DE19955818A1 - Verfahren zum Schleifen der Zugoberfläche einer halbringförmigen Scheibe eines stufenlosen Getriebes - Google Patents
Verfahren zum Schleifen der Zugoberfläche einer halbringförmigen Scheibe eines stufenlosen GetriebesInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Schleifen einer Zugoberfläche einer halbringförmigen CVT-Scheibe wird eine Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus zur Verfügung gestellt, welcher die halbringförmige CVT-Scheibe haltert, die eine vorbestimmte Bearbeitungstoleranz aufweist, und mit einem Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe versehen ist. Das Schleifen mit der Schleifmaschine wird in einem Zustand durchgeführt, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das andere Teil geneigt angeordnet ist. Ein Schneidwinkel, der jenen Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, wird so eingestellt, daß er im Bereich von +- 15 DEG in Bezug auf jenen Winkel liegt, bei welchem eine erste Schneidvergrößerung zum Zeitpunkt der Berührung des Werkzeugs mit einer Außenumfangsposition der Zugoberfläche im wesentlichen gleich einer zweiten Schneidvergrößerung zum Zeitpunkt der Berührung des Werkzeugs mit einer Innenumfangsposition der Zugoberfläche ist, wobei sowohl die erste als auch die zweite Schneidvergrößerung ein Verhältnis einer anscheinenden Bearbeitungstoleranz zur vorgegebenen Bearbeitungstoleranz ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Schleifen der Zugoberfläche einer halbringförmigen Scheibe
eines stufenlosen (kontinuierlich variablen) Getriebes (CVT).
Bislang wurde die Zugoberfläche einer halbringförmigen
CVT-Scheibe, die in einem stufenlosen Getriebe eines
Fahrzeugs verwendet wurde, mit einer Schleifmaschine
bearbeitet oder geschliffen.
Die für einen derartigen Schleifvorgang eingesetzte
Schleifmaschine umfaßt eine zylindrische Schleifscheibe des
ebenen Typs und eine Schleifmaschine des Winkeltyps. In der
ebenen Schleifmaschine wird ein Schwenkwinkel θ1 auf 90°
eingestellt, und in der Schleifmaschine des Winkeltyps wird
ein Schwenkwinkel θ1 auf 60° eingestellt; weiterhin ist ein
Schleifstein, der auf der Drehwelle der Schleifmaschine
angebracht ist, gleitbeweglich so angeordnet, daß er in einer
Richtung senkrecht zur Drehwelle des Schleifsteins
(θ1 = 90° oder in einem Winkel (θ1 = 60°) eine
Schneidbearbeitung vornehmen kann.
In der Schleifmaschine wird ein zu schleifendes Werkstück auf
einem XY-Tisch gehaltert. Der XY-Tisch hat nicht nur die
Funktion eines X-Tisches, um eine Gleitverschiebung des
Werkstücks in Richtung X durchzuführen, sondern ebenfalls die
Funktion eines Y-Tisches, um eine Gleitverschiebung des
Werkstücks in Richtung Y durchzuführen. Die X-Richtung ist
die Gleitrichtung des Werkstücks in Richtung von dessen
Durchmesser, wogegen die Y-Richtung die Gleitrichtung des
Werkstücks in Richtung von dessen Drehachse ist.
Um sowohl die Funktionen des X-Tisches als auch des Y-Tisches
in Bezug auf die obere Oberfläche des XY-Tisches ausführen zu
können, sind zwei Bauelemente, die jeweils ihre Funktion
erfüllen müssen, übereinandergestapelt in zwei Schichten
vorgesehen, und sind jeweils einer Spindel auf der Seite des
XY-Tisches überlagert.
Als anderes Bauteil als der XY-Tisch wurde von den
vorliegenden Anmeldern ein Tisch zum Haltern eines Werkstücks
vorgeschlagen, der bei einer Schleifmaschine als Schwenktisch
ausgebildet ist, der eine Gleitbewegung in Richtung senkrecht
zur Schneidrichtung eines Schleifsteins durchführen kann
(Japanische Veröffentlichung (Heisei) eines ungeprüften
Patents Nr. 11-226870).
Bei den voranstehend geschilderten, herkömmlichen
Schleifmaschinen tritt die Schwierigkeit auf, daß die
tatsächliche Bearbeitungstoleranz und eine anscheinende
Bearbeitungstoleranz voneinander verschieden sind. Weiterhin
tritt ein weiteres Problem in Bezug auf einen
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser auf. Wenn nämlich, wie
in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, ein Schleifstein 26
gegen die Schleifoberfläche (also die zu schleifende
Oberfläche) eines Werkstücks 28 anstößt, und die tatsächliche
Bearbeitungstoleranz mit t bezeichnet wird, dann geltenden
folgende Beziehungen zwischen der tatsächlichen
Bearbeitungstoleranz t und der anscheinenden
Bearbeitungstoleranz t' (also einer Entfernung, über welche
der Schleifstein 26 von außerhalb der Bearbeitungstoleranz zu
einer Zugoberfläche vorgeschoben wird, bis diese
fertiggestellt ist):
t = t' x cos (θ1 + ω1) Ausdruck 1
hierbei ist θ1: Spindelschwenkwinkel (ein Winkel, der
zwischen einer Richtung, die entlang der Schneidrichtung des
Schleifsteins 26 verläuft, und einer Richtung gebildet wird,
die parallel zur Montageoberfläche des Werkstücks 28
verläuft), und
ω1: Arcsin ((ϕ - pcd)/(r - t)) Ausdruck 2
Hierbei bezeichnet pcd einen Radius, der vom Zentrum einer
gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der CVT-Scheibe
ausgeht, wenn sie fertiggestellt ist, und sich bis zum
Zentrum des Werkstücks 28 erstreckt (PCD bezeichnet den
Durchmesser von pcd), ϕ bezeichnet den Außenumfangsradius des
Werkstücks 28, und r bezeichnet den Radius der gekrümmten
Oberfläche der Zugoberfläche der CVT-Scheibe, wenn sie
fertiggestellt ist.
Weiterhin gelten, wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt, wenn
der Schleifstein 26 an der Innenseite gegen die
Schleifoberfläche des Werkstücks anstößt, folgende
Beziehungen zwischen der tatsächlichen Bearbeitungstoleranz t
und der anscheinenden Bearbeitungstoleranz t':
t = t' x cos (π/2 - θ1 - ω2) Ausdruck 3
ω2: Arcsin ((h1 - h2)/(r - t)) Ausdruck 4
Hierbei bezeichnet h1 eine Höhe, die von der Bodenoberfläche
des Werkstücks 28 zum Zentrum der gekrümmten Oberfläche der
Zugoberfläche der CVT-Scheibe verläuft, wenn sie
fertiggestellt ist, und bezeichnet h2 die Abmessung der Höhe
des Werkstücks 28.
Wie aus den voranstehend angegebenen Ausdrücken deutlich
wird, tritt in beiden Fällen, in welchen der Schleifstein 26
an der Außenseite bzw. Innenseite gegen die Schleifoberfläche
des Werkstücks 28 anstößt, eine Schneidvergrößerung t'/t auf,
mit einem Wert größer als 1, was bedeutet, daß die
anscheinende Bearbeitungstoleranz größer als die tatsächliche
Bearbeitungstoleranz ist, woraus sich die Schwierigkeit
ergibt, daß die Schneidbearbeitungszeit des Schleifsteins 26
lang wird.
Weiterhin muß, wenn der Schwenkwinkel größer gewählt wird,
der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser entsprechend
verringert werden. Anderenfalls tritt eine Beeinflussung am
Außenumfangsabschnitt der Scheibe in Bezug auf den
Schleifstein auf, und daher wird der Außenumfangsabschnitt
der Scheibe nicht durch lineare Berührung geschliffen,
sondern wird das Werkstück 28 mit anliegender Oberfläche
geschliffen, was zu einer matt geschliffenen Form führt.
Wenn der Schleifvorgang des Werkstücks 28 von dem
Schleifstein 26 durchgeführt wird, wird daher die
Außenabmessung des Schleifsteins 26 infolge des Schleifens
des Werkstücks 28 klein. Wenn der Schleifsteindurchmesser,
der eingesetzt werden kann, klein ist, muß daher eine
Spindel, auf welcher der Schleifstein 26 angebracht ist, mit
hoher Geschwindigkeit gedreht werden, um die erforderliche
Schleifsteinumfangsgeschwindigkeit sicherzustellen. In diesem
Fall wird der Durchmesser der Welle der Spindel geringer,
entsprechend den Abmessungen des kleinen
Schleifsteindurchmessers, was zu einer geringeren Steifigkeit
der Spindelwelle führt. Wird daher der Schleifstein 26 mit
hoher Geschwindigkeit gedreht, um den Schleif- oder
Bearbeitungswirkungsgrad zu erhöhen, dann besteht die
Befürchtung, daß die mangelnde Steifigkeit der Spindelwelle
zu Unsicherheiten führt. Dieses Problem tritt nicht nur in
jenem Fall auf, in welchem der Schleifsteindurchmesser
infolge des Einsatzes verkleinert wird, sondern auch in einem
Fall, in welchem der Durchmesser des Schleifsteins 26 vorher
klein gewählt wird.
Weiterhin ist in einem Fall, in welchem der Durchmesser des
Schleifsteins 26 von vornherein klein gewählt wird, der
Einsatzbereich des Schleifsteins 26 klein, und daher nimmt
die Häufigkeit des Austauschens des Schleifsteins 26 zu.
Hierdurch wird mehr Zeit für den Ersatz des Schleifsteins 26
erforderlich, was die Betriebszeit der Schleifmaschine
verringert. Daher kann der Herstellungswirkungsgrad des
Werkstücks 28 nicht erhöht werden, was einen Nachteil in
Bezug auf den Bearbeitungs- oder Schleifzyklus darstellt.
Wenn der verwendete Schleifsteindurchmesser klein ist, ist
darüber hinaus die Anzahl an Schleifkörnern der
Schleifsteinoberfläche, die tatsächlich bei dem Bearbeitungs-
oder Schleifvorgang eingesetzt wird, klein. Dies verringert
das Intervall, in welchem der zugesetzte Schleifstein
abgerichtet werden muß, was ebenfalls zu einem Nachteil in
Bezug auf den Bearbeitungs- oder Schleifzyklus führt.
