APARATO Y METODO DE MAQUINADO DESCRIPCION DE LA INVENCION Esta invención esta relacionado con un aparato de maquinado y sistemas y métodos de piezas de trabajo de maquinado; y, más particularmente, con aparatos y métodos para triturar lóbulos de leva en una flecha de leva. El maquinado de las piezas de trabajo, como es triturado del lóbulo de leva en una flecha de leva, muy a menudo, requiere no solamente procurar minimizar el tiempo ele ciclo para lograr el maquinado sino también procura lograr ese maquinado para que las partes resultantes estén de conformidad con las especificaciones de tamaño y terminado. El triturado de varios lóbulos de leva en una flecha de leva, por ejemplo, generalmente debe de realizarse para que cada lóbulo de leva se triture a la configuración especificada, ángulo de fase, y terminado y con tolerancias extremadamente estrechas. La exactitud con la cual los lóbulos de leva se trituran, significantemente afecta la operación y la eficiencia del motor que utiliza la flecha de leva. La industria automotriz, por otra parte, no solamente requiere lóbulos de leva con triturado y terminado con exactitud sino también que se realice en el menor tiempo posible. Esfuerzos para crear aparatos y métodos para satisfacer los requerimientos de la industria automotriz del triturado de lóbulos de levas a especificaciones estrechas, tolerancias y terminados con un tiempo de ciclo mínimo han sido muy extensos. Las patentes de los Estados Unidos 4 , 885, 874, de H . J. Wedeniwski para "Method Of Grinding Two Or More Caras Of a Camshaft" y 5, 251,405 de S. Clauss, et al. para "Method For Circumferential Grinding Of Radially Non-Circular Workpieces" son ejemplos de aparatos y métodos que buscan proporcionar lóbulos de leva triturados con exactitud en flechas de leva. Sin embargo, tal dicho aparato solamente es capaz de triturar una leva a la vez, de este modo dando como resultado en lo que sería un tiempo de ciclo relativamente largo y no aceptable para triturar todo una flecha de leva. Algunos aparatos trituradores de lóbulos de leva, como se muestra y se describe en la patente de los Estados Unidos 1, 843,301 de S. Player, et al. para "Cam Lapping Machine", buscan obtener un mejor terminado de superficie de lóbulo de leva alternando la dirección en la cual se hace girar el eje de leva mientras que está siendo maquinado. Otros aparatos, como se muestran y describen en las patentes de los Estados Unidos; 4,197, 679 de T. Yamada, et al. para "Method For Controlling The Rotational Speed Of A Rotary Body", 4,443,976 de R. E. Kaiser, Jr . para "Cylindrical Grinding Machine", 4,621,463 de Y. Komatsu, et al. para "Method Of Grinding Cams On A Camshaft" y en la patente Inglesa 1,596,635 de J. D. Pamum, et al. para "Cam Machining" buscan obtener terminado y triturado, de lóbulo de leva de calidad variando la velocidad del trabajo de la flecha de leva mientras que cada lóbulo de leva está siendo triturado; mientras que D. Cutchall, Jr. describe varios enfoques para desarrollar velocidades de trabajo variables en su documento técnico titulado "Optimization of the Cam Grincling Process" (Society of Manufacturing Engineers, 1990) . Al variar la velocidad de trabajo de la flecha de leva mientras que cada uno de sus lóbulos de leva están siendo triturados puede proporcionar lóbulos de leva más exactamente triturados pero aún presenta al fabricante con lo que podría ser un tiempo de ciclo inaceptable para triturar todos los lóbulos de leva en las flechas de leva. La patente de los Estados Unidos; 5,355,633 de T. Ishikawa, et al. para " ethod Of Grinding A Workpiece Having Plural Cylmdrical Portions with Plural Grinding Wheels" muestra y describe pruebas múltiples de triturado para triturar múltiples manguetas simultáneamente en una flecha de mangueta. Las patentes de los Estados Unidos 4/175,358 de I. Bischeri para "Plunge-Grinder Especially For Grinding The Cams Of Engine Timing Shafts", 4,833,834 de H. B. Patterson, et al. para "Camshaft Belt Grinder" y 4,945,683, de J . D. Phillips para "Abrasive Belt Grinding Machine" todas muestran bandas