{"id":3878,"date":"2026-04-14T09:04:06","date_gmt":"2026-04-14T07:04:06","guid":{"rendered":"https:\/\/madtools.it\/?p=3878"},"modified":"2026-04-14T09:04:08","modified_gmt":"2026-04-14T07:04:08","slug":"cames-pour-tours-multibroches-profil-materiaux-et-criteres-de-reconception","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/madtools.it\/fr\/cames-pour-tours-multibroches-profil-materiaux-et-criteres-de-reconception\/","title":{"rendered":"Cames pour tours multibroches\u00a0: profil, mat\u00e9riaux et crit\u00e8res de reconception"},"content":{"rendered":"\n

Comment la loi de mouvement, le mat\u00e9riau et le traitement thermique d\u2019une came<\/a><\/u><\/em><\/strong> d\u00e9terminent le temps de cycle, la dur\u00e9e de vie outil et la qualit\u00e9 de la pi\u00e8ce sur un tour multibroche m\u00e9canique.<\/p>\n\n\n\n


Le multiplicateur cach\u00e9 du temps de cycle<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Sur un tour multibroche \u00e0 cames \u2014 Gildemeister, Sch\u00fctte, Mori-Say, Wickman, Index \u2014 le temps de cycle est dict\u00e9 par le poste le plus lent. Si ce poste prend 0,3 seconde de plus que n\u00e9cessaire en raison d\u2019un raccord came mal con\u00e7u, sur un lot de 500\u202f000 pi\u00e8ces on perd plus de 40 heures de production. Ce n\u2019est pas la broche qui ralentit : c\u2019est le profil.<\/p>\n\n\n\n

Pourtant la came est souvent le dernier composant auquel on accorde une attention en conception. On la commande \u201ccomme la pr\u00e9c\u00e9dente\u201d, on reproduit un profil vieux de vingt ans, et les probl\u00e8mes \u2014 vibrations, usure, hors tol\u00e9rance \u2014 sont attribu\u00e9s \u00e0 d\u2019autres causes. Cet article remet les choses en ordre : lois de mouvement, mat\u00e9riaux, traitements thermiques et crit\u00e8res pour d\u00e9cider quand reconcevoir.<\/p>\n\n\n\n


Lois de mouvement\u00a0: ce qui change vraiment sur le profil<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

La loi de mouvement d\u00e9finit comment se d\u00e9place le suiveur (le chariot porte-outil) pendant la rotation de l\u2019arbre \u00e0 cames. Toutes les lois ne sont pas \u00e9quivalentes : chacune pr\u00e9sente un compromis diff\u00e9rent entre vitesse de pointe, acc\u00e9l\u00e9ration maximale et jerk (la d\u00e9riv\u00e9e de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration). Le jerk est le param\u00e8tre critique : un jerk infini g\u00e9n\u00e8re une impulsion de force instantan\u00e9e qui excite les vibrations dans la cha\u00eene cin\u00e9matique [1].<\/p>\n\n\n\n

La loi fondamentale de la conception des cames stipule que la position, la vitesse et l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration du suiveur doivent \u00eatre continues, et que le jerk doit \u00eatre fini. Si cette condition n\u2019est pas respect\u00e9e, le m\u00e9canisme produit des chocs, des vibrations, du bruit et une usure acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e [1][2].<\/p>\n\n\n\n

Le tableau suivant compare les lois de mouvement les plus utilis\u00e9es. Les coefficients Cv, Ca et Cj sont adimensionnels et permettent la comparaison directe \u00e0 course et angle de travail \u00e9gaux [2][3].<\/p>\n\n\n\n