Darüber hinaus ist es in einem Fall, in welchem ein
eingesetzter Schleifsteindurchmesser kleiner oder gleich
einem vorgegebenen Wert ist, schwierig, eine Schleifmaschine
zu konstruieren. Eine Stütze zum Umgreifen der Spindel und
eine Schleifsteinbasis zum Haltern der Stütze auf dieser
müssen nämlich eine Masse und Abmessungen haben, die größere
oder gleich einem vorgegebenen Wert sind, unabhängig von dem
Schleifsteindurchmesser, und daher ist es schwierig, eine
Schleifmaschine zu konstruieren, bei welcher nur der
Schleifsteindurchmesser klein ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die Nachteile
auszuschalten, die bei dem voranstehend geschilderten,
herkömmlichen Verfahren zum Schleifen der Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe auftreten. Ein Vorteil der
Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines
Verfahrens zum Schleifen der Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe, bei welchem die Scheibe
innerhalb des ordnungsgemäßen Bereiches von
Spindelschwenkwinkeln geschliffen oder bearbeitet werden
kann, und der Durchmesser eines Schleifsteins größer oder
gleich einem vorgegebenen Wert gewählt wird.
Um den voranstehend geschilderten Vorteil zu erreichen wird
gemäß der ersten Zielrichtung der Erfindung ein Verfahren zum
Schleifen einer Zugoberfläche einer halbringförmigen
CVT-Scheibe zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte
umfaßt:
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, der die halbringförmige CVT-Scheibe haltert, die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das entsprechende andere Teil geneigt angeordnet ist; und
Einstellung eines Schneidwinkels, der ein Winkel ist, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet werden soll, auf den Bereich von ± 15° in Bezug auf den Winkel, bei welchem eine erste Schneidvergrößerung zu dem Zeitpunkt, an welchem das Werkzeug in Berührung mit einer Außenumfangsposition der Zugoberfläche gelangt, im wesentlichen gleich einer zweiten Schneidvergrößerung zu dem Zeitpunkt ist, an welchem das Werkzeug eine Innenumfangsposition der Zugoberfläche berührt, wobei sowohl die erste als auch die zweite Schneidvergrößerung ein Verhältnis einer anscheinenden Bearbeitungstoleranz zu der vorgegebenen Bearbeitungstoleranz darstellt.
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, der die halbringförmige CVT-Scheibe haltert, die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das entsprechende andere Teil geneigt angeordnet ist; und
Einstellung eines Schneidwinkels, der ein Winkel ist, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet werden soll, auf den Bereich von ± 15° in Bezug auf den Winkel, bei welchem eine erste Schneidvergrößerung zu dem Zeitpunkt, an welchem das Werkzeug in Berührung mit einer Außenumfangsposition der Zugoberfläche gelangt, im wesentlichen gleich einer zweiten Schneidvergrößerung zu dem Zeitpunkt ist, an welchem das Werkzeug eine Innenumfangsposition der Zugoberfläche berührt, wobei sowohl die erste als auch die zweite Schneidvergrößerung ein Verhältnis einer anscheinenden Bearbeitungstoleranz zu der vorgegebenen Bearbeitungstoleranz darstellt.
Bei der ersten Zielrichtung der Erfindung wird, da der
Schneidwinkel des Werkzeugs auf den Bereich von ± 15° in
Bezug auf den Winkel eingestellt wird, der zur kleinsten
Schneidvergrößerung führt, die anscheinende
Schneidvergrößerung nicht sehr groß, sondern kann so
gesteuert werden, daß sie innerhalb eines kleinen Bereiches
liegt. Dies ermöglicht es, die Schleifbearbeitungszeit zu
verkürzen.
Gemäß der zweiten Zielrichtung der Erfindung wird ein
Verfahren zum Schleifen einer Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe mit folgenden Schritten zur
Verfügung gestellt:
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Haltemechanismus, der die halbringförmige CVT-Scheibe haltert, die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und mit einem Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe versehen ist, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in dem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel zum betreffenden anderen Teil geneigt angeordnet ist; und
Einstellung eines Schwenkwinkels, der ein Winkel ist, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll, auf solche Weise, daß eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, der einen Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger beträgt.
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Haltemechanismus, der die halbringförmige CVT-Scheibe haltert, die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und mit einem Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe versehen ist, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in dem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel zum betreffenden anderen Teil geneigt angeordnet ist; und
Einstellung eines Schwenkwinkels, der ein Winkel ist, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll, auf solche Weise, daß eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, der einen Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger beträgt.
Infolge der zweiten Zielrichtung der Erfindung ist es
möglich, da Winkeldifferenzen zwischen den Schwenk- und
Schneidwinkeln des Werkzeugs individuell auf 15° oder
weniger eingestellt werden können, den Schwenkwinkel des
Werkzeugs auszuwählen, der zu einem großen
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser führt. Da die
voranstehend angegebenen Winkeldifferenzen kleiner oder
gleich 15° sind, kann verhindert werden, daß die auf das
Werkzeug einwirkende Belastung in dessen Axialdruckrichtung
groß wird, wodurch der Nachteil verhindert werden kann, daß
eine derartige Axialdruckbelastung auf das Werkzeug einwirkt,
daß ein Bruch des Werkzeugs auftritt, oder die
Schleifexaktheit des Werkzeugs beeinträchtigt wird.
Wenn der Schneid- und der Schwenkwinkel ordnungsgemäß
eingestellt werden, kann in diesem Fall die Verträglichkeit
zwischen der Schneidvergrößerung und dem Werkzeugdurchmesser
sichergestellt werden. Dies führt dazu, daß die
Schleifbearbeitungsleistung des Werkzeugs wesentlich erhöht
werden kann.
Gemäß der dritten Zielrichtung der Erfindung wird ein
Verfahren zum Schleifen einer Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe zur Verfügung gestellt, welches
folgende Schritte umfaßt:
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Haltemechanismus, der die halbringförmige CVT-Scheibe haltert, die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und mit einem Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe versehen ist, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das betreffende andere Teil geneigt angeordnet ist;
Festlegung des Maximaldurchmessers des Werkzeugs im Bereich von dem 0,9-Fachen bis zum 0,5-Fachen eines Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, wobei der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser aus einer Abmessung zwischen dem Krümmungszentrum einer gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der halbringförmigen CVT-Scheibe und dem Drehzentrum der halbringförmigen CVT-Scheibe berechnet wird, der Abmessung des Krümmungsradius der Zugoberfläche, der Abmessung des Außenumfangsdurchmessers der Zugoberfläche, und einem Schwenkwinkel, der einen Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll; und
Einstellung des Schwenkwinkels auf solche Weise, daß eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, der einen Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger beträgt.
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Haltemechanismus, der die halbringförmige CVT-Scheibe haltert, die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und mit einem Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe versehen ist, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das betreffende andere Teil geneigt angeordnet ist;
Festlegung des Maximaldurchmessers des Werkzeugs im Bereich von dem 0,9-Fachen bis zum 0,5-Fachen eines Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, wobei der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser aus einer Abmessung zwischen dem Krümmungszentrum einer gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der halbringförmigen CVT-Scheibe und dem Drehzentrum der halbringförmigen CVT-Scheibe berechnet wird, der Abmessung des Krümmungsradius der Zugoberfläche, der Abmessung des Außenumfangsdurchmessers der Zugoberfläche, und einem Schwenkwinkel, der einen Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll; und
Einstellung des Schwenkwinkels auf solche Weise, daß eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, der einen Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe ausgebildet werden soll, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger beträgt.
Gemäß der dritten Zielrichtung der Erfindung kann, da der
Beeinflussungsdurchmesser des Werkzeugs aus dem Schwenkwinkel
und den Abmessungen des Werkstücks erhalten wird, und der
Durchmesser des Werkzeugs auf dem Bereich zwischen dem
0,9-Fachen und dem 0,5-Fachen des
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers eingestellt ist, der
Durchmesser des tatsächlich einzusetzenden Werkzeugs
innerhalb des zulässigen Bereichs in dieser Hinsicht am
größten gewählt werden. Dies ermöglicht es, die
Schleifbearbeitungszeit zu verkürzen, und sorgt für einen
ordnungsgemäßen Schleifvorgang, wodurch der Wirkungsgrad des
Schleifvorgangs und dessen Genauigkeit verbessert wird.
Weiterhin kann der Schleifvorgang auf solche Weise
durchgeführt werden, daß Faktoren ausgeschaltet werden,
welche eine schlechte Oberflächenqualität hervorrufen,
beispielsweise eine matte Oberfläche, und werden Vorgänge wie
ein erneutes Schleifen und dergleichen entbehrlich.
Da ein ausreichender Nutzungsbereich des Werkzeugs
sichergestellt werden kann, ist es darüber hinaus möglich,
die Häufigkeiten des Abrichtens und Ersetzens des Werkzeugs
zu verringern. Hierdurch kann das Verhältnis der Zeit für den
tatsächlichen Schleifvorgang zum gesamten Schleifvorgang
erhöht werden, so daß die Schleifleistung der Schleifmaschine
verbessert werden kann.