abrasivas múltiples para simultáneamente triturar lóbulos de leva en una flecha de leva. Tal maquinado simultáneo de herramientas múltiples de las piezas de trabajo de elemento múltiple parece ser un paso en ¦ la dirección correcta para presumiblemente reducir el tiempo ele ciclo para maquinar elementos múltiples portados por un solo portador (o flechas) . Ninguna de estas patentes, muestran, describen o de otra manera sugieren combinar el maquinado simultáneo de partes con el control sobre la velocidad de trabajo de una flecha portando las partes múltiples; de éste modo una vez más, posiblemente sacrificando la calidad y rendimiento del tiempo de ciclo. Gunter Zolling en la Patente de los Estados Unidos 5,472,368 para "Method Of And Machine For Grinding Cams" busca combinar bandas múltiples para triturar levas múltiples con cierto control variable de la velocidad de trabajo (es decir, velocidad de rotación de la flecha de leva) . La estructura Zollig, sin embargo, requiere una banda o una rueda para cada conjunto de lóbulos de una leva compuesta. Como tal, las bandas o ruedas deben cada una ser por lo menos igual de anchas que dos lóbulos de leva y el espacio entre cada leva compuesta exhibirá un desgaste disparejo debido a que las bandas (ruedas) se desgastarán donde se acoplan y trituran la superficie de lóbulo de leva pero no exhibirán desgaste a lo largo de las superficies que no acoplan y trituran la superficie de los lóbulos de leva. Además, las bandas trituradoras han desplegado considerablemente más tiempo improductivo que las ruedas trituradoras y cuando el tiempo improductivo se promedia con el tiempo de trabajo de ciclo, el número de partes producidas por tiempo de unidad puede probar ser inaceptable. Por otra parte, mientras que Zollig alude utilizar ruedas trituradoras al igual que bandas, la posibilidad de colocar y controlar ruedas múltiples, cada una para ser independientemente movida hacia y lejos de su superficie de leva para propósitos de triturado, puede no ser económica o físicamente posible. M. Katou en la patente Japonesa 59-232760 para "Grinding Method Of Cam For Internal-Combustion Engine" proporciona ruedas trituradoras para triturar lóbulos de leva separados de levas divididas pero lo hace con una sola rueda y una cabeza- de rueda construida en una instancia para triturar un par de lóbulos de leva separados por un solo lóbulo de leva colocado entre los mismos o por un par de lóbulos de leva colocados entre los mismos. Una vez más, esta construcción puede no ser aceptable debido a que carece del control de velocidad de trabajo y porque puede dar como resultado un tiempo de ciclo deficiente. Utilizar dos cabezas de rueda, cada una capaz de moverse hacia y lejos del trabajo par ser triturado al igual que en direcciones paralelas al eje de rotación del trabajo para ser triturado se ilustra esquemáticamente y se describe escasamente en la "Research Disclosure" anónima de Diciembre de 1986. Las cabezas de rueda cada una solamente portan una sola superficie de triturado y no se hace provisión para el control de la velocidad de trabajo. La técnica anterior de este modo falla en proporcionar una combinación de componentes que actúen juntos tanto para minimizar el tiempo de ciclo de trabajo mientras que se maximiza la exactitud de la generación del perfil del trabajo como la calidad del terminado del trabajo. Es por lo tanto un objeto de ésta invención proporcionar dispcsitivos de maquinado nuevos y novedosos. Es otro objeto de ésta invención proporcionar métodos y procesos nuevos y novedosos para maquinar una pieza de trabajo. Es aún otro objeto de ésta invención proporcionar dispositivos trituradores nuevos y novedosos. Es aún otro objeto de ésta invención proporcionar un aparato triturador de lóbulo de leva nuevo y novedoso. Es aún otro objeto de ésta invención proporcionar métodos y procesos nuevos y novedosos para triturar los lóbulos de leva de las flechas de leva. Es aún otro objeto de ésta invención proporcionar aparatos nuevos y novedosos para triturar simultáneamente lóbulos de leva múltiples mientras que se varia la velocidad de la rotación de éstos mientras que están siendo triturados.