Loi de mouvement<\/strong><\/td>Cv (vit. max)<\/strong><\/td>Ca (acc. max)<\/strong><\/td>Cj (jerk)<\/strong><\/td>Caract\u00e9ristique<\/strong><\/td><\/tr>
Cyclo\u00efdale<\/td>2,00<\/td>6,28<\/td>39,5<\/td>Jerk continu<\/td><\/tr>
Trap. modifi\u00e9e<\/td>2,00<\/td>4,89<\/td>61,4<\/td>Acc. la plus faible<\/td><\/tr>
Sinuso\u00efdale modifi\u00e9e<\/td>1,76<\/td>5,53<\/td>69,5<\/td>Vit. la plus faible<\/td><\/tr>
Harmonique simple<\/td>1,57<\/td>4,93<\/td>\u221e<\/td>Jerk infini aux extr\u00e9mit\u00e9s<\/td><\/tr>
Polynomiale 3-4-5<\/td>1,88<\/td>5,77<\/td>60,0<\/td>Bon compromis<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Tab. 1 \u2014 Valeurs caract\u00e9ristiques des principales lois de mouvement pour cames (dwell-to-dwell). Cv, Ca, Cj sont des coefficients adimensionnels normalis\u00e9s [2][3].<\/p>\n\n\n\n

En pratique : la cyclo\u00efdale est le choix le plus s\u00fbr pour les tours \u00e0 haute vitesse, car le jerk est continu et les vibrations r\u00e9siduelles en phase de repos sont minimales. La trap\u00e9zo\u00efdale modifi\u00e9e pr\u00e9sente l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de pointe la plus faible \u2014 utile lorsque la masse du train suiveur est \u00e9lev\u00e9e \u2014 mais le jerk discontinu peut g\u00e9n\u00e9rer des vibrations [2]. La sinuso\u00efdale modifi\u00e9e (Neklutin) offre la vitesse de pointe la plus faible mais le jerk le plus \u00e9lev\u00e9 : elle est courante dans les diviseurs mais risqu\u00e9e \u00e0 haute vitesse [3].<\/p>\n\n\n\n


Angle de pression\u00a0: la limite g\u00e9om\u00e9trique \u00e0 ne pas d\u00e9passer<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

L\u2019angle de pression \u03c6 est l\u2019angle entre la direction du mouvement du suiveur et la normale au profil de la came au point de contact. Il repr\u00e9sente l\u2019efficacit\u00e9 avec laquelle la came transmet le mouvement : lorsque \u03c6 = 0\u00b0, toute la force est utile au mouvement ; lorsque \u03c6 = 90\u00b0, le suiveur ne se d\u00e9place pas [1][4].<\/p>\n\n\n\n

Pour les suiveurs translatifs (chariots), la limite pratique est \u03c6 \u2264 30\u00b0. Pour les suiveurs oscillants sur bras, on accepte jusqu\u2019\u00e0 35\u00b0. Au-del\u00e0 de ces valeurs, le frottement augmente au point de risquer le grippage du guidage [4]. Si l\u2019angle de pression calcul\u00e9 d\u00e9passe la limite, les options sont au nombre de deux : augmenter le rayon du cercle de base (came plus grande) ou r\u00e9partir la course sur un arc de rotation plus grand [4].<\/p>\n\n\n\n

C\u2019est un point cl\u00e9 pour ceux qui reproduisent des cames \u201ccomme la pr\u00e9c\u00e9dente\u201d : si le profil d\u2019origine \u00e9tait en limite et que les guidages se sont usur\u00e9s entre-temps, l\u2019angle de pression effectif peut d\u00e9j\u00e0 d\u00e9passer le seuil critique.<\/p>\n\n\n\n


Mat\u00e9riaux et traitements thermiques\u00a0: choisir en fonction de la charge<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

La came travaille en conditions de contact cyclique sous charge : le m\u00e9canisme de d\u00e9faillance est la fatigue de contact (pitting), d\u00e9clench\u00e9e par des microfissures superficielles lorsque la contrainte hertzienne d\u00e9passe la limite du mat\u00e9riau [5][6]. Le choix du mat\u00e9riau et du traitement thermique d\u00e9termine la dur\u00e9e de vie de la came.<\/p>\n\n\n\n

