EP1372906B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Getriebescheiben eines stufenlos verstellbaren Getriebes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Getriebescheiben eines stufenlos verstellbaren Getriebes Download PDF

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EP1372906B1
EP1372906B1 EP02737913A EP02737913A EP1372906B1 EP 1372906 B1 EP1372906 B1 EP 1372906B1 EP 02737913 A EP02737913 A EP 02737913A EP 02737913 A EP02737913 A EP 02737913A EP 1372906 B1 EP1372906 B1 EP 1372906B1
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EP
European Patent Office
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transmission
grinding
grinding wheel
workpiece
disks
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Erwin Junker
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Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
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Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/02—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work
    • B24B5/14—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work for grinding conical surfaces, e.g. of centres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B35/00—Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/02—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work
    • B24B5/16—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work for grinding peculiarly surfaces, e.g. bulged
    • B24B5/162—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work for grinding peculiarly surfaces, e.g. bulged controlled by a template

Definitions

  • the present invention relates to a method, according to the preamble of claim 1, as well as a device, according to the preamble of claim 10 for the production of transmission disks for a continuously variable transmission, such. a belt drive.
  • Such continuously variable transmissions are also referred to as CVT transmissions (Continuously Variable Transmission) and have at least one pair of transmission disks, each with an example, substantially conical or convex, that is .. curved transmission surface.
  • transmission surface here the surface understood, which serves for power transmission.
  • the transmission surface may have a curved or straight shape in the radial direction of the transmission disk.
  • the gear wheels arranged in pairs are adjustable at a distance from one another, with a force transmission element between them, such as e.g.
  • a delicate chain can be deflected.
  • stepless adjustability is achieved.
  • the force transmission element moves non-positively along the transmission surface of the respective opposite transmission disks.
  • the force transmission element is moved up and down or from inside to outside or vice versa along the transmission surface of the transmission disks between an inner diameter and an outer diameter on the transmission surface.
  • the RO 107 309 B shows an additional device for external and internal cylindrical grinding of spherical surfaces as an addition to universal cylindrical grinding machines.
  • a base plate is mounted on the grinding table, which is pivotable about a vertical axis.
  • the base plate can be pivoted about this vertical axis by means of a hydraulic cylinder.
  • a workpiece spindle head is mounted on the base plate via a cross slide. He picks up the workpiece to be ground and drives it to rotate. Opposite the rotating workpiece is in the usual way the wheelhead with the rotating grinding wheel.
  • the workpiece can be pivoted when grinding around the aforementioned vertical axis relative to the grinding wheel in a horizontal plane, and also is about the cross slide the distance of the workpiece spindle head from the vertical axis in two mutually perpendicular axes adjustable.
  • the grinding wheel and workpiece can thereby be moved along an oblique straight guide or a circular path in the looping engagement along each other.
  • the targeted Surface roughness of the transmission surface of the transmission disks are adjusted, whereby optimal conditions for avoiding slippage are created by a Kraftubeitragungselement in the operation of the transmission.
  • the surface can be produced in the required narrow dimensional tolerances and has the necessary strength.
  • the slip behavior significantly improved or slippage is largely avoided, the contact pressure of the transmission discs can be further reduced, resulting in a reduction of the surface pressure and thus the friction in the power transmission and thus an increase the efficiency of the transmission results.
  • a continuously variable transmission with transmission disks according to the invention thus ultimately also leads to a reduction of the fuel consumption of an internal combustion engine in comparison to conventionally produced transmissions.
  • a cross-cut produced in this way offers the following advantages:
  • the bearing components on the surface of the gear disks are higher, because it is a similar "cross-grinding" as honed surfaces.
  • the speed of the workpiece spindle is adjusted to the pendulum motion.
  • a uniform grinding pattern on the transmission surface can be generated in all areas.
  • the surface roughness can be selectively increased or reduced in this way.
  • the speed of the workpiece spindle is changed depending on the radial grinding position of the grinding wheel on the transmission surface. In this way, a uniform grinding pattern can be produced on all regions of the transmission surface, for example by increasing or decreasing workpiece spindle speed, in particular by achieving identical grinding conditions at all grinding locations, in order to produce the same surface roughness on all circumferential regions of the transmission disk. It is thereby avoided that operates at different positions on the transmission plate, the power transmission element with different slip limits.
  • the speed of the oscillating movement is changed depending on the radial position of the grinding wheel on the transmission surface.
  • the relative pendulum motion can be accomplished by either reciprocating the grinding wheel or gearbox.
  • two workpiece spindles are provided, which are arranged to each other so that a pendulum movement over the transmission surfaces of two gear wheels can be performed so that two gear wheels are ground in one clamping with only one grinding wheel.
  • the two workpiece spindles are in this case adjusted so that the transmission surfaces of the two gear wheels are arranged adjacent, wherein the conical or convex transmission surfaces are each in a plane.