Es un objeto adicional de ésta invención simultáneamente triturar lóbulos de leva múltiples en una flecha de leva en donde parte de los lóbulos de leva están fuera de fase con los otros lóbulos de leva. Es aún otro objeto adicional de ésta invención simultáneamente triturar lóbulos de leva múltiples en un eje ele leva en donde algunos de los lóbulos de leva están fuera de fase con los otros lóbulos de leva y en donde la flecha de leva se hace girar a velocidades variables durante el triturado de lóbulo de leva. Al llevar a cabo la invención se proporcionan un par de cabezas de rueda, cada una dispuestas para ser colocadas y operadas para independientemente triturar un par de lóbulos de leva con ambas cabeza de rueda dispuestas para ser colocadas y operadas para que operen simultáneamente para que cada una simultáneamente triture un par de lóbulos de leva en donde los lóbulos de leva al ser triturados por las ruedas trituradoras de una de las cabezas ele rueda están fuera de fase con los lóbulos de leva para ser triturados por la rueda trituradora de la otra cabeza de rueda. El tiempo de ciclo para triturar todos los lóbulos de leva de una flecha de leva se minimiza por el proceso y métodos empleados y la exactitud del perfil del lóbulo de leva y el terminado del lóbulo de leva se mejora controlando la velocidad rotacional de una flecha de leva para segmentos especificados de la flecha de leva . Otros objetos y características de la invención en su detalle de construcción y arreglo de partes serán vistas a partir de los anterior y a partir de la siguiente descripción de las modalidades preferidas cuando se consideran junto con los dibujos y a partir de las reivindicaciones anexas.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS En el dibujo: La FIGURA 1 es una vista esquemática en perspectiva, de una máquina trituradora utilizando cabezas de trabajo, cabezas de rueda, y ruedas trituradoras, incorporando la presente invención, para triturar artículos de fabricación de acuerdo con los procesos y métodos también incorporando la presente invención; la FIGURA 2 es una vista esquemática de una pieza de rrabajo, en este caso una flecha de leva, portada entre el cabezal y el contracabezal del sujetador de trabajo para el triturado por la máquina trituradora de la FIGURA 1 de acuerdo con el proceso de la presente invención; la FIGURA 3 es una vista esquemática de una configuración de leva que muestra, en particular, las regiones de la misma; \ la FIGURA 4 es una vista esquemática de una flecha de leva, similar a la flecha de leva de la FIGURA 2, ligeramente más pequeña y que muestra, en vista esquemática, ruedas trituradoras como podrían estar dispuesta en una primera operación de trituración para la flecha de leva; la FIGURA 5 es una vista esquemática de la flecha de leva de la FIGURA 4 pero mostrando las ruedas trituradoras como podrían estar dispuesta en una segunda operación de trituración para la flecha de leva; la FIGURA 6 es una vista esquemática de la flecha de leva de las FIGURAS 4 y 5 pero que muestra las ruedas trituradoras como podrían estar dispuesta en una tercera operación de trituración para la flecha de leva; y la FIGURA 7 es una vista esquemática de la flecha de leva de las FIGURAS 4, 5 y 6 pero que muestra las ruedas trituradoras como podrían estar dispuesta en una cuarta operación de trituración para la flecha de leva; Haciendo referencia a la FIGURA 1, generalmente mostrado en 20, se encuentra una máquina trituradora que incorpora la presente invención y la cual incluye una base 22 sobre la cual se coloca un carro 24 de trabajo de una construcción sustancialmente convencional y un par de carros 26 de rueda o de herramienta. El carro 24 de trabajo se monta en una cabeza de trabajo 30 y un contracabezai 32, generalmente en operación, construcción y montaje convencional para el movimiento relativo hacia y lejos una de la otra. La cabeza de trabajo 30 incluye un mecanismo 34 de sujeción para sujetar un primer extremo 36 de la pieza