Machine de superfinition pour des arbres, notamment des arbres à cames

Abstract

 Machine d'usinage de superfinition par toilage des portées d'arbres, notamment des cames ou des cames et des tourillons d'arbres à cames, les arbres étant pris entre pointes et animés d'un mouvement de rotation autour de leur axe. La machine comprend une pluralité de bras (8) montés sur deux axes (9a, 9b) d'un même support (5) de manière à pouvoir pivoter dans des plans parallèles perpendiculaires à l'axe de l'arbre (3) à usiner, une pluralité de moyens de manoeuvre (22) à force préétablie agissant chacun sur l'un desdits bras, une pluralité de bandes abrasives (11) et une pluralité de moyens (14) d'application de bande abrasive associés auxdits bras, de telle manière que chaque bras puisse pivoter en direction de l'arbre, sous l'action de son moyen de manoeuvre, et appuyer une bande abrasive avec une pression prédéterminée contre l'une des portées (4) à usiner de l'arbre.

Description

[0001] La présente invention se rapporte à une machine d'usinage de superfinition par toilage des portées d'arbres, notamment des cames ou des cames et des tourillons d'arbres à cames, les arbres étant pris entre pointes et animés d'un mouvement de rotation autour de leur axe, et une bande abrasive étant appliquée contre chaque portée à usiner.

[0002] Jusqu'à présent, le toilage simultané de plusieurs portées d'un même arbre peut être effectué sur des machines comprenant, pour chaque portée à usiner, deux bras opposés pivotant en opposition sous l'action d'un moyen de manoeuvre commun tel qu'un vérin, chacun desdits deux bras portant au moins un moyen d'application de bande abrasive de manière que lors du serrage des deux bras sous l'action du moyen de manoeuvre, les moyens d'application appuient une bande abrasive depuis deux côtés opposés contre la portée à usiner.

[0003] Les principaux inconvénients de ces machines connues résident dans la structure compliquée et dans l'encombrement important des ensembles de bras, de sorte qu'il est impossible, sur de telles machines, d'usiner simultanément, sur un même arbre, des portées relativement rapprochées. Par conséquent chaque arbre doit subir au moins deux usinages successifs, concernant chacun une partie seulement des portées, sur au moins deux machines successives.

[0004] Par ailleurs, sur ces machines connues, les bandes abrasives sont généralement avancées pas à pas, les bandes étant immobiles pendant l'usinage proprement dit,

[0005] De plus, sur ces machines connues, la mise en place des bandes abrasives est relativement longue et compliquée et les trajets suivis par les bandes sont relativement longs, ce qui entraîne la perte d'une longueur relativement importante de bande abrasive au début et à la fin de chaque bobine de bande abrasive.

[0006] La présente invention a pour objet une machine d'usinage de superfinition par toilage de structure simple et compacte, permettant l'usinage simultané de plusieurs portées même très rapprochées sur un même arbre. L'invention a également pour objet une machine d'usinage de superfinition par toilage avec déroulement continu des bandes abrasives en cours d'usinage. L'invention a par ailleurs pour objet une machine d'usinage de superfinition par toilage permettant un remplacement simple et rapide des bandes abrasives et de supprimer les pertes de bande lors du changement des bandes abrasives.

[0007] La machine conforme à l'invention d'usinage de superfinition par toilage des portées d'arbres comprend une pluralité de bras montés sur un même support de manière à pouvoir pivoter dans des plans parallèles, perpendiculaires à l'axe de l'arbre. Cette machine comprend, en outre, une pluralité de moyens de manoeuvre à force préétablie agissant chacun sur l'un desdits bras. La machine comprend, de plus, une pluralité de bandes abrasives et une pluralité de moyens d'application de bande abrasive associés auxdits bras de telle manière que chaque bras puisse pivoter en direction de l'arbre, sous l'action de son moyen de manoeuvre, et appuyer une bande abrasive avec une pression prédéterminée par son moyen d'application contre l'une des portées à usiner de l'arbre.

