DE19964368B4

DE19964368B4 - Verfahren zum Schleifen der Zugoberfläche einer halbringförmigen Scheibe eines stufenlosen Getriebes

Info

Publication number: DE19964368B4
Application number: DE19964368A
Authority: DE
Inventors: Yuukou Fujisawa Kamamura; Hiroyuki Fujisawa Ikeda; Masami Fujisawa Tanaka
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-11-20

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 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, auf solche Weise, dass eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel und dem Schwenkwinkel 15 DEG oder weniger als der Absolutwinkel beträgt. Der Schneidwinkel stellt dabei den Winkel dar, der durch die Schneidrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Achse der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird.

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. JP 11-226870 A).

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 2A und 2B gezeigt ist, ein Schleifstein 26 gegen die Schleifoberfläche (also die zu schleifende Oberfläche) eines Werkstücks 28 an stößt, 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' × cos(θ1 + ω1) Ausdruck 1hierbei 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 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' × 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.

JP 09 01 10 99 A1 offenbart ein Bearbeitungsverfahren einer geneigten Fläche mit einer Schleifscheibe, wobei das entsprechende Werkstück zwischen einer Kontaktfläche und einer Lagerfläche eingeklemmt ist.

DE 19644964 A1 offenbart die Herstellung von Treibrollen für stufenlose Getriebe, wobei diese durch einen Schmiedevorgang hergestellt werden. Mittels des Schmiedevorgangs erfolgt ebenfalls die Herstellung von Flächen der entsprechenden Treibrolle.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die auf das Werkzeug einwirkende Belastung zu verringern, so dass eine entsprechende Belastung nicht zu einem Bruch des Werkzeugs führen kann oder dass die Schleifexaktheit des Werkzeugs beeinträchtigt wird, wobei gleichzeitig die Schleifbearbeitungsleistung des Werkzeugs erhöht werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich die Merkmale der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß 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.

Wenn 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, kann 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 Schleifvor gang 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. JP 10-122294 A, eingereicht am 01. Mai 1998, und Nr. JP 11-011676 A, 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:
1 eine Seitenansicht eines Aufbaus einer Schleifmaschine
2A und 2B einen Zustand, in welchem ein Schleifstein und eine halbringförmige CVT-Scheibe gemäß Schleifmaschine nach 1 an der Außenseite aneinander anstoßen; hierbei ist 2A eine Ansicht eines gedachten Zustands, in welchem der Schleifstein und die halbringförmige CVT-Scheibe an der Außenseite aneinander anstoßen, und ist 2B eine vergrößerte Ansicht der außen anstoßenden Abschnitte des Schleifsteins und der halbringförmigen CVT-Scheibe;
3A und 3B einen Zustand, in welchem ein Schleifstein und eine halbringförmige CVT-Scheibe gemäß Schleifmaschine nach 1 innen aneinander anstoßen; hierbei ist 3A die Ansicht eines gedachten Zustands, in welchem der Schleifstein und die halbringförmige CVT-Scheibe innen aneinander anstoßen, und ist 3B eine vergrößerte Ansicht der innen anstoßenden Abschnitte des Schleifsteins und der halbringförmigen CVT-Scheibe;
4A und 4B die Beziehungen der Abmessungen zwischen einem Schleifstein und einem Werkstück gemäß Schleifmaschine nach 1, die jeweils durch eine Position D hindurchgehen; hierbei ist 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 4B eine vergrößerte Ansicht des Nachbarabschnitts der Position D;
5A und 5B die Beziehungen der Abmessungen zwischen einem Schleifstein und einem Werkstück gemäß Schleifmaschine nach 1, die jeweils durch eine Position D hindurchgehen; hierbei ist 5A eine Ansicht der Abmessungsbeziehungen des Nachbarabschnitts der Position D in Aufsicht auf den Schleifstein, und ist 5B eine Darstellung des Berührungszustandes des Schleifsteins an der Position D;
6 ein Diagramm der Beziehungen zwischen Schneidvergrößerungen 1 und 2, dem Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser und dem Spindelschwenkwinkel θ₁;
7 eine Seitenansicht des Aufbaus einer Schleifmaschine;
8 eine Darstellung der Beziehung zwischen einem Schneidwinkel θ₂ und einem Schwenkwinkel θ₁, wenn ein Werkstück mit einem Schleifstein gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geschliffen wird;
9A und 9B Ansichten eines Schleifsteins und eines Werkstücks gemäß der Ausführungsform, wobei ein Zustand dargestellt ist, in welchem sie außen aneinander anstoßen;
10A und 10B Ansichten eines Schleifsteins und eines Werkstücks gemäß der Ausführungsform, wobei ein Zustand dargestellt ist, in welchem sie innen aneinander anstoßen;
11 eine Ansicht eines Schleifsteins und eines Werkstücks gemäß der Ausführungsform, wobei ein Zustand dargestellt ist, in welchem sie gleichzeitig innen und außen aneinander anstoßen;
12 ein Diagramm, in welchem die Beeinflussungsbeziehungen zwischen dem Schleifstein und dem Werkstück gemäß der Ausführungsform dargestellt sind;
13 ein Diagramm, in welchem die Beziehungen zwischen Schneidwinkeln, Schneidvergrößerungen, Schwenkwinkeln und Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessern bei einem Teststück Nr. 3 gemäß der Ausführungsform gezeigt sind; und
14 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehungen zwischen Schneidwinkeln, Schneidvergrößerungen, Schwenkwinkeln und Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessern in einem Teststück Nr. 4 gemäß der Ausführungsform.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Schleifen der Zugoberfläche einer halbringförmigen CVT-Scheibe, unter Bezugnahme auf die 1 bis 7.
Hierbei zeigt 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 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 auf weist. 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 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 Be schreibung der Beziehung zwischen dem Beeinflussungsdurchmesser und dem Schwenkwinkel θ unter Bezugnahme auf die 4 und 5. Der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessr 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 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 5A die Größe e durch folgenden Ausdruck ausdrücken: e = (ϕ2 – (pcd + c + d)2)1/2 Ausdruck 10
Weiterhin kann gemäß 5B folgender Ausdruck erhalten werden: (Rc – b)2 + e2 = Rc2 Ausdruck 11
Löst man de 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] Rc1 = lim(Rc) c → (ϕ – pcd)
Daher läßt sich folgender Ausdruck erhalten: Rw = Rc' + r(1 – sinθ3) = 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 Schleifsteinbeeinflussungs durchmesser ab, was zu einem Problem bei dem Bearbeitungs- oder Schleifvorgang führt.
Unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften sind in 6 die Beziehungen zwischen den Schneidvergrößerungen 1, 2, dem Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser, und dem Spindelschwenkwinkel θ₁ dargestellt.
In 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 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 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. 2A).
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4
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 Aus tausch des Schleifsteins 26 erforderlich ist, wodurch der Herstellungswirkungsgrad des Werkstücks 28 verbessert wird.
Bei der voranstehend geschilderten Schleifvorgang kann 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 Ausführungsform eines Verfahrens zum Schleifen der Zugoberfläche einer halbringförmigen CVT-Scheibe gemäß der Erfindung, unter Bezugnahme auf 1 sowie die 8 bis 14.
Bei dem voranstehend Geschilderten wird der Spindelschwenkwinkel θ₁ (Spindelschwenkwinkel θ₁) 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 Ausführungsform ein Schleifverfahren, mit welchem selbst dann ein Werkstück 28 geschliffen werden kann, für welches ein Schwenkwinkel von 15 ° oder weniger vorgezogen wird.
In 8 sind ein Schneidwinkel θ₂ und ein Schwenkwinkel θ₁ dargestellt, die in der nachstehenden Beschreibung verwendet werden.
In 8 ist eine Schleifsteinspindel 27, an welcher der Schleifstein 26 befestigt ist, an einem Schleifsteintisch 50 (nicht gezeigt) angebracht, welcher dem Schneidtisch 23 in 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 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 θ₁ eingesetzt werden.
Bei dem voranstehend Geschilderten 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 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 des voranstehend Geschilderten 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. 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/2ω1 – 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 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 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 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 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 θ₁ 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 darstel len, 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 13 die Schneidwinkel, Schwenkwinkel sowie die Schneidvergrößerungen 1, 2 und die Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser dargestellt.