de trabajo el cual, en éste caso es una flecha 40 ele leva. El mecanismo 34 de sujeción está motorizado mediante mecanismos convencionales para efectuar la rotación de la flecha 40 de leva sujetada bajo un control 42 (FIGURA 1) . El contracabezal 32 puede meramente incluir un centro 44 de trabajo (FIGURA 2) que adecuadamente se asienta en el extremo 46 de la flecha 40 de leva o también puede incluir un mecanismo de sujeción impulsado para impulsar la pieza ele trabajo en sincronismo con el mecanismo 34 de sujeción. La flecha de leva 40 incluye una flecha 50 centralmente dispuesta con un número de manguetas o baleros 52 separados para montar la flecha de leva 40 dentro de un motor. Una pluralidad de levas 60-86 se colocan en una relación separada a lo largo de la flecha 50; y están fijamente dispuestas con respecto a la flecha 50 para que no haya un movimiento relativo ya sea rotativamente o linealmente en las mismas. Existen numerosas configuraciones posibles para la superficie 88 de las levas 60-86 dependiendo clel uso pretendido para la flecha 40 de leva. Generalmente hablando, sin embargo, cada una incluirá una región 100 de circulo de base (FIGURA 3), un par de regiones 102 laterales, y una región 104 saliente. Cuando las levas 60-86 respectivamente se fijan a la flecha 50 usualmente se acomodan con las regiones salientes respectivas colocadas en diferentes posiciones angulares (es decir fuera de fase) alrededor de la flecha 50 dependiendo de la coacción esperada de la región 104 saliente de la flecha 40 de leva con el levantador de válvula u otro empujador de leva '(no mostrado) en algunos arreglos de flecha de leva, algunas levas 50 pueden estar acomodadas con sus regiones salientes respectivas angularmente alineadas (es decir en fase; . La configuración exacta de las levas y la disposición final de sus regiones 104 salientes respectiva y otras regiones, de hecho, se realiza cuando las levas están apoyadas. Como se muestra en algunas de las patentes de la técnica anterior a las cuales se hizo referencia anteriormente, muchas flechas de leva tienen sus levas apoyadas una a la vez, de éste modo requiriendo para cada leva en la flecha de leva un ciclo para la cabeza de rueda incluyendo un movimiento sumergido a lo largo del eje X (FIGURA 1) en la dirección de la flecha A hasta que la leva esté apoyada en la configuración deseada, un movimiento de restricción a lo largo del eje X en la dirección B y en movimiento del carro 26 de rueda a lo largo del eje Z ya sea en la dirección R o S para alinear la rueda trituradora con la siguiente leva para ser triturada. Existen 12 levas en la flecha de leva, como es el caso de la flecha 40 de leva, entonces la máquina trituradora debe de proceder a través de 12 movimientos sumergidos, retracciones y alineaciones entre la rueda trituradora y las levas para ser trituradas; dando como resultado un tiempo de ciclo relativamente largo para triturar toda la flecha de leva. Otras de las patentes de la técnica anterior mencionadas anteriormente trituran todas las levas en una flecha de leva al mismo tiempo. Sin embargo, se ha encontrado que las levas se pueden triturar a mejores tolerancias, especificaciones y terminados y diferentes regiones de la leva (es decir el circulo de base, los lados y- la saliente) se trituran a diferentes velocidades de revolución de la flecha de leva. De éste modo debido a que las levas respectivas están dispuestas en diferentes fases alrededor de la flecha de leva una sola velocidad de revolución (velocidad de trabajo) para una flecha de leva para la cual todas las levas están siendo simultáneamente trituradas comprende el triturado y terminado adecuado de la mayoría sino de todas las levas en la flecha. Los carros 26 de rueda o de herramienta cada uno monta una cabeza de rueda 126 (FIGURA 1), 128 respectivamente; con cada cabeza de rueda siendo capaz de un movimiento selectivo de las direcciones de las flechas A y B a lo largo del eje X mediante un mecanismo 140 y en las direcciones de las flechas R y S a lo largo del eje Z mediante un mecanismo 142, todas bajo la