Mat\u00e9riau<\/strong><\/td>Duret\u00e9 sup. (HRC)<\/strong><\/td>Traitement<\/strong><\/td>Cas d\u2019utilisation<\/strong><\/td>Limite<\/strong><\/td><\/tr>
C45 (1.0503)<\/td>50\u201355<\/td>Trempe par induction<\/td>Cames standard, s\u00e9ries moyennes<\/td>Profondeur de couche limit\u00e9e<\/td><\/tr>
16MnCr5 (1.7131)<\/td>58\u201362<\/td>C\u00e9mentation<\/td>Grandes s\u00e9ries, charges \u00e9lev\u00e9es<\/td>Distorsion apr\u00e8s trait.<\/td><\/tr>
42CrMo4 (1.7225)<\/td>50\u201356<\/td>Nitruration<\/td>Camme ad alta velocit\u00e0<\/td>Couche mince (0,3\u20130,5 mm)<\/td><\/tr>
100Cr6 (1.3505)<\/td>60\u201364<\/td>Trempe int\u00e9grale<\/td>Petites cames, forte usure<\/td>T\u00e9nacit\u00e9 limit\u00e9e<\/td><\/tr>
Fonte \u00e0 graphite sph\u00e9ro\u00efdal<\/td>45\u201355*<\/td>Trempe superficielle<\/td>Cames coul\u00e9es en grande s\u00e9rie<\/td>* Avec traitement local<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Tab. 2 \u2014 Mat\u00e9riaux et traitements thermiques pour cames de tours multibroches. Valeurs de duret\u00e9 d\u2019apr\u00e8s les sp\u00e9cifications de traitement standard [6][7][8].<\/p>\n\n\n\n

Le 16MnCr5 c\u00e9ment\u00e9 (EN 10084, W.Nr. 1.7131) est la r\u00e9f\u00e9rence pour les cames \u00e0 haute charge et grandes s\u00e9ries. La c\u00e9mentation \u00e0 880\u2013930 \u00b0C suivie d\u2019une trempe dans l\u2019huile produit une couche superficielle martensitique \u00e0 58\u201362 HRC, avec un noyau tenace \u00e0 30\u201335 HRC qui absorbe les chocs [7]. L\u2019\u00e9paisseur de la couche c\u00e9ment\u00e9e est typiquement de 0,5\u20131,2 mm [7].<\/p>\n\n\n\n

Le 42CrMo4 nitrur\u00e9 est l\u2019alternative lorsque la distorsion apr\u00e8s traitement est inacceptable : la nitruration s\u2019effectue \u00e0 des temp\u00e9ratures plus basses (500\u2013580 \u00b0C) et produit moins de d\u00e9formation, mais la couche dure est plus mince (0,3\u20130,5 mm) [8].<\/p>\n\n\n\n

Un aspect souvent n\u00e9glig\u00e9 : le suiveur (galet ou plateau) doit \u00eatre au moins 2 HRC plus dur que la came. Si la duret\u00e9 relative est correcte, le galet tend \u00e0 polir la surface de la came, en prolongeant sa dur\u00e9e de vie [5][6].<\/p>\n\n\n\n


Diagnostic\u00a0: quand la came est le probl\u00e8me<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Les probl\u00e8mes li\u00e9s aux cames se manifestent souvent comme des d\u00e9fauts sur la pi\u00e8ce ou comme une usure anormale de l\u2019outil, et sont attribu\u00e9s \u00e0 d\u2019autres causes. Le tableau de diagnostic suivant aide \u00e0 remonter jusqu\u2019\u00e0 la came comme origine du probl\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n

