces en rotation, La fig. 2 est une vue en coupe selon A-A de la fig. 1, Les fig. 3a à 3d représentent différentes réalisations des éléments de pression à utiliser dans le dispositif. Le dispositif représenté sur les figures est utilisé pour la finition de cames d'un arbre à cames. La construction de principe du dispositif comprend un dispositif d'entraînement en rotation 1 pour la pièce à usiner 2, des têtes d'usinage 3 déplaçables radialement par rapport à la pièce avec des éléments de pression 4 ainsi qu'un dispositif d'entraînement en oscillation, non représenté en détail, qui produit des déplacements relatifs axiaux entre la pièce 2 et les têtes d'usinage 3, dans la direction longitudinale de la pièce. Entre les éléments de pression 4 et la surface périphérique à usiner de la pièce 2 est guidée une bande de finition 5. Une comparaison des fig. 1 et 2 montre que sur chacune des surfaces périphériques à usiner sont prévues deux têtes d'usinage 3 disposées diamétralement. Chaque tête d'usinage 3 présente plusieurs poussoirs 6, 6' disposés côte à côte dans la direction périphérique ainsi que dans le même plan d'usinage, servant d'éléments de pression, qui sont orientés par rapport à l'axe de rotation 7 de la pièce et qui cinématiquement désaccouplés les uns des autres, radialement mobiles, s'appliquent avec une force de pression donnée, contre la surface périphérique à usiner de la pièce 2. Les poussoirs 6, 6' sont insérés dans des alésages cylindriques 8 de la tête d'usinage 3 et sont alimentés en pression avec un liquide de refroidissement et de lavage, qui est utilisé lors de l'usinage de la pièce. Les alésages cylindriques 8 sont raccordés à un accumulateur de pression hydraulique non représenté, de sorte que chaque élément de pression 4 s'applique, avec une force de pression constante, imposée par la pression du circuit hydraulique, contre la surface à usiner de la pièce ou la bande de finition 5 presse contre la surface à usiner de la pièce. Une comparaison des fig. 2 et 3a à 3d montre que chaque élément de pression 4 est constitué de deux poussoirs 6, 6' disposés côte à côte dans la direction longitudinale de la pièce, qui sont reliés par un pont de poussoir 9 à leur extrémité avant côté travail. Les ponts de poussoir 9 des éléments de pression peuvent être réalisés en tant que sabots profilés fixes (fig. 3c) ou en tant que patins fixes (fig. 3a). Dans les réalisations représentées sur les fig. 3b et 3d, les ponts de poussoir 9 sont réalisés en tant que supports en forme de fourche, sur lesquels est monté mobile en rotation un galet ou un sabot profilé. La fig. 2 montre enfin que les deux têtes d'usinage 3 présentent un même nombre d'éléments de pression 4, les éléments de pression 4 des têtes d'usinage 3 étant diamétralement opposés. Chaque tête d'usinage présente un élément de pression central dans une orientation fixe donnée par rapport à l'axe médian ainsi que d'autres éléments de pression disposés symétriquement, dont l'angle par rapport à l'élément de pression central est réglable. Il est indiqué enfin que les têtes d'usinage 3 sont déplaçables en translation dans la direction de l'axe de rotation 7 de la pièce. Le déplacement peut s'effectuer hydrauliquement, pneumatiquement ou électro-mécaniquement. Le dispositif suivant l'invention fonctionne de la façon suivante. Les têtes d'usinage 3 se trouvent d'abord dans la position initiale représentée en pointillés. Les poussoirs 6, 6' sont guidés sans pression dans les alésages cylindriques des têtes d'usinage 3. La pièce 2 ne tourne pas encore. La bande de finition 5 est tirée d'une longueur de pas et fixée par un dispositif de transport de bande de finition, de sorte qu'une portion de bande de finition encore non utilisée se trouve au-dessus des ponts de poussoir 9. Les têtes d'usinage 3 avec la bande de finition 5, reposant sur les éléments de pression 4, avancent maintenant dans la position de travail représentée sur la fig. 2 et y sont bloqués. Lorsque la position de travail est atteinte, les alésages cylindriques 8 des têtes d'usinage 3 sont alimentés en pression, les éléments de