[0008] De préférence, les bras destinés à l'usinage simultané des différentes portées de l'arbre soit répartis de part et d'autre de l'arbre à usiner en étant montés pivotants autour de deux axes parallèles espacés de telle manière que les moyens d'application de bande abrasive des différents bras se trouvent sur les côtés opposés de l'arbre et soient appuyés contre les portées à usiner depuis les côtés opposés de l'arbre.

[0009] Suivant un mode de réalisation préféré, les bras sont répartis de part et d'autre de l'arbre à usiner de telle manière que les moyens d'application de bande abrasive destinés à l'usinage des portées successives de l'arbre soient appuyés en alternance depuis les côtés opposés de l'arbre contre les portées à usiner. Cette disposition assure une flexion minimale de l'arbre en cours d'usinage.

[0010] Les bras peuvent être avantageusement montés pivotants autour des deux axes de manière que chaque fois deux bras pivotent dans un même plan passant entre deux portées sucessives à usiner, les moyens d'application de bande abrasive étant disposés sur les côtés opposés desdits bras.

[0011] Les moyens de manoeuvre des bras et de pression des moyens d'application de bande abrasive sont de préférence constitués par des vérins à pression d'alimentation contrôlée.

[0012] En vue de l'entraînement continu de chaque bande abrasive pendant l'usinage, il est possible, suivant un mode de réalisation, de dérouler chaque bande abrasive d'une bobine débitrice de bande neuve et de la réenrouler sur une bobine réceptrice de bande usée, les bobines réceptrices de toutes les bandes abrasives comportant des moyens d'entraînement communs.

[0013] Suivant un mode de réalisation, chaque bras est équipé de moyens pour la réception amovible d'une cassette amovible contenant une bobine débitrice et une bobine réceptrice de bande abrasive et comprenant un rouleau d'application de cette bande contre la portée à usiner, ainsi que des moyens de couplage de la bobine réceptrice de la cassette avec lesdits moyens d'entraînement communs.

[0014] Lesdits moyens de couplage peuvent comprendre un bout d'arbre monté en rotation dans ledit bras et portant d'un côté du bras des éléments de couplage avec la bobine réceptrice de la cassette et de l'autre côté du bras une roue ou poulie reliée par une courroie ou transmission analogue à une roue ou poulie d'un arbre d'entraînement commun pour les bobines réceptrices des cassettes de tous les bras, cet arbre servant d'axe de pivotement pour tous les bras se trouvant d'un côté de l'arbre à usiner.

[0015] Dans le cas où, suivant le mode de réalisation préféré, les bras sont répartis sur deux axes de pivotement disposés des deux côtés de l'arbre à usiner, les deux axes de pivotement sont constitués par deux arbres d'entraînement reliés entre eux par une transmission à courroie ou analogue.

[0016] Au lieu d'être prévu pour recevoir une cassette de lande amovible abrasive, chaque bras peut également être équipé simplement d'un rouleau d'application de bande abrasive, auquel cas les bandes abrasives sont retirées de bobines débitrices non entraînées, montées sur un axe commun, et sont réenroulées sur des bobines réceptrices entraînées montées sur un arbre d'entraînement commun aux bobines des bandes abrasives pour tous les bras de la machine.

[0017] En se référant aux dessins schématiques annexés, on va décrire ci-après pous en détail deux modes de réalisation illustratifs et non limitatifs d'une machine conforme à l'invention; sur ces dessins:

la figure 1 représente une machine de superfinition par toilage conforme à l'invention, en coupe suivant I-I de la figure 2;

la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1 de cette même machine;

la figure 3 représente un autre mode de réalisation d'une machine de superfinition par toilage conforme à l'invention, en coupe suivant III-III de la figure 4;

la figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 3.