Die vorliegende Anmeldung betrifft jenen Gegenstand, der in
den japanischen Patentanmeldungen Nr. Hei 10-122294,
eingereicht am 01. Mai 1998, und Nr. Hei 11-011676,
eingereicht am 20. Januar 1999, enthalten ist, und die
ausdrücklich durch Bezugnahme insgesamt in die vorliegende
Anmeldung eingeschlossen werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Aufbaus einer
Schleifmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 2A und 2B einen Zustand, in welchem ein Schleifstein
und eine halbringförmige CVT-Scheibe gemäß der
ersten Ausführungsform an der Außenseite aneinander
anstoßen; hierbei ist Fig. 2A eine Ansicht eines
gedachten Zustands, in welchem der Schleifstein und
die halbringförmige CVT-Scheibe an der Außenseite
aneinander anstoßen, und ist Fig. 2B eine
vergrößerte Ansicht der außen anstoßenden
Abschnitte des Schleifsteins und der
halbringförmigen CVT-Scheibe;
Fig. 3A und 3B einen Zustand, in welchem ein Schleifstein
und eine halbringförmige CVT-Scheibe gemäß der
ersten Ausführungsform innen aneinander anstoßen;
hierbei ist Fig. 3A die Ansicht eines gedachten
Zustands, in welchem der Schleifstein und die
halbringförmige CVT-Scheibe innen aneinander
anstoßen, und ist Fig. 3B eine vergrößerte Ansicht
der innen anstoßenden Abschnitte des Schleifsteins
und der halbringförmigen CVT-Scheibe;
Fig. 4A und 4B die Beziehungen der Abmessungen zwischen
einem Schleifstein und einem Werkstück gemäß der
ersten Ausführungsform, die jeweils durch eine
Position D hindurchgehen; hierbei ist Fig. 4A eine
schematische Ansicht, welche einen Zustand zeigt,
in welchem der Schleifstein und eine
halbringförmige CVT-Scheibe miteinander an der
Position D in Berührung stehen, und ist Fig. 4B
eine vergrößerte Ansicht des Nachbarabschnitts der
Position D;
Fig. 5A und 5B die Beziehungen der Abmessungen zwischen
einem Schleifstein und einem Werkstück gemäß der
ersten Ausführungsform, die jeweils durch eine
Position D hindurchgehen; hierbei ist Fig. 5A eine
Ansicht der Abmessungsbeziehungen des
Nachbarabschnitts der Position D in Aufsicht auf
den Schleifstein, und ist Fig. 5B eine Darstellung
des Berührungszustandes des Schleifsteins an der
Position D;
Fig. 6 ein Diagramm der Beziehungen zwischen
Schneidvergrößerungen 1 und 2, dem
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser und dem
Spindelschwenkwinkel θ1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform;
Fig. 7 eine Seitenansicht des Aufbaus einer
Schleifmaschine gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 8 eine Darstellung der Beziehung zwischen einem
Schneidwinkel θ2 und einem Schwenkwinkel θ1, wenn
ein Werkstück mit einem Schleifstein gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung geschliffen
wird;
Fig. 9A und 9B Ansichten eines Schleifsteins und eines
Werkstücks gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei
ein Zustand dargestellt ist, in welchem sie außen
aneinander anstoßen;
Fig. 10A und 10B Ansichten eines Schleifsteins und eines
Werkstücks gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei
ein Zustand dargestellt ist, in welchem sie innen
aneinander anstoßen;
Fig. 11 eine Ansicht eines Schleifsteins und eines
Werkstücks gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei
ein Zustand dargestellt ist, in welchem sie
gleichzeitig innen und außen aneinander anstoßen;
Fig. 12 ein Diagramm, in welchem die
Beeinflussungsbeziehungen zwischen dem Schleifstein
und dem Werkstück gemäß der zweiten Ausführungsform
dargestellt sind;
Fig. 13 ein Diagramm, in welchem die Beziehungen zwischen
Schneidwinkeln, Schneidvergrößerungen,
Schwenkwinkeln und
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessern bei einem
Teststück Nr. 3 gemäß der zweiten Ausführungsform
gezeigt sind; und
Fig. 14 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehungen
zwischen Schneidwinkeln, Schneidvergrößerungen,
Schwenkwinkeln und
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessern in einem
Teststück Nr. 4 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform
eines Verfahrens zum Schleifen der Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe gemäß der Erfindung, unter
Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7.
Hierbei zeigt Fig. 7 eine Schleifmaschine, in welcher ein
Schwenkwinkel θ1 (der gleich einem Schneidwinkel θ2
eingestellt ist, der nachstehend noch genauer erläutert wird)
auf einen vorgegebenen Winkel θ1 eingestellt ist (wobei θ1 im
Bereich von 15 bis 40° liegt).
Im einzelnen weist eine in Fig. 1 dargestellte
Schleifmaschine 20 einen Schleifmechanismus
(Bearbeitungsmechanismus) 21 und einen Antriebsmechanismus
(Haltemechanismus) 22 auf. Der Schleifmechanismus 21 umfaßt
einen Schneidtisch 23, wobei der Schneidtisch 23 so
ausgebildet ist, daß er verbunden mit einem Servomotor 25
betrieben werden kann, der als eine erste Antriebsvorrichtung
dient, und über eine Kugelumlaufspindel 24 einwirkt. Der
Servomotor 25 ist an einer festen Position angeordnet.
Wenn daher der Servomotor 25 im Betrieb ist und gedreht wird,
wird der Schneidtisch 23 in Vertikalrichtung angetrieben (die
nachstehend als die Richtung X bezeichnet wird).
Innerhalb des Schneidtisches 23 ist ein Antriebsmotor (nicht
dargestellt) vorgesehen, der dazu eingesetzt wird, einen
Schleifstein (Werkzeug) 26 anzutreiben und zu drehen; die vom
Antriebsmotor erzeugte Antriebskraft wird daher über eine
Schleifsteinspindel 27 auf den Schleifstein 26 übertragen, um
diesen hierdurch anzutreiben und zu drehen. Am Vorderende der
Schleifsteinspindel 27 ist eine Werkzeughalterungsbasis 27a
angeordnet, die zum Haltern des Schleifsteins 26 verwendet
wird.
Der Schleifstein 26 ist kurvenförmig ausgebildet, und weist
einen Radius auf, welcher der Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe 28 entspricht (die nachstehend
als Werkstück 28 bezeichnet wird), an welcher der
Schleifvorgang der Außenumfangsseitenschleifoberfläche endet,
um hierdurch ein fertiggestelltes Erzeugnis bzw. eine
fertiggestellte Scheibe zu erzeugen. Da eine
Bearbeitungstoleranz in Bezug auf das Werkstück 28 vorhanden
ist, bevor dieses geschliffen wird, ist der Radius der zu
schleifenden Oberfläche des Werkstücks 28 kleiner als der
Durchmesser der Außenumfangsseitenschleifoberfläche des
Schleifsteins 26.
Hierbei ist es erforderlich, daß das zu schleifende Werkstück
28 dadurch fixiert wird, durch Aufspannen an einem
Kreuzschlitten 29, und danach das Werkstück 28 bewegt wird,
während es geschliffen wird. Um diese Operation
durchzuführen, ist der Antriebsmechanismus 22 vorgesehen. Der
Antriebsmechanismus 22 weist eine Basis 30 auf, die als
Arbeitsspindeltisch dient, wobei die Basis 30 einen
Schwenktisch 31 aufweist. Infolge dieser Anordnung kann der
Neigungswinkel des Kreuzschlittens 29 auf dem Schwenktisch 31
in Bezug auf die Basis 30 eingestellt werden.
Weiterhin ist im Inneren des Schwenktisches 31 eine
Schwenkführung 32 angeordnet, die dazu eingesetzt wird, einen
regelmäßigen Schwenkvorgang durchzuführen. Die Schwenkführung
32 weist beispielsweise die Form einer Nut auf, und hat die
Aufgabe, den Antrieb und das Verschwenken des Schwenktisches
31 zu führen, um hierdurch den Neigungswinkeleinstellvorgang
des Schwenktisches 31 in Bezug auf die Schneidachse des
Schleifsteins 26 zu begrenzen.
Weiterhin ist im Inneren des Schwenktisches 31 eine (nicht
gezeigte) Arbeitsspindel vorgesehen, und daher kann der
Schwenktisch 31 durch die Arbeitsspindel angetrieben und um
seine Drehwelle gedreht werden.
Das Werkstück 28, das an dem Kreuzschlitten 29 befestigt ist,
ist so ausgebildet, daß seine Drehachse B ordnungsgemäß
gedreht und auf einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die
Schneidachse A des Schleifsteins 26 eingestellt werden kann,
und darüber hinaus ist, damit, das Werkstück 28 der Neigung
einer Drehachse B entspricht, das Werkstück 28 so angebracht,
daß seine Zentrumsachse mit der Drehachse B übereinstimmt.
Die Basis 30 mit dem voranstehend geschilderten Schwenktisch
31 ist mit einem Servomotor 33 verbunden, der als zweite
Antriebsvorrichtung dient. Der Servomotor 33 kann die Basis
30 in einer Richtung antreiben, die sich im rechten Winkel
mit der Schneiddrehachse A schneidet, und parallel zur
Schleifsteinspindel 27 verläuft (was nachstehend als Richtung
Y bezeichnet wird).
Jeder der beiden Servomotoren 25 und 33 ist mit seiner
zugehörigen Antriebsschaltung 40 bzw. 41 verbunden, wobei die
beiden Antriebsschaltungen 40 und 41 beide mit einer Einheit
42 für numerische Steuerung verbunden sind. In die numerische
Steuereinheit 42 werden beispielsweise Bezugsformstückdaten
in Bezug auf die Form des Werkstücks 28 nach dessen
Fertigstellung eingegeben, die aktuellen Abmessungen des
Werkstücks 28 und dergleichen; und die numerische
Steuereinheit 42 legt das Ausmaß der Bearbeitung bzw. des
Schleifens des Werkstücks 28 entsprechend den auf diese Art
und Weise eingegebenen Datenwerten fest.
Die beiden Antriebsschaltungen 40, 41 und die numerische
Steuereinheit 42 arbeiten so zusammen, daß sie eine
Positionssteuer- und Korrekturvorrichtung ausbilden.
Entsprechend dem Ausmaß der Bearbeitung oder des Schleifens
des Werkstückes 28, das in der numerischen Steuereinheit 42
berechnet wurde, gibt daher die numerische Steuereinheit 42
einen Steuerbefehl an die beiden Antriebsschaltungen 40 und
41 aus, und in Reaktion auf diesen Steuerbefehl steuern die
beiden Antriebsschaltungen 40 und 41 jeweils die Ströme, die
in ihren zugeordneten Servomotoren 25 und 33 fließen dürfen.
Dies führt dazu, daß nicht nur die Bewegung des
Schneidtisches 23 in Richtung X, sondern auch die Bewegung
der Basis 30 in Richtung Y auf die jeweilige gewünschte
Position eingestellt werden kann.