  • the machining of two gear disks in one clamping in accordance with the method according to the invention thus enables a reduction of the production times.
  • the cycle times can be approximately halved. It goes without saying that the respective workpiece spindle speeds are adapted to the extended pendulum path.
  • the two workpiece spindles are pivotable about a common pivot point so as to produce a spherical shell shape of the transmission surfaces can be.
  • the position of the pivot point is determined by the radius of the spherical shape.
  • the device according to the invention for the production of gear wheels with a transmission surface for a continuously variable transmission is specified in claim 10 and serves for carrying out the method according to any one of claims 1 to 6.
  • the device according to the invention is based on a device with a grinding wheel for grinding the workpiece is driven by a grinding spindle, with rotary drive and clamping the workpieces by means of workpiece spindle, wherein the central axis of the grinding spindle is horizontally adjustable in its angle relative to the central axis of the workpiece spindle and the grinding area between the grinding wheel and workpiece can move along this angle.
  • the device according to the invention initially serves to solve the above-stated problem, which is also the subject of the method.
  • the two workpiece spindles are arranged such that the transmission surfaces of the two gear disks are arranged adjacent.
  • the spherical or spherical transmission surfaces then form a common grinding surface that can be swept by the grinding wheel. This leads to the already mentioned significant reduction of production times.
  • a grinding spindle slide which is obliquely adjustable with respect to the workpiece spindle.
  • the grinding spindle slide allows a precise and fast reciprocation of the grinding wheel over the transmission surface to be ground. Due to the adjustability in the bevel with respect to the workpiece spindle, different conical shapes of gear disks can be produced.
  • the device has a control device with which the relative pendulum motion can be selectively controlled.
  • the pendulum motion can be selectively changed so that a predefined surface roughness of the transmission surface of the transmission disks can be adjusted to the device.
  • the speed of the workpiece spindle and the speed of the pendulum motion can be varied on the control device.
  • the machining of the transmission surface can thus be optimized for each application, ie in terms of their slip and friction properties in the operation of a transmission.
  • the workpiece spindles are pivotable about a common pivot point for producing a "crowned" shell shape of the transmission surface of both transmission disks.
  • the pivot point is determined by the desired or required radius of curvature.
  • the pivoting movement then also serves to generate the relative pendulum motion.
  • the device is part of a CNC machining center.
  • the transmission disks can be further processed in one clamping. A conversion between different, the grinding preceding or subsequent processing steps is not required.
  • FIG. 1 shows a simplified plan view of a grinding device for carrying out the method according to the invention.
  • a gear disc with a conical surface 2 is clamped to a workpiece spindle 3.
  • the gear disc 1 has a conical transmission surface 2, that is, it is curved in one direction only. However, it goes without saying that the gear disc 1 may also have a curved shape in two directions.
  • a grinding wheel 4 is provided on a grinding spindle 5 for grinding the conical transmission surface 2 of the transmission disk 1.
  • the grinding wheel 4 and the grinding spindle 5 are provided on a grinding spindle slide 6 so that the grinding wheel 4 during the grinding of the surface 2 can perform a pendulum motion.
  • a control device 7 is provided, via which the rotational speed of the workpiece spindle 3 and the oscillating movement of the grinding wheel 4 can be controlled.
  • the grinding wheel 4 oscillates during grinding of the transmission surface 2 of the gear disc 1 between an outer radius 2.2 and an inner radius 2.1 back and forth so that the grinding marks on the surface 2 intersect. In this way, on the surface 2 a cross-cut can be generated.
  • the device can thus specifically influence the surface roughness of the transmission surface 2 of the gear disc 1.
  • the control device 7 in particular the speed of the workpiece spindle 3, the speed and direction of the oscillating movement of the grinding wheel 4 are adjustable. Other setting parameters are the same as in conventional grinding machines, such as the delivery of the grinding wheel 4 in the direction of the surface 2 in the XY plane.
  • FIG. 2 schematically illustrates an exemplary embodiment of the grinding device according to the invention, in which, in contrast to the exemplary embodiment described above, two workpiece spindles 3, 3 'are provided.
  • a grinding of two gear disks 1,1 'in one clamping with a single grinding wheel 4 is possible.
  • the two workpiece spindles 3, 3 ' according to the conical shape of the transmission surface 2, 2' of the transmission disks 1, 1 'aligned with each other so that the generatrices one half of the conical surface 2, 2' lie in a plane.
  • the grinding spindle 5 is arranged on a grinding spindle slide 6, which allows a pendulum movement of the inner radius 2.1 of the surface 2 of a gear disc 1 to the inner radius 2.1 of the other gear disc 1 '. As a result, the manufacturing times for the grinding of the transmission surface of transmission disks can be reduced.
  • FIG. 3 schematically illustrates an alternative embodiment of the grinding apparatus of FIG. 1.