operación ele control 42. La caoeza de rueda 126 incluye un uso de rueda 150 el cual monta una rueda 152 trituradora (FIGURAS 1 y 2) dentro de una guarda cubierta 154 (FIGURA 1) ; mientras que la cabeza de la rueda 128 incluye un uso de rueda 160 el cual mon a una rueda trituradora 162 (FIGURAS 1 y 2) dentro de una guarda cubierta 164 (FIGURA 1) . La rueda 152 trituradora (FIGURAS 2-7) es una rueda unitaria con un par de superficies 156, 158 trituradoras separadas y una sección 159 central de diámetro reducido entre la misma. La rueda 162 trituradora también es una rueda unitaria con un par de superficies 166, 168 trituradoras separadas y una sección 169 central de diámetro reducido entre las mismas. La flecha de leva 40 incluye seis levas 62, 64, 72, 74, 82 y 84 las cuales son para propósitos de entrada y para cuyas levas 62, 64 tienen el mismo ángulo de fase, las levas 72, 74 tienen el mismo ángulo de fase y las levas 82, 84 tienen el mismo ángulo de fase. Las levas 60, 66, 70, 76, 80 y 86 de la flecha 40 de leva todas se seleccionan y disponen para propósitos de salida con las levas 60, 66 teniendo el mismo ángulo de fase, las levas 70, 76 teniendo el mismo ángulo de fase y las levas 80 y 86 teniendo el mismo ángulo de fase.
La rueca 152 trituradora tiene sus superficies 156, 158 trituradoras separadas para coactuar con y triturar las levas 62, 64, 72, 74 y 82 , 84 de entrada. La rueda 162 trituradora tiene sus superficies trituradoras separadas para coactuar con y triturar las levas 60, 66, 70, 76 y 80, 86 de salida. Las superficies 156, 158, 166 y 168 trituradoras respectivas son preferentemente CBN (Mitruro de boro de cubon) pero otras sustancias trituradoras convencionales y adecuadas se pueden utilizar. La cabeza 126 de rueda está construida y controlada para colocar su rueda 152 trituradora desde una posición al lado y lejos de la leva 60 a una posición alineada con las levas 82, 84; al igual que en la alineación con las levas 62, 64 y 72 , 74 entre las mismas. La cabeza 128 de rueca está similarmente construida y controlada para colocar su rueda 162 trituradora desde una posición al lado y lejos de la leva 86 a una posición alineada con las levas 60, 66; al igual que en la alineación con las levas 70, 76 y 80 y 86 entre las mi smas . El método y proceso para triturar la flecha 40 de leva se describe mejor haciendo referencia a las FIGURAS 4 a 7. Los parámetros de trituración para la flecha de leva pretendida para ser triturada se proporcionan para el control 42 al igual que otros criterios para efectuar el triturado y terminado adecuados a la flecha de leva. La flecha 40 de leva se coloca entre la cabeza 30 de trabajo y el contra cabezal 32. El control 42 activa el mecanismo 142 para colocar la rueda 152 trituradora a un lado (izquierda) de la leva 60 en la flecha 40 de leva con espacio suficiente para el mecanismo 142 para que la rueda 162 pueda alinear las superficies 166, 168 trituradoras del mismo con las levas 60,. 66 respectivas. El control 42 entonces opera el mecanismo 140 para la rueda 162 para mover la rueda 162 hacia y dentro de la superficie haciendo contacto con las levas 60, 66 para triturar las mismas de acuerdo con los parámetros de trituración prescritos. El control 42 también controlará la velocidad de trabajo para la flecha 40 de leva la cual se utiliza para cada región (circuios de base, lados, y saliente) de las levas 60, 66 tomando en consideración que las levas 60, 66 están en fase una con la otra. Después de que la rueda 162 de poca presión es retraída (en la dirección de la -flecha B a lo largo del eje X) y cambiada (en la dirección de la flecha R a lo largo del eje Z) hasta que sus superficies 166, 168 de trituración están alineadas con las levas 70, 76 respectivamente como se muestra en la FIGURA 5) . Simultáneamente con los movimientos de la rueda 162 el control 42 efectuará el movimiento de la rueda 152 para alinear sus superficies 156, 158 de trituración con las levas 62, 64 (también mostrada en la FIGURA 5) . Después de esto, el control 42 efectuará el movimiento de ambas ruedas 152, 162 a lo