Weiterhin weist die numerische Steuereinheit 42 eine Tastatur
43 auf, mit welcher numerische Werte eingegeben werden
können, sowie eine Anzeige-Kathodenstrahlröhre (CRT) 44, die
zur Anzeige von Positionen in den Richtungen X und Y
verwendet werden kann.
Nunmehr wird ein Schleifverfahren beschrieben, welches unter
Verwendung der Schleifmaschine 20 durchgeführt werden kann,
die den voranstehend geschilderten Aufbau aufweist.
Zunächst ist gemäß dem voranstehenden Ausdruck 1 die
anscheinende Bearbeitungstoleranz t' größer als die
tatsächliche Bearbeitungstoleranz t. Wird angenommen, daß
t'/t eine Schneidvergrößerung bezeichnet, die
Schneidvergrößerung für die Außenanlage des Schleifsteins
gleich 1 ist, und die Schneidvergrößerung für die Innenanlage
gleich 2 ist, so kann man aus den Fig. 2 und 3 folgende
Ausdrücke erhalten:
Schneidvergrößerung 1: t'/t = 1/cos (θ1 + ω1) Ausdruck 5
Schneidvergrößerung 2: t'/t 0 1/cos (π/2 - θ1 - ω2) Ausdruck 6
Je näher an 1 die Schneidvergrößerungen 1 und 2 liegen, desto
stärker nähert sich die anscheinende Bearbeitungstoleranz t'
an die tatsächliche Bearbeitungstoleranz t an. Wenn jedoch
ein Anstoßen entweder außen oder innen auftritt, ist infolge
der Tatsache, daß der Schleifstein 26 und das Werkstück 28
miteinander in Berührung stehen, die Schneidvergrößerung
desto größer, und desto länger wird die für den
Schleifvorgang erforderliche Zeit.
In diesem Zusammenhang ändert sich der
Beeinflussungsdurchmesser des Schleifsteins 26 in
Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel θ1 des Schleifsteins 26.
Nunmehr erfolgt eine Beschreibung der Beziehung zwischen dem
Beeinflussungsdurchmesser und dem Schwenkwinkel A unter
Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5. Der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser drückt den Durchmesser
aus, jedoch wird der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser
ebenfalls unter Verwendung eines Radius Rw erklärt, der die
Hälfte des Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers darstellt.
Zuerst kann man folgenden Ausdruck erhalten, wenn eine
Entfernung von dem Abschnitt des Schleifsteins 26, der durch
eine Position D zum Zentrum des Schleifsteins 26 geht, durch
Rc bezeichnet wird, der Radius des Werkstücks 28 durch ϕ
bezeichnet wird, eine Entfernung vom Zentrum des Durchmessers
des Werkstücks 28 zum Zentrum der Zugoberfläche des
Werkstücks 28 durch pcd bezeichnet wird, und eine Tiefe, die
um eine Entfernung c vom Zentrum der Zugoberfläche
beabstandet ist, durch a ausgedrückt wird:
a = (r2 - c2)1/2 - (r2 - (ϕ - pcd)2)1/2 Ausdruck 7
Weiterhin können gemäß Fig. 4 und 5 die Größen b und d
durch die folgenden Ausdrücke ausgedrückt werden:
b = a/sin (π/2 - θ1) Ausdruck 8
d = b cos (π/2 - θ1) Ausdruck 9
Hierbei läßt sich in Fig. 5A die Größe e durch folgenden
Ausdruck ausdrücken:
e = (ϕ2 - (pcd + c + d)2)1/2 Ausdruck 10
Weiterhin kann gemäß Fig. 5B folgender Ausdruck erhalten
werden:
(Rc - b)2 + e2 = Rc2 Ausdruck 11
Löst man den Ausdruck 11 auf, so kann man folgenden Ausdruck
erhalten:
Rc = (b2 + e2)/2b Ausdruck 12
Hieraus kann man folgenden Ausdruck erhalten:
Rc = {b2 + (ϕ2 - (pcd + c + d)2)}/2b Ausdruck 13
Weiterhin kann man folgenden numerischen Ausdruck erhalten:
[Numerischer Ausdruck 1]
[Numerischer Ausdruck 1]
Rc1 = lim(Rc)
c → (ϕ - pcd)
c → (ϕ - pcd)
Daher läßt sich folgender Ausdruck erhalten:
Rw = Rc' + r(1 - sin θ3)
= Rc' + r(1 - sin [π/2 - θ1 - Arcsin (c/r)])
= Rc' + r(1 - cos [θ1 + Arcsin (c/r)]) Ausdruck 14
= Rc' + r(1 - sin [π/2 - θ1 - Arcsin (c/r)])
= Rc' + r(1 - cos [θ1 + Arcsin (c/r)]) Ausdruck 14
Aus dem Ausdruck 14 wird deutlich, daß mit Zunahme des
Schwenkwinkels θ1 der Wert von Rw abnimmt. Wenn daher der
Schwenkwinkel θ1 zunimmt, dann nimmt das anscheinende Ausmaß
des Schneidens zu, und nimmt der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser ab, was zu einem
Problem bei dem Bearbeitungs- oder Schleifvorgang führt.
Unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften sind in Fig. 6
die Beziehungen zwischen den Schneidvergrößerungen 1, 2, dem
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser, und dem
Spindelschwenkwinkel θ1 dargestellt.
In Fig. 6 beträgt, wenn der Spindelschwenkwinkel θ1 gleich
0° ist, der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser genau
100%; allgemein gilt die Beziehung, daß mit Zunahme des
Spindelschwenkwinkels θ1 der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser abnimmt.
Wenn der Spindelschwenkwinkel θ1 von 0° aus zunimmt, dann
tritt zuerst eine Anlage an der Innenseite zwischen dem
Werkstück 28 und dem Schleifstein 26 auf. In diesem Fall
nimmt die Schneidverstärkung 2, wenn die Innenanlage zwischen
dem Werkstück 28 und dem Schleifstein 26 beim
Spindelschwenkwinkel θ1 von -5° auftritt, den Maximalwert
an. Wenn der Spindelschwenkwinkel θ1 von diesem Winkel aus
zunimmt, nimmt die Schneidvergrößerung 2 ab; und wenn der
Spindelschwenkwinkel θ1 15° beträgt, ist die
Schneidvergrößerung 2 im wesentlichen gleich 2. Wenn der
Spindelschwenkwinkel θ1 noch weiter zunimmt, und dann der
Spindelschwenkwinkel θ1 den Wert von 30° erreicht, tritt
eine Anlage sowohl innen als auch außen zwischen dem
Werkstück 28 und dem Schleifstein 26 auf. In Bezug auf die
Schneidvergrößerung 1 nimmt, wenn der Spindelschwenkwinkel θ1
zunimmt, der Wert der Schneidvergrößerung 1 allmählich zu.
Nachdem das Anstoßen der beiden Seiten auftritt, und der
Spindelschwenkwinkel θ1 weiter zunimmt, tritt das Anstoßen
außen zwischen dem Werkstück 28 und dem Schleifstein 26 auf,
wodurch die Schneidvergrößerung 1 ansteigt. Wenn der
Spindelschwenkwinkel θ1 dann 40° beträgt, dann ist die
Schneidvergrößerung 1 im wesentlichen gleich 2; und wenn dann
der Spindelschwenkwinkel θ1 von diesem Winkel aus zunimmt,
nimmt die Schneidvergrößerung 1 zu. In diesem Fall nimmt die
Schneidvergrößerung 2 ab und näher sich an den Wert 1 an,
wenn der Spindelschwenkwinkel θ1 zunimmt.
Wenn sowohl die Schneidvergrößerung 1 als auch 2 einen
kleinen Wert aufweisen, ist die für den Schleifvorgang
erforderliche Zeit kurz; unter dem Gesichtspunkt der
Verbesserung des Wirkungsgrads des Schleifvorgangs ist es
daher vorzuziehen, die Schneidvergrößerungen 1 und 2 auf
kleine Werte einzustellen. Wie allerdings aus Fig. 6
hervorgeht, sind die Schneidvergrößerungen 1 und 2
miteinander korreliert; nimmt eine von ihnen zu, nimmt
nämlich die andere ab. Daher ist es erforderlich, die Werte
der Schneidvergrößerungen 1 und 2 jeweils auf einen
vorgegebenen Wertebereich zu begrenzen. Genauer gesagt
ergeben sich, wenn der Spindelschwenkwinkel θ1 im Bereich von
15° bis 40° liegt, Werte sowohl für die Schneidvergrößerung
1 als auch 2 von kleiner oder gleich 2,13, was in Bezug auf
den Wirkungsgrad des Schleifvorgangs vorzuziehen ist. Falls
der Spindelschwenkwinkel θ1 einen Wert außerhalb dieses
Wertebereiches aufweist, dann ergibt sich entweder für die
Schneidvergrößerung 1 oder die Schneidvergrößerung 2 ein
größerer Wert als 2, wodurch die zum Schleifen des Werkstücks
erforderliche Zeit verlängert wird.
Wenn der Spindelschwenkwinkel θ1 zunimmt, nimmt darüber
hinaus der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser ab;
insbesondere beträgt, wie aus Fig. 6 hervorgeht, für den
Wert von θ1 = 15° der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser
85% von jenem Wert, falls θ1 = 0° ist; und bei θ1 = 40°
beträgt der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser 60% jenes
Wertes für θ1 = 0°. Wenn allerdings der Spindelschwenkwinkel
θ1 über 40° ansteigt, dann nimmt der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser weiter ab, was zu der
voranstehend geschilderten Schwierigkeit in Bezug auf den
Schleifvorgang führt.
Aus den voranstehend geschilderten Gründen sollte, angesichts
der Schneidvergrößerungen 1, 2 und des
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, vorzugsweise der
Spindelschwenkwinkel θ1 auf den Bereich von 15° bis 40°
eingestellt werden.
