La came, qui est montée sur un arbre, est généralement entraînée par un moteur appliqué directement à l'arbre à cames ou relié par des poulies ou des engrenages.
Principes des dessins de cames
Introduction
Une came rotative, Fig. 18-1, est une pièce d'une machine qui transforme mécaniquement un mouvement cylindrique en mouvement rectiligne.
fig. 18-1. Cames
La came, qui
est montée sur un arbre, est généralement entraînée par un moteur appliqué
directement à l'arbre à cames ou relié par des poulies ou des engrenages.
Le but d'une came est de transmettre divers types de mouvement à d'autres parties d'une machine.
Les cames d'une machine à coudre des chaussures, par exemple, modifient la rotation de l'axe du moteur en une action irrégulière ou de haut en bas qui est nécessaire pour coudre le cuir. Les cames sont considérées comme le meilleur moyen de produire une grande variété de mouvements différents.
Pratiquement chaque came doit être conçue et fabriquée pour répondre à des exigences particulières. Les cames sont rarement achetées en tant qu'article de catalogue. En général, les cames sont fabriquées sur mesure. Ainsi, il est presque certain qu'un dessinateur de machines sera appelé à réaliser les dessins d'exécution d'une came.
Les cames sont utilisées sur
les machines linotypes, les moteurs à essence, les presses à imprimer, les
machines textiles, les machines à façonner les métaux, les machines à
chaussures, les machines à emboutir, les mécanismes d'alimentation des machines
de production et, en fait, sur pratiquement tous les types de machines
automatiques.
Comment fonctionnent les cames
Bien que chaque exemple de la Fig. 18-2 semble être assez différent, toutes les cames fonctionnent de manière similaire.
fig. 18-2. Exemples de cames couramment utilisées
Dans chaque
cas, lorsque la came est tournée ou tournée, une autre pièce en contact avec la
came, appelée suiveur, est déplacée soit vers la gauche et la droite, soit vers
le haut et le bas, soit vers l'intérieur et l'extérieur. Le suiveur est
généralement relié à d'autres pièces de la machine (non représentées sur la Fig.
18-2) pour accomplir l'action souhaitée.
La direction dans laquelle le suiveur se déplace dépend de la position du cadre qui fixe la came et le suiveur à la machine. Dans les Fig. 18-2 A à D, la came est constituée d'une plaque métallique de forme irrégulière.
Notez les différents types de
suiveurs illustrés. Dans ces exemples, lorsque la came tourne, le suiveur monte
et descend. Il est maintenu en contact avec le bord de la came soit par son
propre poids, soit par un ressort. Si le suiveur perd le contact avec la came,
il ne fonctionnera pas.
Dans la Fig. 18-2 E et F, des cames avec des
rainures sont représentées. Le suiveur ne peut pas perdre le contact avec les
cames de ce type, car le suiveur travaille dans la rainure et est maintenu en
place par la rainure.
Un suiveur qui est en contact avec une came d'extrémité cylindrique est représenté dans la Fig. 18-2G. Lorsque la came tourne, le suiveur est amené à se déplacer vers la gauche et vers la droite.
Plus la came tourne vite, plus le mouvement du suiveur est rapide. Le mouvement du suiveur provoqué par la rotation de la came est exactement le même pour chaque tour complet de la came. Le même principe est utilisé pour toutes les cames.
Conception des cames
Dans la plupart des entreprises, les ingénieurs ou les concepteurs préparent les schémas de conception des cames. Les schémas de conception peuvent inclure des spécifications pour la vitesse et l'accélération, les matériaux de came appropriés, les exigences d'usinage et le traitement thermique.
De plus, la conception du suiveur requis pour le système de came est élaborée. En principe, la conception et le dessin d'une came se déroulent en deux étapes.
étape 1
Élaboration du diagramme de déplacement, établissement du mouvement souhaité et conception de la came et du suiveur. L'ingénieur concepteur est généralement responsable de cette étape pour les mouvements compliqués.
étape 2
Préparation des dessins détaillés de la came et du suiveur de came. Le dessinateur de machines est responsable de cette étape.
Le diagramme de déplacement
Différents types de mouvement ou d'action peuvent être transférés au suiveur, en fonction de la forme et du type de came. La forme de la came est déterminée par le diagramme de déplacement qui est généralement réalisé avant que l'une des vues de la came ne soit dessinée.
Un diagramme de déplacement est une sorte de graphique qui montre le moment et la vitesse du suiveur pendant une rotation complète de la came.
