FR2595970A1

FR2595970A1 - Grinding machine for camshafts etc.

Info

Publication number: FR2595970A1
Application number: FR8702369A
Authority: FR
Inventors: Rudolf Schwar
Original assignee: THIELENHAUS MASCHF
Current assignee: THIELENHAUS MASCHF
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1987-09-25
Also published as: DE8607694U1

Abstract

The grinding machine is for longitudinally extending workpieces (1) with axially spaced machining points, esp. the cams (3) and bearing journals of an i.c. engine camshaft. It comprises a work drive (6) spindle (4) and a bed (5) with the appropriate number of tool holders on respective slide carriages (12) which are guided in a direction parallel to the workpiece axis and movable by corresponding positioning motors (10). - The carriage guideway is formed by at least two, pref. four, threaded spindles (9), which are non-rotatably secured to the machine frame, and engage sets of threaded nuts (13) rotatable by the positioning motors, pref. via tooth belts (14).

Description

L'invention concerne une machine à rectifier pour la rectification, en particulier pour le rodage et le honage, de pièces à usiner allongées présentant une pluralité de points d'usinage disposés en série le long de la pièce, en particulier pour des arbres à cames avec une pluralité de cames à usiner, avec fixation de pièce et traverse porteoutils, la fixation de pièce comportant un système pour la mise en rotation autour de l'axe de la pièce à usiner et la traverse porte-outils possédant, en fonction du nombre des points d'usinage, une pluralité de porte-outils qui peuvent être déplacés, au moyen d'un moteur de positionnement, sur des éléments de guidage s'étendant parallèlement à l'axe de la pièce, et réglés sur les points d'usinage et qui fonctionnent simultanément. Il importe alors que la génératrice des surfaces d'usinage, par exemple de la surface de commande des cames, soit en contact avec un poussoir et orientée avec une précision aussi grande que possible parallèlement à l'axe de la pièce et donc à l'axe de rotation. The invention relates to a grinding machine for the grinding, in particular for lapping and honing, of elongated workpieces having a plurality of machining points arranged in series along the workpiece, in particular for camshafts. with a plurality of cams to be machined, with workpiece attachment and tool holder cross-piece, the workpiece attachment comprising a system for rotating around the axis of the workpiece and the tool-holder cross member having, depending on the number machining points, a plurality of tool holders which can be moved, by means of a positioning motor, on guide elements extending parallel to the axis of the workpiece, and adjusted on the points of machining and which operate simultaneously. It is therefore important that the generator of the machining surfaces, for example of the cam control surface, is in contact with a pusher and oriented with as high a precision as possible parallel to the axis of the workpiece and therefore to the rotation axis.

Dans la machine à rectifier de ce genre bien connue dans la pratique, les éléments de guidage sont constitués par des rails sur lesquels un chariot est guidé de manière coulissante avec le jeu habituel. Le déplacement du chariot est commandé à l'aide de moteurs de positionnement constitués par des systèmes de cylindre-piston et mobiles en translation. In the grinding machine of this kind well known in practice, the guide elements consist of rails on which a carriage is guided in a sliding manner with the usual play. The movement of the carriage is controlled using positioning motors constituted by piston-cylinder systems and movable in translation.

Cela implique, dans le sens du réglage, c'est-à-dire dans la direction de l'axe de la pièce à usiner, des chariots relativement longs parce que le risque de déversement conditionné par le jeu de guidage des chariots sur les rails augmente de manière inversement proportionnelle à la longueur des chariots. Lorsque la distance entre les points d'usinage sur la pièce à usiner est faible, comme dans le cas des arbres à cames des moteurs de véhicules automobiles, la longueur des chariots empêche de traiter simultanément tous les points d'usinage. L'usinage des pièces doit être effectué en plusieurs phases et avec des fixations différentes des pièces à usiner ou avec un réajustage de la fixation de pièce ou du porte-outil, ce qui entraîne des imprécisions supplémentaires. This implies, in the direction of adjustment, that is to say in the direction of the axis of the workpiece, relatively long carriages because the risk of spillage conditioned by the guide play of the carriages on the rails increases inversely proportional to the length of the carriages. When the distance between the machining points on the workpiece is small, as in the case of camshafts of motor vehicle engines, the length of the carriages prevents all the machining points from being processed simultaneously. The machining of the workpieces must be carried out in several phases and with different fixings of the workpieces or with a readjustment of the workpiece fixture or the tool holder, which leads to additional inaccuracies.