[0018] Selon les figures 1 et 2, une machine de superfinition par toilage pour l'usinage simultané de toutes les cames d'arbres à cames comprend une poupée 1 et une contrepointe 2 permettant de prendre un arbre à cames 3 entre pointes en position horizontale, des moyens non représentés étant prévus par ailleurs pour entraîner l'arbre à cames 3 en rotation autour de son axe. La poupée 1 et la contrepointe 2 sont par ailleurs animés d'un mouvement oscillatoire de va-et-vient suivant leur axe, comme cela est bien connu pour le toilage.

[0019] Au-dessus de l'arbre à cames 3 comportant huit cames 4a à 4h dans l'exemple représenté est installé un ensemble de toilage 5 monté en position fixe sur un bâti de machine 6.

[0020] L'ensemble de toilage 5 comprend, comme le montre la figure 2, deux flasques 7 verticaux, parallèles, espacés, entre lesquels huit bras 8a à 8h soit montés pivotants autour de deux axes 9a et 9b horizontaux s'étendant, comme le montre la figure 1, dans un même plan horizontal situé au-dessus de l'axe de la poupée 1 et de la contrepointe 2, parallèlement à cet axe, en position symétrique de part et d'autre d'un plan vertical passant par ledit axe. Les deux axes 9a et 9b sont constitués par deux arbres dont les deux extrémités sont montées en rotation dans les flasques 7.

[0021] Il est à noter que les bras 8a à 8h sont répartis sur les deux arbres 9a et 9b de telle manière que quatre bras 8a, 8c, 8e et 8g se trouvent sur l'arbre 9a et les quatre autres bras 8b, 8d, 8f et 8h sur l'arbre 9b, de telle manière que les bras soient opposés par paires de bras 8a/8b, 8c/8d, 8e/8f et 8g/8h pivotant dans des plans parallèles.

[0022] Dans la mesure où les différents bras 8a à 8h sont identiques on va décrire par la suite les bras, leur fonction et les éléments qui y sont associés en considérant un seul bras référencé 8.

[0023] Le bras 8 porte, à son extrémité inférieure, une cassette 10 contenant une bande abrasive 11 pouvant être dévidée d'une bobine débitrice 12 pour être réenroulée sur une bobine réceptrice 13 après passage sur un rouleau d'application 14 à l'endroit duquel la bande abrasive est exposée vers l'extérieur de la cassette 10. Cette dernière est disposée d'un côté du bras 8 de telle manière que le rouleau d'applicatioin 14 se trouve à la hauteur de l'arbre à cames 3 et soit tourné vers ce dernier. La cassette 10 est reliée de façon ammovible au bras 8 par des moyens non représentés, comparables à ceux bien connus pour le maintien de cassettes dans d'autres applications.

[0024] En vue de l'entraînement en rotation de la bobine réceptrice 13 de la cassette 10, le bras 8 porte, comme le montre la figure 2, un bout d'arbre 15 monté en rotation dans le bras 8 et portant d'un côté du bras 8 des moyens d'accouplement non représentés pour la bobine réceptrice 15 de la cassette 10 et de l'autre côté du bras 8 une poulie 16. La poulie 16 est reliée par une courroie 17 à une poulie 18 fixée sur l'arbre 9 autour duquel le bras 8 est monté pivotant.

[0025] Les deux arbres 9a et 9b portent par ailleurs chacun une poulie 19 en vue de leur couplage par une courroie de transmission 20,

[0026] Un motoréducteur 21 fixé sur l'un des flasques 7 et couplé avec l'arbre 9b assure ainsi l'entraînement en rotation, par l'intermédiaire des transmissions à courroie 20 et 17, des bobines réceptrices 15 des cassettes 10 de tous les bras 8 et par conséquent des bandes abrasives 11 contenues dans les cassettes 10.