largo del eje X en la dirección de la flecha A, y después de esto cada rueda 152, 162 en la dirección ele las flechas A y B hasta que las superficies 156, 158 de la rueda han triturado las levas 62, 64 respectivamente y las superficies 166, 168 de la rueda han triturado las levas 70, 76 respectivamente. La velocidad ele trabajo para la flecha 40 de leva se establece para acomodar los parámetros de trituración para las regiones de las levas 62, 64 al igual que para las levas 70, 76 y se toma en consideración que los ángulos de fase para las levas 62, 64 son los mismos pero 'diferentes de los ángulos de fase para las levas 70, 76. A medida que la velocidad de trabajo para la flecha 40 de leva cuando las cuatro levas (los dos pares similares) están siendo simultáneamente triturados, comprende un acomodo entre la velocidad de trabajo óptima para uno de los pares y la velocidad de traoajo óptima para el otro de los pares, modificada adicionalmente para no exceder la velocidad de trabajo máxima permitida para cualquier región de cualquier par de levas. Después de que las ruedas 152, 162 de poca presión son retraídas simultáneamente por el control 42 y las superficies 156, 158 de trituración de la rueda 152 están alineadas con las levas 72, 74 mientras que las superficies de trituración 166, 168 de la rueda 162 están alineadas con las levas 80, 86 (FIGURA 6) . El control 42 después de esto efectúa la trituración en movimiento sumergido simultáneo de las levas 72, 74 y 80, 86 en una manera similar a la trituración en movimiento sumergido para las levas 62, 64, 70, 76 (FIGURA 5) . El control de la velocidad de trabajo para la flecha 40 de leva cuando se encuentra triturando las levas 72, 74, 80, 86 será controlado de igual manera a aquella descrita anteriormente para las levas 62, 64 , 70, 76 pero tomando en consideración los parámetros específicos para las levas 72, 74, 80, 86 al igual que las relaciones de ángulo de fase específicas entre las mismas. Cuando las levas 72, 74 , 80, 86 han sido trituradas, las ruedas 152, 162 una vez más se retraen simultáneamente (a lo largo del eje X en la dirección de la flecha B) bajo la operación del control 42 y la rueda 162 se mueve al lado (derecho) de la flecha 40 de leva mientras que tritura las superficies 156, 158 de trituración de la rueda 152 trituradora se alinea con las levas 82, 84. El control 42 después de esto efectúa los movimientos requeridos ele la rueda 152 para triturar las levas 82, 84; y para la velocidad de trabajo requerida para la flecha 40 de leva tomando en consideración que las levas 82 , 84 tienen ángulos ele fase idénticos. Después de la rueda 152 de poca presión es retraída y la flecha 40 de leva se puede remover de entre el cabezal 30 y el contra cabezal 32 y será reemplazada por otra flecha 40 de leva con levas para ser trituradas.
El método y proceso antes descrito significantemente reduce el tiempo de ciclo para triturar una flecha de leva mientras que se toma en consideración que las superficies de leva para las levas de la Hecha de leva pueden ser trituradas mejor proporcionando una velocidad de trabajo variable para la flecha de leva que acomoda los parámetros de trituración para diferentes regiones de las levas . También es posible triturar flechas de leva mvirtiendo el orden de triturado de aquel descrito anteriormente (es decir procediendo de la FIGURA 4 a la FIGURA 7) a un comienzo como se muestra en la FIGURA 7 y proceder de ahí a través de los pasos mostrados y descritos para las FIGURAS 6, luego 5, luego 4. Además de triturar las levas de las flechas de leva como se muestra y describe, el aparato y método de ésta invención se puede utilizar para triturar los pasadores de los cigüeñales. Partiendo de la descripción anterior se podrá ver que se han proporcionado máquinas, métodos y procesos nuevos y novedosos para triturar. Se deberá entender que aunque se ha mostrado y descrito modalidades preferidas de la invención, que varias modificaciones se pueden hacer en detalles de estos sin apartarse del espíritu comprendido dentro de las siguientes reivindicaciones .