Par ailleurs, les relations décrites sont désavantageuses lorsqu'il s'agit de commander le réglage et l'ajustage des Furthermore, the relationships described are disadvantageous when it comes to controlling the setting and adjustment of the

outils en fonction des données caractéristiques de la pièce à usiner qui peuvent être balayées dans une station montée en amont. tools according to the characteristic data of the workpiece which can be scanned in an upstream station.

La présente invention a pour objet de perfectionner une machine à rectifier du genre précité de telle façon que les porte-outils sont très courts en direction de la pièce à usiner et qu'ils peuvent être disposés de manière très serrée sur les traverses porte-outils. Le but recherché est la possibilité d'usiner les pièces, et notamment les arbres à cames utilisés couramment dans les moteurs de véhicules automobiles modernes, en une seule opération. The object of the present invention is to improve a grinding machine of the aforementioned type in such a way that the tool holders are very short in the direction of the workpiece and that they can be arranged very tightly on the tool carrying crosspieces. . The aim sought is the possibility of machining the parts, and in particular the camshafts commonly used in the engines of modern motor vehicles, in a single operation.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les éléments de guidage sont réalisés sous forme de broches filetées qui sont montées de manière rigide en rotation dans la traverse porte-outils et forment un polygone de guidage pour les porte-outils ; que la broche filetée porte, pour chaque point d'usinage, un ensemble d'écrous munis respectivement d'un moteur de positionnement pouvant être commandé en fonction de l'écart angulaire, et entraînés de manière synchrone par celui-ci ; et que les différents porteoutils sont rattachés respectivement à un ensemble d'écrous. According to the invention, this object is achieved by the fact that the guide elements are produced in the form of threaded pins which are mounted rigidly in rotation in the tool-carrying cross member and form a guide polygon for the tool holders; that the threaded spindle carries, for each machining point, a set of nuts provided respectively with a positioning motor which can be controlled as a function of the angular difference, and driven synchronously by the latter; and that the different tool holders are respectively attached to a set of nuts.

En principe, le nombre des broches filetées peut être choisi à volonté dans le cadre de l'invention. Deux broches filetées sont prévues au minimum. Pour des raisons de détermination statique, il est recommandé de prévoir la disposition de trois broches filetées qui, en coupe transversale, décrivent en quelque sorte un triangle. Toutefois, une précision particulièrement grande est obtenue lorsque le système est statiquement indéterminé. Pour cela, l'invention prévoit quatre broches filetées parallèles et, par conséquent, quatre écrous par ensemble. Il est possible, dans le cadre de l'invention, de travailler avec différents mécanismes à vis avec broches filetées et écrous. Un mode de réalisation qui se distingue par une grande précision de réglage est caractérisé par le fait que les broches filetées et les écrous sont conformés en mécanismes à vis à rouleaux avec suppression du jeu par précontrainte. In principle, the number of threaded pins can be chosen at will in the context of the invention. At least two threaded pins are provided. For reasons of static determination, it is recommended to provide the arrangement of three threaded pins which, in cross section, somewhat describe a triangle. However, particularly high precision is obtained when the system is statically indeterminate. For this, the invention provides four parallel threaded pins and, therefore, four nuts per set. It is possible, within the framework of the invention, to work with different screw mechanisms with threaded pins and nuts. An embodiment which is distinguished by a high precision of adjustment is characterized by the fact that the threaded pins and the nuts are conformed to roller screw mechanisms with elimination of backlash by prestressing.