In diesem Zusammenhang ist in den Tabellen 2 bzw. 4 das
Versuchsergebnis für halbringförmige CVT-
Scheibenversuchsstücke Nr. 1 bzw. Nr. 2 angegeben, die in
Tabelle 1 bzw. Tabelle 3 angegeben sind, insbesondere die
Beziehungen zwischen dem Spindelschwenkwinkel θ1, den
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessern, und den
Schneidvergrößerungen 1, 2. Der Oberflächenwinkel in Tabelle
1 drückt einen Winkel a' aus, der zwischen einer geraden
Linie, welche den Außen- und Innenrand der Zugoberfläche
verbindet, und einer Vertikallinie vorhanden ist, die
senkrecht zur Achse des Werkstücks verläuft und zwischen
einem Schnittpunkt der geraden Linie mit der Achse des
Werkstücks steht (sh. Fig. 2A).
Da bei einem Schneidverfahren, bei welchem die
Schleifmaschine 20 mit dem voranstehend geschilderten Aufbau
eingesetzt wird, der Neigungswinkel des Schleifsteins 26 in
Bezug auf dessen Durchmesserrichtung auf den Bereich von 15°
bis 40° in Bezug auf die Achse des Werkstücks 28 eingestellt
ist, kann die anscheinend Bearbeitungstoleranz t' auf einen
Wert beschränkt werden, der kleiner oder gleich dem Doppelten
der tatsächlichen Bearbeitungstoleranz t ist. Infolgedessen
kann die Bearbeitungs- oder Schleifentfernung des
Schleifsteins 26 so gesteuert werden, daß sie in einem
kleinen Bereich liegt, wodurch die Bearbeitungszeit verkürzt
werden kann, die dafür erforderlich ist, daß der Schleifstein
26 das Werkstück 28 schleift bzw. bearbeitet.
Da der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser im wesentlichen
60° oder mehr des Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers in
jenem Fall beträgt, den man erhält, wenn der
Spindelschwenkwinkel 0° beträgt, kann das Erfordernis
verringert werden, den Schleifstein 26 mit hoher
Geschwindigkeit rotieren zu lassen.
Da ein bestimmter Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser
sichergestellt werden kann, muß darüber hinaus die Anzahl an
Schleifkörnern der Schleifsteinoberfläche, die tatsächlich
beim Schleifvorgang eingesetzt wird, nicht verringert werden,
sondern kann eine bestimmte Anzahl an Schleifkörnern
sichergestellt werden, was es ermöglicht, die
Wahrscheinlichkeit dafür zu verringern, daß der Schleifstein
26 sich vollsetzt, so daß das Erfordernis, häufig den
Schleifstein 26 abzurichten, verringert werden kann. Dies ist
nicht nur vorteilhaft in Bezug auf den Bearbeitungs- oder
Schleifzyklus, sondern hierdurch kann auch die Zeit
verringert werden, die zum Austausch des Schleifsteins 26
erforderlich ist, wodurch der Herstellungswirkungsgrad des
Werkstücks 28 verbessert wird.
Zwar wurde voranstehend die erste Ausführungsform der
Erfindung beschrieben, jedoch läßt sich die Erfindung in
Bezug auf die voranstehend geschilderte erste Ausführungsform
auch abändern und modifizieren, also auf verschiedene andere
Arten verwirklichen. Nachstehend erfolgt eine Beschreibung
anderer Ausführungsformen der Erfindung.
Bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform
kann bei dem Schleifvorgang das Werkstück geschliffen werden,
während der Spindelschwenkwinkel θ1 entweder festgehalten
oder geändert wird. Wird der Spindelschwenkwinkel θ1
geändert, so ist es erforderlich, die Positionen des
Schleifsteins 26 und des Werkstücks 28 zu steuern oder zu
regeln. Wenn durch eine derartige Positionssteuerung bzw.
Positionsregelung der Spindelschwenkwinkel θ1 auf einen
geeigneten Wert eingestellt werden kann, dann kann die
Schleif- oder Bearbeitungszeit noch weiter verkürzt werden.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung einer zweiten
Ausführungsform eines Verfahrens zum Schleifen der
Zugoberfläche einer halbringförmigen CVT-Scheibe gemäß der
Erfindung, unter Bezugnahme auf Fig. 1 sowie die Fig. 8
bis 14.
Bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform
wird der Spindelschwenkwinkel θ1 (Spindelschwenkwinkel θ2) des
Schleifsteins 26 in Bezug auf die Achse des Werkstücks 28,
beispielsweise eine halbringförmige CVT-Scheibe oder
dergleichen, auf den Bereich von annähernd 15° bis 40°
eingestellt. Tatsächlich allerdings hängt der ordnungsgemäße
Schwenkwinkel des Schleifsteins 26 von den Abmessungen des
Werkstücks 28 ab. Angesichts dieser Tatsache betrifft die
zweite Ausführungsform ein Schleifverfahren, mit welchem
selbst dann ein Werkstück 28 geschliffen werden kann, für
welches ein Schwenkwinkel von 15° oder weniger vorgezogen
wird.
In Fig. 8 sind ein Schneidwinkel θ2 und ein Schwenkwinkel θ1
dargestellt, die in der nachstehenden Beschreibung verwendet
werden.
In Fig. 8 ist eine Schleifsteinspindel 27, an welcher der
Schleifstein 26 befestigt ist, an einem Schleifsteintisch 50
(nicht gezeigt) angebracht, welcher dem Schneidtisch 23 in
Fig. 1 entspricht. Auf dem Schleifsteintisch 50 ist eine
Zufuhrspindel 51 angeordnet; und durch Einstellung des
Ausmaßes des Vorschubs der Zufuhrspindel 51 können die
Neigungswinkel des Schleifsteins 26 und der
Schleifsteinspindel 27 in Bezug auf den Schleifsteintisch 50
eingestellt werden. Damit der Schleifstein 26 so angetrieben
werden kann, daß er eine Schneidbearbeitung des Werkstücks 28
durchführt, ist ein Schleifsteintischantriebsmotor 52
vorgesehen. Wird daher der Schleifsteintischantriebsmotor 52
in Betrieb gesetzt, dann kann der Schleifsteinantriebsmotor
52 dazu veranlaßt werden, sich in einer vorgegebenen Richtung
zum Schleifsteintisch 50 zu bewegen (in einer Schneidrichtung
W).
Weiterhin ist in Fig. 8 ein Winkel, der durch die
Zentrumsachse P des Werkstücks 28 und die Schneidrichtung W
des Schleifsteintisches 50 gebildet wird, mit θ2 bezeichnet;
und ist ein Winkel, der durch die Zentrumsachse M des
Schleifsteins 26 und eine senkrechte Linie S gebildet wird,
die in rechtem Winkel auf die Zentrumsachse P des Werkstücks
28 auftrifft, als Schwenkwinkel θ1 bezeichnet.
Wenn sich daher die Schneidrichtung W und die Zentrumsachse M
in rechtem Winkel schneiden, sind daher der Schneidwinkel θ2
und der Schwenkwinkel θ1 gleich; treffen sich allerdings die
Schneidrichtung W und die Zentrumsachse M in einem von einem
rechten Winkel abweichenden Winkel, so sind der Schneidwinkel
θ2 und der Schwenkwinkel θ1 nicht gleich.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Falls, bei
welchem dieser Schneidwinkel θ2 und dieser Schwenkwinkel 81
eingesetzt werden.
Bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform
erhält man den Wert für die Schneidvergrößerung 1 bzw. 2 für
die Anlage außen bzw. innen zwischen dem Schleifstein und dem
Werkstück. Allerdings nimmt der Wert der Schneidvergrößerung
einen kleinsten Wert an, wenn der Schleifstein 26 innen und
außen gleichzeitig gegen das Werkstück anstößt.
Stößt daher der Schleifstein 26 innen und außen gleichzeitig
an, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, so werden die
Zugoberfläche des Werkstücks 28 und die Schleifoberfläche des
Schleifsteins 26 jeweils bogenförmig ausgebildet, so daß sie
jeweils einen vorbestimmten Radius aufweisen, und daher sind
die Schneidvergrößerungen für das Anlegen innen und außen
gleich.
In diesem Fall läßt sich auf der Grundlage der voranstehend
geschilderten ersten Ausführungsform die Schneidvergrößerung
1 bzw. 2 aus den folgenden Ausdrücken erhalten, unter
Verwendung des Schneidwinkels θ2:
Schneidvergrößerung 1: t'/t = 1/cos(θ2 + ω1) Ausdruck 15
Schneidvergrößerung 2: t'/t = 1/cos(π/2 - θ2 - ω2) Ausdruck 16
Tatsächlich wird die Schneidvergrößerung am kleinsten, wenn
der Schleifstein 26 einen Schneidvorgang durchführt, bei
welchem der Schleifstein 26 beginnt, in Berührung mit dem
Außen- und Innenumfang der Zugoberfläche des Werkstücks 28
gleichzeitig in Berührung zu gelangen. Fig. 11 zeigt eine
Ansicht dieses gedachten Zustandes.
Der Schneidwinkel θ2 für diesen Zeitpunkt ist ein Winkel, den
man dadurch erhält, daß die beiden Schneidvergrößerungen 1
und 2 gleich sind, so daß man den Schneidwinkel θ2 zu diesem
Zeitpunkt aus dem nachfolgenden Ausdruck erhält:
θ2 = (π/2 ω1 - ω2)/2 Ausdruck 17
Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich wird, stellt
die Schneidvergrößerung das Verhältnis einer anscheinenden
Bearbeitungstoleranz t' zu einer vorgegebenen
Bearbeitungstoleranz t dar, und kann, wenn der Schneidvorgang
mit konstanter Schneidgeschwindigkeit durchgeführt wird, der
Schneidvorgang bei jenem Schneidwinkel durchgeführt werden,
der dazu führt, daß die Schneidvergrößerung am kleinsten ist.
Wenn man in diesem Fall ω1 und ω2, die aus Fig. 9 bzw. 10
berechnet wurden, in den Ausdruck 17 einsetzt, so erhält man
folgenden Ausdruck:
θ2 = 1/2{π/2 - (arcsin (ϕ - pdc)/r + arcsin(h1 - h2)/r} Ausdruck 18
Wenn der Schneidwinkel θ2 die voranstehende Beziehung
erfüllt, wird die Schneidvergrößerung am kleinsten, so daß
die Bearbeitungs- bzw. Schleifzeit am kürzesten ist.