  • a pivotable, i. reciprocating workpiece spindle 10 executed.
  • This creates a radius shape, i. spherical shape of the transmission surface 2, which has a targeted surface roughness because of the cross-cut produced.
  • the position of the pivot point 8 determines the radius of curvature of the convex lateral surface and is preferably adjustable.
  • FIG. 4 analogously to FIG. 3, an alternative embodiment of the grinding machine from FIG. 2 with two workpiece spindles is shown schematically.
  • the two workpiece spindles 10, 10 ' are pivotally arranged about a common pivot point 9 so that the pendulum movement on the workpiece spindles 10, 10' is executable, while the grinding wheel 4 is delivered in the Y direction.
  • the pivot point 9 is adjustable, as well as the pivot angle ⁇ for an adaptation of the device to different forms of transmission discs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Pulleys (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 zur Herstellung von Getriebescheiben für ein stufenlos verstellbares Getriebe, wie z.B. ein Umschlingungsgetriebe. Derartige stufenlos verstellbare Getriebe werden auch als CVT-Getriebe (Continiously Variable Transmission) bezeichnet und weisen zumindest ein Paar Getriebescheiben auf mit jeweils einer beispielsweise im wesentlichen kegelförmigen oder balligen, d.h.. gekrümmten Transmissions-Oberfläche. Unter Transmissions-Oberfläche wird hier die Oberfläche verstanden, welche zur Kraftübertragung dient. Die Transmissions- Oberfläche kann eine in radialer Richtung der Getriebescheibe gekrümmte oder gerade Form aufweisen. Die paarweise zueinander angeordneten Getriebescheiben sind im Abstand zueinander verstellbar, wobei zwischen ihnen ein Kraftübertragungselement, wie z.B. eine feingliedrige Kette umgelenkt werden kann. Durch eine Verstellung des Abstandes zwischen den Getriebescheiben wird die stufenlose Verstellbarkeit erreicht. Hierbei wandert das Kraftübertragungselement kraftschlüssig entlang der Transmissions-Oberfläche der jeweils gegenüberliegenden Getriebescheiben. Das Kraftübertragungselement wird also im Betrieb des Getriebes entlang der Transmissions-Oberfläche der Getriebescheiben zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser auf der Transmissions-Oberfläche auf und ab bzw. von innen nach außen bzw. umgekehrt bewegt.
  • Es besteht hierbei das Problem, dass die Getriebescheiben mit einer solchen Kraft gegen das Krafnbertragungselement angedrückt werden müssen, daß das Kraftübertragungselement nicht durchrutschen kann. Ein Schlupf muß effektiv vermieden werden. Andererseits ist es erwünscht, die Anpreßkraft der Getriebescheiben möglichst gering zu halten, um unnötig hohe Flächenpressung bei der Kraftübertragung von den Getriebescheiben auf das Kraftübertragungselement zu vermeiden. Dennoch darf es zwischen den Getriebescheiben und dem Kraftübertragungselement nicht zum Schlupf kommen.
  • Bei der Herstellung derartiger Getriebescheiben für stufenlos verstellbare Getriebe besteht außerdem das Problem, daß die Getriebescheiben eine hochfeste und in möglichst geringen Toleranzen gearbeitete Transmissions-Oberfläche aufweisen müssen. Die hohe Festigkeit der Getriebescheibe ist wesentlich für eine möglichst lange Lebensdauer des Getriebes. Unebenheiten und Formabweichungen der Transmissions-Obbrfläche derartiger Getriebescheiben sind zu vermeiden, um einen störungsfreien und möglichst geräuscharmen Betrieb des Getriebes zu gewährleisten.
  • Schleifmaschinen zum Schleifen von kegelförmigen, kugeligen oder auf andere Weise gewölbten Oberflächen sind an sich bekannt. So behandelt die US-A-4 074 416 eine Maschine zum Drehen, Schleifen und Läppen, bei der eine Werkzeugspindel mit einer rotierenden Schleifscheibe auf unterschiedliche Winkel gegenüber der zu schleifenden Oberfläche eingestellt und zudem in radialer und axialer Richtung gegenüber dem rotierenden Werkstück verfahren werden kann. Dabei wird die zu erzielende Kontur von einer Schablone abgetastet und mittels eines hydraulischen Pantographen auf die Werkzeugspindel übertragen. Mit dieser bekannten Maschine soll ein gewölbter Spiegelkörper für die Zwecke der Optronik hergestellt werden. Ziel des Schleifvorganges ist die größtmögliche Genauigkeit der Kontur sowie eine besonders glatte, spiegelnde optische Oberfläche, was sich auch darin äußert, dass dem Schleifen ein Vorgang des Läppens nachgeschaltet ist.