Tabelle 5

Tabelle 6

Tabelle 7

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 14 sind die Schneidwinkel, Schwenkwinkel sowie die Ergebnisse für die Schneidvergrößerungen 1, 2 und die Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser des Versuchsstücks Nr. 4 dargestellt.

Tabelle 8

Tabelle 9

Tabelle 10

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 werden.

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 62 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 ord nungsgemäßen 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 θ₁, 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 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 θ₁ 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 ein gesetzt 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

Verfahren zum Schleifen einer Zugoberfläche einer halbringförmigen Scheibe eines stufenbaren Getriebes mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Schleifmaschine (20) mit einem Halterungsmechanismus (22), welcher die halbringförmige CVT-Scheibe (28) haltert, und eine vorbestimmte Bearbeitungstoleranz aufweist; und eines Bearbeitungsmechanismus (21) mit einem Werkzeug (26) zum Schleifen der halbringförmigen CVT-Scheibe, wobei das Schleifen mit der Schleifmaschine in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem entweder die halbringförmige CVT-Scheibe (28) oder das Werkzeug (26) in einem vorbestimmten Winkel geneigt in Bezug auf das andere Teil angeordnet ist, gekennzeichnet durch Einstellen eines Schwenkwinkels (θ₁), welcher den Winkel darstellt, der durch die Drehachse (M) des Werkzeugs (26) in Bezug auf eine Oberfläche senkrecht zur Achse (P) der halbringförmigen CVT-Scheibe (28) gebildet wird, auf solche Weise, daß eine Winkeldifferenz zwischen einem Schneidwinkel (θ₂), welcher den Winkel darstellt, der durch die Schneidrichtung (W) des Werkzeugs (26) in Bezug auf die Achse (P) der halbringförmigen CVT-Scheibe gebildet wird, und dem Schwenkwinkel (θ₁) 15 ° oder weniger als Absolutwinkel beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bestimmen des Maximaldurchmessers (R_w) des Werkzeugs (26) in dem Bereich des 0,9-Fachen bis 0,5-Fachen eines Schleifsteinbeeinflussungsdurchmessers, wobei der Schleifsteinbeeinflussungsdurchmesser berechnet wird aus einer Abmessung (pcd) zwischen dem Zentrum (0) der Krümmung einer gekrümmten Oberfläche der Zugoberfläche der halbringförmigen CVT-Scheibe (28) und dem Drehzentrum der halbringförmigen CVT-Scheibe, aus der Abmessung des Krümmungsradius der Zugoberfläche, der Abmessung (ϕ) des Außenumfangsdurchmessers der Zugoberfläche, und dem Schwenkwinkel (θ₁).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel (θ₁) auf den gleichen Wert wie der Schneidwinkel (θ₂) eingestellt wird, und im Bereich von 15 ° bis 40 ° liegt.