Wenn die Zugoberfläche des Werkstücks 28 geschliffen wird,
ist es erforderlich, daß über die Gesamtfläche der
Zugoberfläche bis zum Randabschnitt E des Werkstücks 28, wie
in den Fig. 11 und 12 gezeigt, die Erzeugungsform des
Schleifsteins 26 auf die Zugoberfläche des Werkstücks 28
übertragen wird. Hierbei wird die Tatsache, daß in der Nähe
des Randabschnitts E der Schleifstein 26 und das Werkstück 28
miteinander in Berührung in einem anderen Bereich als einem
vorgegebenen Schleifbereich gelangen, als "Beeinflussung"
bezeichnet, und wenn eine derartige Beeinflussung auftritt,
dann wird die Vorgabeform der Zugoberfläche des Werkstücks 28
matt, oder treten entsprechend schlechte Ergebnisse auf.
Nachstehend wird der Maximaldurchmesser des Schleifsteins 26
angegeben, der es gestattet, daß der Schleifvorgang
durchgeführt werden kann, ohne daß der Schleifstein 26 dazu
veranlaßt wird, eine Beeinflussung in Bezug auf das Werkstück
28 zu bewirken.
Zunächst einmal ist es erforderlich, wie dies in Fig. 12
gezeigt ist, um zu verhindern, daß sich der Schleifstein 26
und das Werkstück 28 an den jeweiligen Punkten der
Zugoberfläche des Werkstücks 28 gegenseitig beeinflussen, daß
der Schleifstein 26 nicht über eine gedachte Kugel Q
vorsteht, die als ihr Zentrum den Schnittpunkt O' der
Normalenlinie N der Tangente am Randabschnitt E des
Werkstücks 28 und der Zentrumsachse E der Drehwelle des
Werkstücks 28 aufweist, und einen Radius, welcher der
Entfernung von dem Schnittpunkt O' zur Zugoberfläche des
Werkstücks entspricht.
Um hierbei die Möglichkeit zu verhindern, daß bei dem
Randabschnitt E eine Beeinflussung auftritt, und dieser
geschliffen wird, ist es erforderlich, den Schleifstein 26 in
einen bestimmten Bereich aufzunehmen, so daß es erforderlich
ist, daß der Schleifstein 26 nicht gegenüber einer gedachten
Kugel Q aus vorsteht, die als ihr Zentrum den Schnittpunkt O'
einer Normalenlinie N an einem Punkt F an der äußersten Seite
der Zugoberfläche und der Zentrumsachse P aufweist, und deren
Radius gleich der Entfernung von dem Schnittpunkt O' zur
Zugoberfläche des Werkstücks 28 ist.
Ist der Schleifstein 26 innerhalb einer derartigen Kugel Q
aufgenommen, dann können sämtliche verbleibenden
Bearbeitungs- oder Schleifpunkte innerhalb dieser Kugel Q
aufgenommen werden, was es ermöglicht, daß der Schleifstein
26 die Zugoberfläche des Werkstücks 28 schleift, ohne eine
Beeinflussung zwischen dem Werkstück 28 und dem Schleifstein
26 hervorzurufen.
Entsprechend den nachstehenden Ausdrücken kann man daher den
maximalen Durchmesser des Schleifsteins 26 erhalten, der es
gestattet, daß der Schleifstein 26 das Werkstück 28 schleift,
ohne daß sich diese Teile gegenseitig beeinflussen.
Wie in Fig. 12 gezeigt kann man, wenn ein Winkel, der durch
die Normallinie des äußersten Umfangsabschnitts der
Zugoberfläche des Werkstücks 28 und die Drehwelle des
Werkstücks 28 gebildet wird, mit ω3 bezeichnet wird, zuerst
folgenden Ausdruck erhalten:
ω3 = arcsin{(ϕ - pcd)/r} Ausdruck 19
Dann kann unter Verwendung des Schwenkwinkels θ1 der Radius
Rc des Abschnitts des Schleifsteins 26, der den äußersten
Umfangsabschnitt der Zugoberfläche des Werkstücks 28
schleift, durch den folgenden Ausdruck erhalten werden:
Rc = (ϕ / sin ω3).sin(π/2 - ω3 - θ1) Ausdruck 20
Weiterhin kann der Maximalradius Rw des Schleifsteins 26 aus
folgendem Ausdruck erhalten werden:
Rw = Rc + r(1 - sin(π/2 - ω3 - θ1) Ausdruck 21
Wenn daher die Abmessungen (pcd, r, Außendurchmesser) des
Werkstücks 28 und des Schwenkwinkels 91 des Schleifsteins 26
festgelegt sind, kann man aus dem Ausdruck für den
Maximalradius Rw des Schleifsteins 26 jenen Maximalradius des
Schleifsteins 26 erhalten, der es zuläßt, daß der
Schleifstein 26 das Werkstück 28 schleift. Der Schleifstein
26 mit diesen Dimensionen ist daher der Schleifstein 26, der
am wirksamsten die Zugoberfläche des Werkstücks 28 schleifen
kann.
Aus der voranstehenden Beschreibung wird deutlich, daß der
Schleifstein 26 dann das Werkstück 28 am wirksamsten
schleifen kann, wenn der Schwenkwinkel des Schleifsteins 26
so gewählt wird, daß der Schleifstein 26 gleichzeitig innen
und außen gegen das Werkstück anstößt, und der
Außendurchmesser des Schleifsteins 26 auf den voranstehend
angegebenen Wert Rw eingestellt wird.
Nunmehr zeigt Tabelle 6 die Schneidwinkel eines
Versuchsstücks Nr. 3, das in Tabelle 5 angegeben ist, und die
Schneidvergrößerungen 1 und 2 bei diesen Schneidwinkeln,
wobei die Schneidvergrößerungen 1 und 2 die Ergebnisse
darstellen, die man durch Berechnung entsprechend dem
voranstehend angegebenen Ausdruck erhält. Weiterhin zeigt
Tabelle 7 die Schwenkwinkel des Versuchsstücks Nr. 3 sowie
die Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser bei diesen
Schwenkwinkeln, wobei die
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesserergebnisse von
Berechnungen auf der Grundlage des voranstehend angegebenen
Ausdrucks sind. Darüber hinaus sind in Fig. 13 die
Schneidwinkel, Schwenkwinkel sowie die Schneidvergrößerungen
1, 2 und die Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser
dargestellt.
Aus Tabelle 6 ergibt sich, daß bei dem Werkstück 28, welches
dem Versuchsstück Nr. 3 entspricht, wenn der Schneidwinkel
31,6° beträgt, die Schneidvergrößerungen 1 und 2 beide
gleich 1,46 sind. Nimmt der Schneidwinkel irgendeinen anderen
als diesen Wert an, etwa 31,6, so wird entweder die
Schneidvergrößerung 1 oder 2 größer als 1,46. Wenn daher die
Schneidvergrößerungen 1 und 2 beide gleich 1,46 sind, ist die
Schneidvergrößerung am kleinsten.
Weiterhin geht aus den Ergebnissen der Tabelle 6 hervor, daß
dann, wenn der Schneidwinkel auf den Bereich von 31,6° ±
15° eingestellt wird, also auf den Bereich von 16,6° bis
46,6°, die Schneidvergrößerung auf 2,12 oder weniger
beschränkt werden kann. Weiterhin wird aus Tabelle 7
deutlich, daß bei Einstellung des Schwenkwinkels auf 31,6°,
also auf denselben Winkel wie jenen Schneidwinkel, bei
welchem die Schneidvergrößerung am kleinsten wird, der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser 424,1 mm beträgt.
Wenn der Außendurchmesser des Schleifsteins 26 diesen Wert
annimmt, stößt allerdings der Schleifstein 26 gegen die
Zugoberfläche des Werkstücks 28 in einem
Oberflächenanlagezustand an, und in einem derartigen
Oberflächenanlagezustand gelangt Schleifwasser nicht zur
Schleifoberfläche des Werkstücks 28 bei dem Schleifvorgang,
was zu der Schwierigkeit führt, der zu schleifende Abschnitt
infolge von Reibung verbrannt werden kann.
Aus diesem Grund ist es erforderlich, als tatsächlich zum
Schleifen des Werkstücks 28 einzusetzenden Schleifstein 26
einen derartigen Schleifstein 26 zu verwenden, dessen
Außendurchmesser kleiner ist als der Wert, der sich aus 0,9
mal 424,1 mm ergibt, also einen Außendurchmesser von weniger
als 381,7 mm aufweist. Wird in diesem Zusammenhang ein
Schleifstein 26 mit Standardabmessungen verwendet, so wird
ein Schleifstein 26 mit einem Außendurchmesser von 355 mm
eingesetzt.
Wenn der Schwenkwinkel auf 25° eingestellt ist, beträgt der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser bei diesem Winkel
464 mm. Als Schleifstein 26, der tatsächlich zum Schleifen
des Werkstücks 28 verwendet wird, ist es in diesem Fall
erforderlich, einen Schleifstein 26 einzusetzen, der einen
Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Wert, der
sich aus 0,9 mal 464 mm ergibt, also einen Außendurchmesser
von weniger als 417,6 mm. Als Schleifstein 26 mit
Standardabmessungen wird ein Schleifstein 26 verwendet, der
einen Außendurchmesser von 405 mm aufweist.
Wenn der Schleifwirkungsgrad und die Schleifgenauigkeit
berücksichtigt werden, so läßt sich annehmen, daß ein
Schleifstein mit einem Außendurchmesser von 405 mm einem
Schleifstein vorzuziehen ist, der einen Außendurchmesser von
355 mm aufweist. Wenn der Schneidwinkel und der Schwenkwinkel
beide auf den gleichen Wert eingestellt werden, also 25°, so
wird die Schneidvergrößerung zu 1,68, was 115% der
Schneidvergrößerung 1,46 darstellt, die man für den
voranstehend erwähnten Schneidwinkel von 31,6° erhält.