Sympt\u00f4me<\/strong><\/td>Cause probable<\/strong><\/td>Action corrective<\/strong><\/td><\/tr>
Vibrations en cours de course<\/td>Jerk infini aux raccords (loi harmonique simple) ou angle de pression > 30\u00b0<\/td>Passer \u00e0 la loi cyclo\u00efdale ou trap\u00e9zo\u00efdale modifi\u00e9e ; v\u00e9rifier le rayon de base<\/td><\/tr>
Usure acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e sur le flanc de la came<\/td>Duret\u00e9 superficielle insuffisante ou lubrification inad\u00e9quate<\/td>V\u00e9rifier HRC (min. 55 sur acier) ; contr\u00f4ler le d\u00e9bit d\u2019huile et le type de lubrifiant<\/td><\/tr>
Al\u00e9sage ovalis\u00e9 ou cote hors tol\u00e9rance<\/td>Jeu suiveur-came excessif ; profil us\u00e9 qui alt\u00e8re la course<\/td>Mesurer le profil au comparateur ; remplacer la came si \u00e9cart > 0,02 mm<\/td><\/tr>
Bruit m\u00e9tallique cyclique<\/td>Perte de contact suiveur-came (d\u00e9collement)<\/td>V\u00e9rifier le pr\u00e9chargement du ressort de rappel ; r\u00e9duire la vitesse ou l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de pointe<\/td><\/tr>
Pitting sur la surface de la came<\/td>Fatigue de contact (contrainte hertzienne au-del\u00e0 de la limite du mat\u00e9riau)<\/td>Reconcevoir les raccords pour r\u00e9duire le rayon de courbure minimal ; envisager un mat\u00e9riau plus dur<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Tab. 3 \u2014 Tableau de diagnostic sympt\u00f4me \u2192 cause \u2192 action pour les probl\u00e8mes li\u00e9s aux cames sur tours multibroches [1][5][6].<\/p>\n\n\n\n


Crit\u00e8res pour d\u00e9cider quand reconcevoir<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Remplacer une came us\u00e9e par une copie identique est le choix le plus rapide. Mais ce n\u2019est pas toujours le plus efficace. La reconception a du sens dans des situations sp\u00e9cifiques.<\/p>\n\n\n\n

Situation<\/strong><\/td>Action recommand\u00e9e<\/strong><\/td><\/tr>
Le temps de cycle du poste critique est le goulot d\u2019\u00e9tranglement et ne peut pas \u00eatre r\u00e9duit par le seul outil<\/td>Reconcevoir la came avec une loi de mouvement \u00e0 faible acc\u00e9l\u00e9ration (trap. modifi\u00e9e) pour r\u00e9duire la phase inactive<\/td><\/tr>
Les changements de produit fr\u00e9quents n\u00e9cessitent des courses diff\u00e9rentes<\/td>\u00c9valuer un jeu de cames d\u00e9di\u00e9es par familles de pi\u00e8ces ; comparer le co\u00fbt du jeu vs. le temps de changement<\/td><\/tr>
Vibrations persistantes malgr\u00e9 une maintenance correcte<\/td>Analyse du profil par relev\u00e9 au comparateur ; comparaison avec le profil th\u00e9orique ; reconception \u00e9ventuelle avec loi cyclo\u00efdale<\/td><\/tr>
Usure came < 50\u202f000 pi\u00e8ces<\/td>Le mat\u00e9riau ou le traitement n\u2019est pas adapt\u00e9 \u00e0 la charge ; envisager le passage au 16MnCr5 c\u00e9ment\u00e9 ou 42CrMo4 nitrur\u00e9<\/td><\/tr>
Passage du tour \u00e0 cames \u00e0 CNC avec maintien de certains postes m\u00e9caniques<\/td>Reconcevoir les cames restantes en int\u00e9grant les nouveaux param\u00e8tres de coupe optimis\u00e9s pour les outils mis \u00e0 jour<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Tab. 4 \u2014 Crit\u00e8res de d\u00e9cision pour la reconception des cames sur tours multibroches.<\/p>\n\n\n\n