pression 4 avancent et pressent la bande de finition 5 contre la surface périphérique de la came à usiner. Les mouvements de rotation et d'oscillation de la pièce 2 s'amorcent maintenant et l'usinage de finition commence. Pendant la rotation de la pièce 2, les éléments de pression 4 exécutent des mouvements de levage désaccouplés les uns des autres, à savoir d'une part sous l'action de la pression hydraulique s'appliquant dans les alésages cylindriques 8 et d'autre part, sous l'action de la came glissant devant les éléments de pression 4. Le déroulement des déplacements est rendu possible par la liaison des différents alésages cylindriques et par coopération avec un accumulateur de pression hydraulique. A l'expiration d'un temps d'usinage donné ou lorsqu'un nombre donné de rotations est atteint, le dispositif d'entraînement en oscillation ainsi que le dispositif d'entraînement en rotation sont coupés et les alésages cylindriques ne reçoivent plus de pression. Les têtes d'usinage 3 se replacent maintenant dans leur position initiale. Le cycle d'usinage et terminé. REVEND I CATIONS 1. Dispositif de finition de surfaces périphériques de disques à came et de cames d'un arbre à cames, comportant un dispositif d'entrainement en rotation (1) pour la pièce à usiner (2), au moins une tête d'usinage (3) déplaçable radialement par rapport à la pièce à usiner (2), des éléments de pression (4) disposés sur la tête d'usinage (3) et un dispositif d'entraînement en oscillation, qui produit des déplacement relatifs axiaux entre la pièce à usiner (2) et la tête d'usinage (3), dans la direction longitudinale de la pièce, caractérisé en ce que la tête d'usinage (3) présente, en tant qu'éléments de pression (4), plusieurs poussoirs (6, 6') disposés juxtaposés dans la direction périphérique ainsi que dans le même plan d'usinage, qui sont orientés par rapport à l'axe de rotation (7) de la pièce à usiner et qui, désaccouplés cinématiquement les uns des autres, radialement mobiles, s'appliquent avec une force de pression donnée, contre la surface périphérique à usiner de la pièce (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une bande de finition (5) est guidée entre les éléments de pression (4) et la surface périphérique à usiner de la pièce (2). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tête d'usinage (3) est déplaçable en translation sur un guidage de chariot. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les poussoirs (6, 6') sont insérés dans des alésages cylindriques (8) de la tête d'usinage (3), qui sont raccordés à un accumulateur de pression hydraulique ou pneumatique. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les alésages cylindriques (8) sont alimentés en liquide de refroidissement et de lavage, qui est utilisé lors de l'usinage de la pièce. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque élément de pression (4) est constitué de deux poussoirs (6, 6') disposés côte à côte dans la direction longitudinale de la pièce, qui sont reliés par un pont de poussoir (9) à leur extrémité avant côté travail. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ponts de poussoir (9) des éléments de pression sont réalisés en tant que sabots profilés ou en tant que patins. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ponts de poussoir (9) sont réalisés en tant que supports en forme de fourche, sur chacun desquels est monté mobile à rotation un galet ou un sabot profilé. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que sont prévues deux têtes d'usinage (3) disposées diamétralement. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux têtes d'usinage (3) présentent un même nombre d'éléments de pression (4), les éléments de pression (4) des têtes d'usinage (3) étant diamétralement opposés. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la tête d'usinage (3) présente un élément de pression central dans une orientation donnée fixe par rapport à l'axe de rotation (7) de la pièce ainsi que des éléments de pression supplémentaires disposés symétriquement, dont l'angle par rapport à l'élément de pression central est réglable.