Unter Berücksichtigung des Schleifwirkungsgrades und
dergleichen wird jedoch angenommen, daß der Schwenkwinkel von
25° die beste Schleifleistung zur Verfügung stellt, und
daher wird angenommen, daß der Schwenkwinkel von 25° den
Optimalwert für die beste Schleifleistung darstellt.
Weiterhin zeigt Tabelle 9 die Schneidwinkel eines
Versuchsstück Nr. 4, das in Tabelle 8 angegeben ist, sowie
die Schneidvergrößerungen 1 und 2 bei ihren zugehörigen
Schneidwinkeln, wobei die Schneidvergrößerungen 1 und 2
Ergebnisse darstellen, die aus Berechnungen auf der Grundlage
des voranstehend geschilderten Ausdrucks erhalten werden.
Weiterhin zeigt Tabelle 10 die Schwenkwinkel des
Versuchsstück Nr. 4 sowie die
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser bei ihren zugehörigen
Schwenkwinkeln, wobei die
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser Ergebnisse von
Berechnungen entsprechend dem voranstehend angegebenen
Ausdruck sind. In Fig. 14 sind die Schneidwinkel,
Schwenkwinkel sowie die Ergebnisse für die
Schneidvergrößerungen 1, 2 und die
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser des Versuchsstücks Nr.
4 dargestellt.
Aus Tabelle 9 ergibt sich, daß bei dem Werkstück 28, welches
dem Versuchsstück Nr. 4 entspricht, falls der Schneidwinkel
22,6° beträgt, die Schneidvergrößerungen 1 und 2 beide 2,11
betragen, so daß die Schneidvergrößerung am kleinsten wird.
Weiterhin folgt aus Tabelle 10, daß bei einem Schwenkwinkel
von 22,6° der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser 216,8 mm
beträgt, und daß es als tatsächlich zum Schleifen des
Werkstücks 28 zu verwendenden Schleifstein 26 erforderlich
ist, einen Schleifstein 26 mit einem Außendurchmesser
einzusetzen, der kleiner ist als 0,9 mal 216,8 mm, also einen
Außendurchmesser von weniger als 195,1 mm. Als Schleifstein
16 mit Standardabmessungen kann tatsächlich ein Schleifstein
26 mit einem Außendurchmesser von 180 mm eingesetzt werde.
Wenn andererseits der Schwenkwinkel auf 0° eingestellt ist,
dann ist der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser 291,1 mm,
und ist es erforderlich, als tatsächlich zum Schleifen des
Werkstücks 28 einzusetzenden Schleifstein 26 einen
Schleifstein 26 mit einem Außendurchmesser einzusetzen, der
kleiner ist als 0,9 mal 291,1 mm, also mit einem
Außendurchmesser von weniger als 262,0 mm. Der entsprechende
Schleifstein 26 mit Standardabmessungen weist einen
Außendurchmesser von 255 mm auf. Bei einem Schleifstein 26,
der tatsächlich bei dem Schleifvorgang für das Werkstück
eingesetzt wird, sind diese Abmessungen vorhanden. Wenn der
Schwenkwinkel auf 0° eingestellt ist, ist es daher möglich,
einen Schleifstein 26 mit einem Außendurchmesser einzusetzen,
der 141,7% jenes Außendurchmessers beträgt, den man erhält,
wenn der Schwenkwinkel 22,6° beträgt.
Wenn der Schneidwinkel auf denselben Winkel wie der
Schwenkwinkel eingestellt wird, also auf 0°, wird allerdings
die Schneidvergrößerung 2 gleich 10, was zu der Schwierigkeit
führt, daß die anscheinende Bearbeitungstoleranz t'
außerordentlich groß werden kann, wodurch die Bearbeitungs-
oder Schleifzeit größer wird.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ergibt sich dann, wenn
der Schneidwinkel und der Schwenkwinkel beide auf 15°
eingestellt sind, eine Schneidvergrößerung 2 von 2,82, und
kann daher die sich dann ergebende Schneidvergrößerung auf
134% von 2,11 beschränkt werden, was den kleinsten Wert für
die Schneidvergrößerung bei dem Versuchsstück Nr. 4
darstellt.
Wenn der Schneidwinkel θ2 von dem Schwenkwinkel θ1 verschieden
ist, sind die Bearbeitungs- oder Schleifoberflächen des
Schleifsteins 26 nicht symmetrisch, und daher wirken
Schleifkräfte, die auf den Schleifstein 26 und das Werkstück
28 einwirken, nicht nur in Radialrichtung des Schleifsteins
26, sondern auch in Axialrichtung der Drehwelle des
Schleifsteins 26. Da die Axialdrucksteifigkeit des
Schleifsteins 26 in dessen Axialrichtung geringer ist als die
Radialsteifigkeit, wäre es unerwünscht, wenn eine
Schleifkraft in Axialrichtung des Schleifsteins 26 wirkt.
Daher ist es wünschenswert, daß die Differenz zwischen dem
Schneidwinkel θ2 und dem Schwenkwinkel θ1 klein ist.
Wenn hierbei die Differenz zwischen dem Schneidwinkel θ2 und
dem Schwenkwinkel θ1 größer oder gleich 15° ist, wird die
Komponente in Axialrichtung der Schleifkraft zu groß, so daß
es wünschenswert ist, daß die Differenz zwischen diesen
beiden Winkeln kleiner als 15° ist.
Anders ausgedrückt ist es für |θ1 - θ2| ≦ 15° möglich, die
Axialdruckbelastung zu verringern, die von dem Schleifstein
26 hervorgerufen wird.
Wie voranstehend geschildert ergibt sich aus den im
Zusammenhang mit den Versuchsstücken Nr. 3 und 4 erhaltenen
Ergebnissen, wenn der Schneidwinkel θ2 auf den Winkelbereich
eingestellt wird, in welchem die Schneidvergrößerung am
kleinsten ist, ± 15°, die Differenz zwischen dem
Schwenkwinkel und dem Schneidwinkel auf 15° oder weniger
beschränkt wird, und der Schleifsteinaußendurchmesser auf
einen Wert beschränkt wird, der das 0,9-fache bis 0,5-fache
des Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers beträgt, daß es
möglich ist, einen ordnungsgemäßen Schleifvorgang
durchzuführen, mit welchem ein verträglicher Kompromiß
zwischen Schleifwirkungsgrad und Schleifgenauigkeit erreicht
werden kann.
Bei diesem Verfahren zum Schleifen der Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe ist der Schneidwinkel θ2, der
den Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung W des
Schleifsteins 26 in Bezug auf die Achse des Werkstücks 28
gebildet wird, auf den Bereich von ± 15° in Bezug auf jenen
Winkel eingestellt, bei welchem die Schneidvergrößerung am
kleinsten wird, also das Verhältnis der anscheinenden
Bearbeitungstoleranz zur vorgegebenen Bearbeitungstoleranz.
Dann wird die anscheinende Schneidvergrößerung nicht allzu
groß, sondern kann auf einen kleinen Bereich beschränkt
werden.
Darüber hinaus wird, da die Winkeldifferenz zwischen dem
Schwenkwinkel 81, der den Winkel darstellt, der zwischen der
Drehoberflächenrichtung des Schleifsteins 26 in Bezug auf die
Achse des Werkstücks 28 gebildet wird, und dem Schneidwinkel
θ2 auf den Bereich von 15° oder weniger eingestellt wird,
eine in Axialdruckrichtung des Schleifsteins 26 einwirkende
Belastung nicht zu groß, was es ermöglicht, den unerwünschten
Zustand zu vermeiden, daß eine Axialdruckbelastung so auf den
Schleifstein 26 einwirkt, daß dieser bricht ober beschädigt
wird.
Da der Schneidwinkel θ2 auf den Bereich von 15° oder weniger
in Bezug auf jenen Winkel eingestellt wird, bei welchem die
Schneidvergrößerung am kleinsten wird, so kann, wenn die
Schneidvergrößerung durch den Schneidwinkel θ2 in diesem
Bereich erhalten wird, verhindert werden, daß die
Schneidvergrößerung unerwünscht größer wird als der kleinste
Wert für die Schneidvergrößerung. Durch Einstellung des
Schneidwinkels θ2 auf einen geeigneten Winkel ist es in
diesem Falle möglich, die gegenseitige Verträglichkeit der
Schneidvergrößerung und des Maximaldurchmessers für den
Schleifstein 26 sicherzustellen.
Infolgedessen kann die Schleifleistung in Bezug auf das
Werkstück 28 wesentlich erhöht werden, so daß die Schleif-
oder Bearbeitungszeit verkürzt werden kann.
Da der Durchmesser des Schleifsteins 26 so eingestellt wird,
daß der Schleifstein 26 das Werkstück nicht negativ
beeinflußt, kann der Schleifvorgang so durchgeführt werden,
daß die möglichen Gründe für schlechte Oberflächenqualität
ausgeschaltet werden, beispielsweise eine matte Form,
Nachschleifen und dergleichen.
Da der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser des
Schleifsteins 26 aus dem Schwenkwinkel θ1 erhalten wird, und
der Durchmesser des Schleifsteins 26 auf den Bereich der
Werte eingestellt wird, der das 0,9-fache bis 0,5-fache des
so erhaltenen Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers beträgt,
kann innerhalb des zulässigen Bereichs der Durchmesser des
tatsächlich eingesetzten Schleifsteins 26 so groß wie möglich
gewählt werden. Dies ermöglicht es, die Schleifzeit zu
verkürzen.
Infolge der kombinierten Auswirkungen dieser Faktoren kann
die Umfangsgeschwindigkeit des Schleifsteins hoch gewählt
werden, ohne die Drehzahl des Schleifsteins zu erhöhen, so
daß ein Schleifverfahren zur Verfügung gestellt werden kann,
mit welchem das Werkstück mit hoher Steifigkeit und mit hohem
Wirkungsgrad geschliffen werden kann. Eine Schleifmaschine,
welche diese Bedingungen erfüllt, kann als Schleifmaschine
ausgebildet werden, welche das Werkstück mit hoher
Steifigkeit und hohem Wirkungsgrad schleifen kann.