Dans le cadre de l'invention, les moteurs de positionnement les plus divers peuvent être mis en ouvre à In the context of the invention, the most diverse positioning motors can be implemented at

condition qu'ils permettent une commande en fonction de l'écart angulaire. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moteurs de positionnement sont réalisés sous forme de moteurs pas à pas parce qu'ils peuvent être commandés d'une manière particulièrement simple par un ordinateur. En général, les écrous seront couplés avec leur moteur de positionnement au moyen de transmissions à courroie dentée. Des mécanismes à vis à rouleaux avec précontrainte sont bien connus en soi. Ils sont commercialisés en particulier dans la version dans laquelle une rotation entraîne un déplacement d'un millimètre. Dans le cadre de l'invention, un changement de l'angle de rotation qui ne représente que quelquels degrés d'angle permet toujours d'effectuer un déplacement avec une très grande précision. Il est donc facile, dans le cadre de l'invention, de commander ces moteurs de positionnement avec une très grande précision par ordinateur en fonction des données caractéristiques de la pièce à usiner sans que des déversements quelconques soient à craindre. provided that they allow control according to the angular deviation. In a preferred embodiment of the invention, the positioning motors are produced in the form of stepping motors because they can be controlled in a particularly simple manner by a computer. In general, the nuts will be coupled with their positioning motor by means of toothed belt transmissions. Prestressed roller screw mechanisms are well known per se. They are sold in particular in the version in which a rotation causes a displacement of one millimeter. In the context of the invention, a change in the angle of rotation which represents only a few degrees of angle always makes it possible to carry out a movement with very high precision. It is therefore easy, within the framework of the invention, to control these positioning motors with very high precision by computer as a function of the characteristic data of the workpiece without any spills being to be feared.

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. The description which follows, with reference to the accompanying drawings by way of nonlimiting examples, will make it possible to understand clearly how the invention can be put into practice.

La figure 1 représente une vue partielle d'une machine à rectifier selon l'invention. FIG. 1 represents a partial view of a grinding machine according to the invention.

La figure 2 représente, à plus grande échelle, une vue de côté de l'objet de la figure 1. FIG. 2 represents, on a larger scale, a side view of the object of FIG. 1.

La figure 3 représente, en perspective et partiellement en coupe, un mécanisme à vis à rouleaux à une échelle considérablement agrandie par rapport aux figures 1 et 2. FIG. 3 represents, in perspective and partially in section, a roller screw mechanism on a considerably enlarged scale compared to FIGS. 1 and 2.

La machine à rectifier représentée dans les figures est destinée à la rectification, en particulier au rodage ou honage, de pièces à usiner 1 allongées qui présentent une pluralité de points d'usinage 2 disposés en série le long de la pièce à usiner 1. The grinding machine shown in the figures is intended for the grinding, in particular for lapping or honing, of elongated workpieces 1 which have a plurality of machining points 2 arranged in series along the workpiece 1.

Dans l'exemple de réalisation et d'après un mode de réalisation préféré de l'invention, il s'agit, quant aux pièces à usiner, d'arbres à cames 1 avec une pluralité de cames 3 à usiner. In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, these are, as regards the workpieces, camshafts 1 with a plurality of cams 3 to be machined.

La machine à rectifier comporte une fixation de pièce 4 et une traverse porte-outils 5. La fixation de pièce The grinding machine has a workpiece attachment 4 and a tool cross member 5. The workpiece attachment

4 est équipée d'un dispositif 6 habituel pour la mise en rotation de la pièce à usiner 1 autour de l'axe 7 de la pièce. La traverse porte-outils 5 comporte une pluralité de porte-outils 8 dont le nombre est fonction du nombre des points d'usinage 2. Ces porte-outils 8 peuvent être déplacés, au moyen d'un moteur de positionnement 10, sur des éléments de guidage 9 qui s'étendent parallèlement à l'axe 7 de la pièce à usiner, et ils peuvent être réglés sur les points d'usinage 2. Tous les outils 11 entrent en action simultanément. 4 is equipped with a usual device 6 for rotating the workpiece 1 around the axis 7 of the workpiece. The tool-carrying cross member 5 comprises a plurality of tool-holders 8, the number of which depends on the number of machining points 2. These tool-holders 8 can be moved, by means of a positioning motor 10, on elements guide 9 which extend parallel to the axis 7 of the workpiece, and they can be adjusted on the machining points 2. All the tools 11 come into action simultaneously.