Le terme diagramme de déplacement est utilisé car il montre la quantité de déplacement ou de déplacement du suiveur d'une position à une autre. Le diagramme de déplacement montre également la position ou le chemin du suiveur à une position donnée lorsque la came tourne.
La figure 18-3 montre un diagramme de déplacement. La longueur peut être dessinée à n'importe quelle taille pratique, mais elle doit représenter une rotation complète de 360° de la came. La longueur est espacée en degrés et représente le temps nécessaire à une révolution de la came.
La hauteur est espacée en pouces et est dessinée en taille réelle à une échelle précise. La hauteur représente la montée (déplacement) maximale ou totale du suiveur. Nous discuterons des différents espacements de la hauteur dans les paragraphes suivants.
La montée est la distance
totale sur laquelle le suiveur est déplacé (ou déplacé) à partir de la position
de départ sur un tour complet de la came.
À partir de la figure 18-3,
nous pouvons déterminer la position du suiveur à n'importe quel intervalle ou
période de la rotation de la came.
fig. 18-3. Un diagramme de déplacement
Le suiveur démarre à 0° et monte de 1 pouce en 90°, soit un quart de la rotation de la came ; à 180°, soit la moitié de la rotation de la came, sa montée est à un maximum de 2 pouces ; à 270°, soit les trois quarts de la rotation de la came, il tombe à 1 pouce ; et il revient finalement à son point de départ initial à 0°.
À partir de cette illustration graphique, nous pouvons déterminer le mouvement du suiveur à n'importe quelle période sur un tour complet de la came (360°).
Mouvements de came
Il existe trois types standard de mouvements de came couramment utilisés. Une connaissance pratique de chacun est importante. L'ingénieur concepteur décide du type de mouvement qu'il utilisera après avoir étudié les exigences de la machine utilisant la came.
Le diagramme de déplacement pour ce type de mouvement est ensuite réalisé et la forme et la taille de la came sont déterminées.
Mouvement uniforme
La figure .18-4A montre la moitié d'un diagramme de déplacement pour un mouvement uniforme.
fig. 18-4. Mouvement uniforme et uniforme modifié
Ce mouvement
est utilisé lorsque le mécanisme peut être conçu pour être suffisamment robuste
et rigide pour résister au choc transmis au suiveur en position de départ. Ici,
la vitesse est la même du début à la fin. L'action de la came est brutale et
abrupte.
Les ingénieurs évitent d'utiliser ce type de mouvement autant que possible, préférant la courbe illustrée à la figure 18-4B. Ici, les chocs aux positions de départ et d'arrêt ont été rendus moins brusques en utilisant une courbe de transition.
On dit qu'une came avec ce type de courbe a un mouvement uniforme modifié. La came fonctionne généralement à des vitesses relativement faibles. Certaines opérations de la machine nécessitent des cames comme celle-ci qui transmettent le mouvement aux pièces mobiles à une vitesse constante.
Mouvement harmonique simple
Ce mouvement, illustré à la figure 18-5, est utilisé lorsque l'uniformité du mouvement n'est pas particulièrement essentielle et lorsqu'un démarrage et un arrêt en douceur sont souhaités, comme dans les mécanismes d'alimentation. Il est également utilisé lorsque des vitesses élevées sont nécessaires.
Un tour de came produit une vitesse maximale à 90°, une vitesse nulle à 180°, une vitesse maximale à 270° et une vitesse nulle à 360° (0°). Un mouvement harmonique simple produit une action de suiveur douce et facile.
fig. 18-5. Mouvement harmonique
Mouvement constamment accéléré et décéléré
Le mouvement représenté sur la figure 18-6 se traduit par une augmentation et une diminution progressives de la vitesse. La moitié de la courbe de 0° à 90° est exactement l'inverse de la moitié de 90° à 180°. À aucun moment, la vitesse n'est uniforme. Il est considéré comme le plus régulier des trois mouvements.
La base du mouvement est la même que pour un corps en chute libre :
Un objet lâché d'un point élevé tomberait sur la terre avec une accélération constante. De la même manière qu'un corps en chute libre, la vitesse du suiveur de came augmente de quantités égales à des intervalles de temps égaux et diminue de quantités égales à des intervalles de temps égaux.
La vitesse du suiveur est la plus élevée à 90° et la plus faible au sommet de la courbe, 180°. La vitesse augmente inversement lors de la chute et atteint un maximum à 270°.
Combinaison de mouvements