Infolge dieser Vorteile läßt sich die Bearbeitungs- oder
Schleifzykluszeit verringern.
Da ein ausreichender Nutzungsbereich für den Schleifstein 26
sichergestellt werden kann, kann die Häufigkeit des
Abrichtens und Austauschens des Schleifsteins 26 verringert
werden. Dies ermöglicht es, daß Zeitverhältnis der
tatsächlichen Schleifzeit zur gesamten Schleifbetriebszeit zu
erhöhen, so daß die Schleifleistung der Schleifmaschine
erhöht werden kann.
Zwar wurde voranstehend die zweite Ausführungsform eines
Verfahrens zum Schleifen der Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe gemäß der Erfindung beschrieben,
jedoch sind gemäß der Erfindung verschiedene weitere
Änderungen und Modifikationen ebenfalls möglich. Einige
derartig Änderungen und Modifikationen werden nachstehend
erläutert.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird der
Schleifvorgang unter folgenden Bedingungen durchgeführt: der
Schneidwinkel θ2 wird auf den Bereich von 15° oder weniger
in Bezug auf jenen Winkel eingestellt, bei welchem die
Schneidvergrößerung am kleinsten wird (1), die
Winkeldifferenz zwischen dem Schneidwinkel θ2 und dem
Schwenkwinkel θ2 wird auf größer oder gleich 15° eingestellt
(2), und der Durchmesser des Schleifsteins 26 wird auf das
0,9-Fache bis 0,5-Fache des Beeinflussungsdurchmessers des
Schleifsteins 26 eingestellt, der aus dem Schwenkwinkel
berechnet werden kann (3). Bei der Erfindung kann jedoch
ebenfalls ein Aufbau eingesetzt werden, mit welchem ein
Schleifvorgang durchgeführt werden kann, der zumindest eine
dieser drei Bedingungen (1) bis (3) erfüllt.
Verschiedene andere Änderungen und Modifikationen sind
ebenfalls möglich, ohne vom Gegenstand der Erfindung
abzuweichen.
Wie voranstehend geschildert wird gemäß der Erfindung der
Schwenkwinkel eines Werkzeugs in Bezug auf die Achse einer
halbringförmigen CVT-Scheibe auf den Bereich von etwa 15° bis
40° eingestellt, wodurch der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser der halbringförmigen
CVT-Scheibe etwa 60% oder mehr jenes
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers beträgt, den man bei
einem Schwenkwinkel von 0° erhält. Darüber hinaus kann eine
anscheinende Bearbeitungstoleranz auf einen Wert
heruntergedrückt werden, der das Doppelte einer aktuellen
Bearbeitungstoleranz beträgt, oder weniger, was es
ermöglicht, die Bearbeitungs- oder Schleifzeit zu verkürzen.
Da der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser etwa 60% oder
mehr jenes Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers beträgt,
den man erhält, wenn der Schwenkwinkel 0° betragt, kann
darüber hinaus das Erfordernis verringert werden, daß sich
der Schleifstein mit hoher Geschwindigkeit drehen muß. Da der
Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser sichergestellt wird,
ist es darüber hinaus möglich, einen ausreichend breiten
Benutzungsbereich für den Schleifstein sicherzustellen, um
hierdurch die Häufigkeit des Austausches des Schleifsteins zu
verringern, was einen Vorteil bei dem Bearbeitungs- oder
Schleifzyklus mit sich bringt.
Claims (10)
1. Verfahren zum Schleifen einer Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe mit folgenden Schritten:
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, der die halbringförmige CVT- Scheibe haltert, und die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus, der ein Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe aufweist, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das andere Teil geneigt angeordnet ist;
Einstellung eines Schneidwinkels, der einen Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeuges in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, auf den Bereich von ± 15° in Bezug auf jenen Winkel, bei welchem eine erste Schneidvergrößerung zum Zeitpunkt der Berührung des Werkzeugs mit einer Außenumfangsposition der Zugoberfläche im wesentlichen gleich einer zweiten Schneidvergrößerung zum Zeitpunkt der Berührung des Werkzeugs mit einer Innenumfangsposition der Zugoberfläche ist, wobei die erste und die zweite Schneidvergrößerung jeweils das Verhältnis einer anscheinenden Bearbeitungstoleranz zur vorgegebenen Bearbeitungstoleranz darstellen.
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, der die halbringförmige CVT- Scheibe haltert, und die eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus, der ein Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe aufweist, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das andere Teil geneigt angeordnet ist;
Einstellung eines Schneidwinkels, der einen Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeuges in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, auf den Bereich von ± 15° in Bezug auf jenen Winkel, bei welchem eine erste Schneidvergrößerung zum Zeitpunkt der Berührung des Werkzeugs mit einer Außenumfangsposition der Zugoberfläche im wesentlichen gleich einer zweiten Schneidvergrößerung zum Zeitpunkt der Berührung des Werkzeugs mit einer Innenumfangsposition der Zugoberfläche ist, wobei die erste und die zweite Schneidvergrößerung jeweils das Verhältnis einer anscheinenden Bearbeitungstoleranz zur vorgegebenen Bearbeitungstoleranz darstellen.
2. Verfahren zum Schleifen einer Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe mit folgenden Schritten:
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, welcher die halbringförmige CVT- Scheibe haltert, und eine vorbestimmte Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT- Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel geneigt in Bezug auf das andere Teil angeordnet ist; und
Einstellung eines Schwenkwinkels, welcher den Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, auf solche Weise, daß eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, welcher den Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger als Absolutwinkel beträgt.
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, welcher die halbringförmige CVT- Scheibe haltert, und eine vorbestimmte Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT- Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel geneigt in Bezug auf das andere Teil angeordnet ist; und
Einstellung eines Schwenkwinkels, welcher den Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, auf solche Weise, daß eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, welcher den Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger als Absolutwinkel beträgt.
3. Verfahren zum Schleifen einer Zugoberfläche einer
halbringförmigen CVT-Scheibe mit folgenden Schritten:
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, welcher die halbringförmige CVT- Scheibe haltert, und eine vorbestimmte Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT- Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel geneigt in Bezug auf das andere Teil angeordnet ist;
Bestimmung des Maximaldurchmessers des Werkzeugs in dem Bereich des 0,9-Fachen bis 0,5-Fachen eines Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, wobei der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser aus einer Abmessung zwischen dem Zentrum der Krümmung einer gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der halbringförmigen CVT-Scheibe und dem Drehzentrum der halbringförmigen CVT-Scheibe berechnet wird, aus der Abmessung des Krümmungsradius der Zugoberfläche, der Abmessung des Außenumfangsdurchmessers der Zugoberfläche, und einem Schwenkwinkel, der den Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird; und
Einstellung des Schwenkwinkels auf solche Weise, so daß die Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, welcher den Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger als Absolutwinkel beträgt.
Bereitstellung einer Schleifmaschine mit einem Halterungsmechanismus, welcher die halbringförmige CVT- Scheibe haltert, und eine vorbestimmte Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus mit einem Werkzeug zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT- Scheibe oder das Werkzeug in einem vorbestimmten Winkel geneigt in Bezug auf das andere Teil angeordnet ist;
Bestimmung des Maximaldurchmessers des Werkzeugs in dem Bereich des 0,9-Fachen bis 0,5-Fachen eines Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, wobei der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser aus einer Abmessung zwischen dem Zentrum der Krümmung einer gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der halbringförmigen CVT-Scheibe und dem Drehzentrum der halbringförmigen CVT-Scheibe berechnet wird, aus der Abmessung des Krümmungsradius der Zugoberfläche, der Abmessung des Außenumfangsdurchmessers der Zugoberfläche, und einem Schwenkwinkel, der den Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird; und
Einstellung des Schwenkwinkels auf solche Weise, so daß die Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel, welcher den Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, und dem Schwenkwinkel 15° oder weniger als Absolutwinkel beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende weitere
Schritte:
Einstellung einer Winkeldifferenz zwischen dem Schneidwinkel und einem Schwenkwinkel, welcher den Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, auf den Bereich von 15° oder weniger als Absolutwinkel.
Einstellung einer Winkeldifferenz zwischen dem Schneidwinkel und einem Schwenkwinkel, welcher den Winkel darstellt, der durch die Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, auf den Bereich von 15° oder weniger als Absolutwinkel.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch folgende weitere
Schritte:
Festlegung des Maximaldurchmessers des Werkzeugs in dem Bereich des 0,9-Fachen bis 0,5-Fachen eines Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, der aus einer Abmessung zwischen dem Krümmungszentrum einer gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der halbringförmigen CVT- Scheibe und dem Drehzentrum der halbringförmigen CVT- Scheibe, der Abmessung des Krümmungsradius der Zugoberfläche, der Abmessung des Außenumfangsdurchmessers der Zugoberfläche, und dem Schwenkwinkel berechnet wird.
Festlegung des Maximaldurchmessers des Werkzeugs in dem Bereich des 0,9-Fachen bis 0,5-Fachen eines Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, der aus einer Abmessung zwischen dem Krümmungszentrum einer gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der halbringförmigen CVT- Scheibe und dem Drehzentrum der halbringförmigen CVT- Scheibe, der Abmessung des Krümmungsradius der Zugoberfläche, der Abmessung des Außenumfangsdurchmessers der Zugoberfläche, und dem Schwenkwinkel berechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Schwenkwinkel, der den Winkel darstellt, der durch die
Drehachse des Werkzeugs in Bezug auf eine Oberfläche
senkrecht zur Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe
gebildet wird, so eingestellt wird, daß er gleich dem
Schneidwinkel ist, und im Bereich von 16° bis 40°
liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Schwenkwinkel auf den gleichen Wert wie der
Schneidwinkel eingestellt wird, und im Bereich von 15°
bis 40° liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Schwenkwinkel auf den gleichen Wert wie der
Schneidwinkel eingestellt wird, und im Bereich von 15°
bis 40° liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Schwenkwinkel auf den gleichen Wert wie der
Schneidwinkel eingestellt wird, und im Bereich von 15°
bis 40° liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Schwenkwinkel auf den gleichen Wert wie der
Schneidwinkel eingestellt wird, und im Bereich von 15°
bis 40° liegt.
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EP0489708B1 (de) | Schleifapparat |
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