Il ressort d'un examen comparé des figures 1 et 3 que les éléments de guidage sont conformés en broches filetées 9 montées de manière rigide en rotation dans la traverse porte-outils 5 et formant un polygone de guidage 12 pour les porte-outils 8. Les broches filetées 9 portent, pour chaque point d'usinage 2, un ensemble d'écrous 13 avec un moteur de positionnement pouvant être commandé en fonction de l'écart angulaire. Les écrous 13 sont entraînés de manière synchrone par ce moteur de positionnement. Les différents porte-outils 8 sont rattachés respectivement à un ensemble d'écrous 13. La conformation des porte-outils est, en principe, quelconque ; le mode de réalisation représenté est bien connu en soi (cf. DE-PS 16 52 112, DE-OS 30 11 454). It emerges from a comparative examination of FIGS. 1 and 3 that the guide elements are shaped as threaded pins 9 mounted rigidly in rotation in the tool-carrying cross member 5 and forming a guide polygon 12 for the tool holders 8. The threaded pins 9 carry, for each machining point 2, a set of nuts 13 with a positioning motor which can be controlled as a function of the angular deviation. The nuts 13 are driven synchronously by this positioning motor. The different tool holders 8 are respectively attached to a set of nuts 13. The shape of the tool holders is, in principle, arbitrary; the embodiment shown is well known per se (cf. DE-PS 16 52 112, DE-OS 30 11 454).

Dans l'exemple de réalisation et d'après un mode de réalisation préféré de l'invention, quatre broches filetées 9 parallèles sont prévues, comme cela ressort notamment de la figure 2. On remarque que chaque ensemble comprend quatre écrous 13. Comme il ressort de la figure 3, il s'agit dans le cas de l'exemple de réalisation de mécanismes à vis à rouleaux 9,13 précontraints. In the embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, four parallel threaded pins 9 are provided, as is apparent in particular from Figure 2. It is noted that each set includes four nuts 13. As it emerges in FIG. 3, in the case of the example of embodiment of mechanisms with preloaded roller screws 9,13.

Le moteur de positionnement 10 peut être un moteur pas à pas qui permet une commande aussi précise que possible en fonction de l'écart angulaire. Les écrous 13 sont couplés avec leur moteur de positionnement 10 au moyen de transmissions à courroie dentée 14. The positioning motor 10 can be a stepping motor which allows control as precise as possible as a function of the angular deviation. The nuts 13 are coupled to their positioning motor 10 by means of toothed belt transmissions 14.

La conformation et la disposition représentée dans les figures et décrites ci-dessus permettent de commander les moteurs de positionnement 10 par ordinateur en fonction des données caractéristiques des pièces à usiner placées, The conformation and the arrangement represented in the figures and described above make it possible to control the positioning motors 10 by computer as a function of the characteristic data of the workpieces placed,

par exemple, sur les pièces à usiner 1 et pouvant être appelées électroniquement. for example, on workpieces 1 which can be called electronically.

Claims

1. Grinding machine for grinding, in particular for lapping or honing, elongated workpieces having a plurality of machining points arranged in series along the workpiece, in particular for camshafts with a plurality cams to be machined, with workpiece attachment and tool-carrying cross member, the workpiece attachment comprising a system for rotating around the axis of the workpiece and the tool-carrying cross member having, depending on the number of machining points, a plurality of tool holders which can be moved, by means of a positioning motor, on guide elements extending parallel to the axis of the workpiece and adjusted on the machining points and which operate simultaneously, characterized in that the guide elements are formed as threaded pins (9) rigidly mounted in rotation on the tool-carrying crosspiece (5) and forming a guide polygon (12) for the tool-holders (8); that the threaded spindle (9) carries for each machining point (2) a set of nuts (13) which are respectively equipped with a positioning motor (10) which can be controlled as a function of the angular deviation, and driven by said motor; and that the different tool holders (8) are respectively attached to a set of nuts (13).

2. Grinding machine according to claim 1, characterized in that it comprises four threaded pins (9) parallel and respectively four nuts (13) per set.

3. Grinding machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the threaded pins (9) and the nuts (13) are made in the form of roller screw mechanisms and that the absence of play in roller screw mechanisms (9,13) is obtained by prestressing

4. Grinding machine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the positioning motors (10) are produced in the form of stepping motors.

5. Grinding machine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the nuts (13) are coupled with their positioning motor (10) by means of toothed belt transmissions (14).