[0027] Le mouvement de pivotement des bras 8 en vue de l'application des bandes abrasives 11 des cassettes 10 contre les cames 4 de l'arbre 3, dans la position indiquée en trait plein sur la figure 1, et en vue de leur écartement de l'arbre 3, comme indiqué en trait mixte sur la figure 1, est assuré pour chaque bras 8 par un vérin 22 à double effet, à pression d'alimentation contrôlée.

[0028] Les figures 3 et 4 illustrent un autre mode de réalisation d'une machine de superfinition conforme à l'invention qui, tout en ayant la même structure générale que la machine suivant les figures 1 et 2, diffère de cette dernière par le fait que les bandes abrasives 11 ne sont pas présentées dans des cassettes fixées de façon amovible au bras; les bandes abrasives 11 destinées à l'usinage des différentes cames 4a à 4h de l'arbre à came 3 sont ici retirées de bobines débitrices 23a à 23h montées sur un axe commun 24 et sont réenroulées sur des bobines réceptrices 25a à 25h montées sur un arbre commun 26 entraîné en rotation par un motoréducteur 27. Chaque bras 8a à 8g commandé par son vérin 22 porte à son extrémité inférieure un outil d'application 28a à 28g comprenant des poulies de guidage pour la bande 11 et un rouleau d'application 29 pour appuyer la bande abrasive 11 contre la came 4 concernée de l'arbre 3.

[0029] Etant donné que l'entraînement des bandes abrasives 11 s'effectue par les bobines réceptrices 25 séparées des bras 8, les axes de pivotement 9a, 9b des bras 8 ne sont pas des arbres d'entraînement et les transmissions à courroie 17, 20 suivant les figures 1 et 2 sont supprimées.

[0030] Il va de soi que les deux modes de réalisation représentés et décrits n'ont été donnés qu'à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs et que de nombreuses modifications et variantes sont possibles dans le cadre de l'invention.

[0031] Ainsi, les bras pivotants 8 dont le nombre correspond au nombre de cames 4 à usiner simultanément pourraient être répartis différemment sur les deux axes de pivotement 9a et 9b voire pourraient même être tous disposés sur un seul axe. Cependant, le mode de montage représenté et décrit avec des bras 8 montés pivotants sur deux axes 9a, 9b de telle manière que les rouleaux d'application de bande abrasive destinés à l'usinage des cames successives soient appuyés en alternance depuis les côtés opposés de l'arbre contre les cames usiner présente l'avantage d'éviter une flexion de l'arbre tel qu'elle pourrait se produire en cas de répartition différente des bras sur les deux axes et surtout en cas de montage de tous les bras sur un même axe, c'est-à-dire de l'appui de tous les rouleaux d'application de bande abrasive depuis le même côté contre l'arbre à usiner.

[0032] L'utilisation d'un moyen de manoeuvre à force préétablie pour chaque bras permet à chaque bras de suivre parfaitement le profil de la came à usiner en appliquant la bande abrasive toujours avec la même pression contre la came. Bien entendu, il serait possible d'utiliser à cet effet des moyens autres que des vérins par exemple des systèmes mécaniques à ressort, mais les vérins à pression d'alimentation contrôlée représentent une solution particulièrement avantageuse.

[0033] La machine conforme à l'invention peut également être utilisée, non seulement pour la superfinition simultanée des cames d'un arbre à cames, mais également par exemple pour la superfinition simultanée de plusieurs portées sur d'autres arbres, par exemple des arbres de boîte de vitesse. Cependant, c'est plus particulièrement la superfinition simultanée de plusieurs portées excentrées et/ou non circulaires sur un même arbre qui constituait jusqu'à présent un problème difficile, voire impossible à résoudre, notamment lorsque ces portées sont très rapprochées comme c'est le cas sur les arbres à cames.