La reconception part toujours d\u2019un relev\u00e9 du profil existant (comparateur ou machine de mesure) et d\u2019une analyse du diagramme course-angle. Comparer le profil r\u00e9el avec le profil th\u00e9orique permet de quantifier l\u2019usure et de d\u00e9cider si le simple remplacement est suffisant ou s\u2019il faut intervenir sur la loi de mouvement, le mat\u00e9riau ou les deux.<\/p>\n\n\n\n


Conclusions<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Trois choses \u00e0 emporter \u00e0 l\u2019atelier lundi matin. Premi\u00e8rement : si vous avez des vibrations r\u00e9currentes sur un poste, v\u00e9rifiez la loi de mouvement de la came avant de remplacer l\u2019outil \u2014 un profil \u00e0 jerk infini (harmonique simple) est souvent le coupable cach\u00e9. Deuxi\u00e8mement : une came en C45 tremp\u00e9e par induction avec une duret\u00e9 inf\u00e9rieure \u00e0 55 HRC sur un cycle de centaines de milliers de pi\u00e8ces est sous-dimensionn\u00e9e \u2014 envisagez le passage au 16MnCr5 c\u00e9ment\u00e9. Troisi\u00e8mement : quand le temps de cycle du poste critique ne baisse plus, la came est le premier endroit o\u00f9 chercher de la marge, pas le dernier.<\/p>\n\n\n\n

MadTools con\u00e7oit et fabrique des cames standard et sur plan pour tours multibroches Gildemeister, Sch\u00fctte, Mori-Say, Wickman et Index. Le bureau de 5 concepteurs analyse le cycle de travail, d\u00e9finit la loi de mouvement optimale et s\u00e9lectionne le mat\u00e9riau et le traitement en fonction de la charge et de la dur\u00e9e de vie requise.<\/p>\n\n\n\n


Sources et r\u00e9f\u00e9rences<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

[1] R.L. Norton, Cam Design and Manufacturing Handbook, Industrial Press, 2009. Chap. 8\u201310 : lois de mouvement, dynamique et vibrations.<\/p>\n\n\n\n

[2] Nolte NC-Kurventechnik, \u201cMotion Laws for Cam Gears and Servo Drives\u201d \u2014 tableau des valeurs caract\u00e9ristiques Cv, Ca, Cj pour les lois de mouvement normalis\u00e9es. nolte-nc-kurventechnik.de<\/p>\n\n\n\n

[3] H. Qiu et al., \u201cDesign and analysis of high-speed cam mechanism using Fourier series\u201d, Mechanism and Machine Theory, Vol. 104, 2016, pp. 118\u2013129. ScienceDirect.<\/p>\n\n\n\n

[4] R.L. Norton, Design of Machinery, McGraw-Hill, 2020. Chap. 7 : angle de pression et dimensionnement du cercle de base.<\/p>\n\n\n\n

[5] P. Fol\u0119ga et al., \u201cImpact of the cam and follower cooperation and of lubrication on wear\u201d, Archives of Materials Science and Engineering, Vol. 58(2), 2012, pp. 211\u2013218.<\/p>\n\n\n\n

[6] ISO 6336 Part 5 \u2014 Limite de r\u00e9sistance au contact pour aciers avec diff\u00e9rents traitements thermiques. Tableau des contraintes de contact admissibles pour c\u00e9mentation, nitruration et trempe.<\/p>\n\n\n\n

[7] EN 10084:2008 \u2014 Aciers de c\u00e9mentation : 16MnCr5 (1.7131). Duret\u00e9 superficielle apr\u00e8s c\u00e9mentation et trempe : 58\u201362 HRC ; profondeur de couche : 0,5\u20131,2 mm.<\/p>\n\n\n\n

[8] M. Yang, H. You, R.D. Sisson, \u201cNitriding and Ferritic Nitrocarburizing of Quenched and Tempered Steels\u201d, Proc. HT2021, ASM International, 2021.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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