Revendications

1. Machine d'usinage de superfinition par toilage des portées d'arbres, notamment des cames ou des cames et des tourillons d'arbres à cames, les arbres étant pris entre pointes et animés d'un mouvement de rotation autour de leur axe, et une bande abrasive est appliquée contre chaque portée à usiner, caractérisée par le fait qu'elle comprend une pluralité de bras (8) montés sur un même support (5) de manière à pouvoir pivoter dans des plans parallèles perpendiculaires à l'axe de l'arbre (3) à usiner, une pluralité de moyens de manoeuvre (22) à force préétablie agissant chacun sur l'un desdits bras, une pluralité de bandes abrasives (11) et une pluralité de moyens (14, 29) d'application de bande abrasive associés auxdits bras de telle manière que chaque bras puisse pivoter en direction de l'arbre, sous l'action de son moyen de manoeuvre, et appuyer une bande abrasive avec une pression prédéterminée par son moyen d'application contre l'une des portées (4) à usiner de l'arbre.

2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les bras (8) sont répartis de part et d'autre de l'arbre (3) à usiner en étant montés pivotants autour de deux axes (9) parallèles, espacés, de telle manière que les moyens (14, 29) d'application de bande abrasive des différents bras (8) se trouvent sur les côtés opposés de l'arbre et soient appuyés contre les portées à usiner depuis les côtés opposés de l'arbre.

3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les bras (8) sont répartis de part et d'autre de l'arbre (3) à usiner de manière que les moyens (14, 29) d'application de bande abrasive destinées à l'usinage des portées successives (4) de l'arbre soient appuyés en alternance depuis les côtés opposés de l'arbre contre les portées à usiner.

4. Machine suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que les bras (8) sont montés pivotants autour desdits deux axes (9a, 9b) de manière que chaque fois deux bras (8a, 8b; 8c, 8d; 8e, 8f; 8g, 8h) pivotent dans un même plan passant entre deux portées successives à usiner, les moyens (14, 29) d'application de bande abrasive étant disposés sur les côtés opposés desdits bras.

5. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les moyens (22) de manoeuvre des bras et de pression des moyens (14, 29) d'application de bande abrasive sont constitués par des vérins à pression d'alimentation contrôlée.

6. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, avec entraînement continu de chaque bande abrasive pendant l'usinage, chaque bande abrasive étant déroulée d'une bobine débitrice de bande neuve et réenroulée sur une bobine réceptrice de bande usée, caractérisée par le fait que les bobines réceptrices (13, 25) de toutes les bandes abrasives (11) comportent des moyens d'entraînement communs.

7. Machine suivant la revendication 6, caractérisée par le fait que chaque bras (8) est équipé de moyens pour la réception amovible d'une cassette amovible (10) contenant une bobine débitrice (12) et une bobine réceptrice (13) de bande abrasive et comprenant des moyens (14) d'application de cette bande contre la portée à usiner, ainsi que de moyens de couplage de la bobine réceptrice de la cassette avec lesdits moyens d'entraînement communs.

8. Machine suivant la revendication 7, caractérisée par le fait que les moyens de couplage comprennent un bout d'arbre (15) monté en rotation dans ledit bras (8) et portant d'un côté du bras des éléments de couplage avec la bobine réceptrice (13) de la cassette et de l'autre côté du bras une roue ou poulie (16) reliée par une courroie ou transmission analogue (17) à une roue ou poulie (18) d'un arbre d'entraînement commun (9) pour les bobines réceptrice des cassettes de tous les bras, cet arbre servant d'axe de pivotement pour tous les bras (8) se trouvant d'une côté de l'arbre à usiner.

9. Machine suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée par le fait que les deux axes de pivotement (9a, 9b) sont constitués par deux arbres d'entraînement reliés entre eux par une transmission à courroie ou analogue (19, 20).

10. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que chaque bras (8) est équipé d'un rouleau (29) d'application de bande abrasive et que les bandes abrasives (11) sont retirées de bobines débitrices (23) non entraînées, montées sur un axe (24) commun, et sont réenroulées sur des bobines réceptrices (25) entraînées, montées sur un arbre d'entrainement (26) commun aux bobines des bandes abrasives pour tous les bras de la machine.

Dessins