  • Die RO 107 309 B zeigt eine Zusatzvorrichtung zum Außen- und Innenrundschleifen von Kugelflächen als Zusatz zu Universal-Rundschleifinaschinen. Dabei wird auf dem Schleiftisch eine Sockelplatte angebracht, die um eine lotrechte Achse schwenkbar ist. Die Sockelplatte kann mittels eines Hydraulikzylinders um diese lotrechte Achse verschwenkt werden. Ein Werkstückspindelkopf ist über einen Kreuzschlitten auf der Sockelplatte angebracht. Er nimmt das zu schleifende Werkstück auf und treibt es zur Rotation an. Dem rotierenden Werkstück gegenüber steht in der üblichen Weise der Schleifspindelstock mit der rotierenden Schleifscheibe. Den üblichen Möglichkeiten einer Universal-Rundschleifmaschine zur gegenseitigen Bewegung von Werkstück und Schleifscheibe werden somit durch die Zusatzvorrichtung weitere Verstell- und Bewegungsmöglichkeiten hinzugefügt: Das Werkstück kann beim Schleifen um die erwähnte lotrechte Achse gegenüber der Schleifscheibe in einer waagerechten Ebene verschwenkt werden, und außerdem ist über den Kreuzschlitten der Abstand des Werkstückspindelkopfes von der lotrechten Achse in zwei zueinander senkrechten Achsen einstellbar. Schleifscheibe und Werkstück können dadurch entlang einer schrägen Geradführung oder einer Kreisbahn im Schleifeingriff aneinander entlang bewegt werden. Mit dieser bekannten Maschine soll eine einfache Konstruktion erreicht und ein Innenschleifen ermöglicht werden.
  • Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Herstellung von Getriebescheiben für ein stufenlos verstellbares Getriebe bereitzustellen, mit welchem die Kraftübertragungseigenschaften zwischen den Getriebescheiben und einem Kraftübertragungselement verbessert werden, die Lebensdauer erhöht und insbesondere ein Durchrutschen des Kraftübertragungselementes sicher vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung von Getriebescheiben nach der Erfindung wird beim Schleifen der kegelförmigen oder balligen Transmissions-Oberfläche in Bezug zur Werkstückspindel eine radiale, relative Pendelbewegung zwischen der Schleifscheibe und der Getriebescheibe ausgeführt, so daß der Schleifbereich der Schleifscheibe auf der Transmissions-Oberfläche zwischen einem Innen- und einem Außenradius der Oberfläche wandert Hierdurch kann das Schleifbild der Transmissions-Oberfläche gezielt verändert werden. Statt des beim Rundschleifen üblichen, im wesentlichen kreisförmigen Schleifbildes wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kreuzschliff erzeugt. Mit Kreuzschliff ist hier ein Schleifbild gemeint, bei dem sich Schleifriefen irgendwie kreuzen. Auf diese Weise kann gezielt die Oberflächenrauhigkeit der Transmissions-Oberfläche der Getriebescheiben eingestellt werden, wodurch optimale Bedingungen zum Vermeiden eines Durchrutschens von einem Kraftübeitragungselement im Betrieb des Getriebes geschaffen werden. Die Oberfläche ist in den erforderlichen engen Maßtoleranzen herstellbar und weist die notwendige Festigkeit auf. Da mit der gezielten Einstellung der Oberflächenrauhigkeit der Getriebescheiben das Schlupfverhalten deutlich verbessert bzw. ein Schlupf in starkem Maße vermieden wird, kann die Anpreßkraft der Getriebescheiben weiter reduziert werden, was in einer Reduzierung der Flächenpressung und damit auch der Reibung bei der Kraftübertragung und damit einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Getriebes resultiert. Ein stufenlos verstellbares Getriebe mit erfindungsgemäß hergestellten Getriebescheiben führt somit letztendlich auch zu einer Reduzierung des Treibstoffverbrauchs eines Verbrennungsmotors im Vergleich zu herkömmlich hergestellten Getrieben.
  • Ein auf diese Weise erzeugter Kreuzschliff bietet folgende Vorteile: Die Traganteile auf der Oberfläche der Getriebescheiben sind höher, da es sich um einen ähnlichen "Kreuzschliff" wie bei gehonten Oberflächen handelt.
  • Beim Schrägeinstichschleifen entsteht ein Peripherieschliff, der exakt in der geometrischen Negativform abgerichtet sein muß, so daß jeglicher Formfehler des Abrichtens auf dem Werkstück abgebildet wird. Durch die Pendelbewegung werden Formfehler des Abrichtens "verzogen", so daß sie nicht mehr auf dem Werkstück abgebildet werden. Außerdem bietet der Kreuzschliff in Bezug auf die Kraftübertragung an der Kraftübertragungsstelle Vorteile. Durch das Pendelschleifen ergibt sich zudem eine geringere thermische Belastung des Werkstückes beim Schleifen, da das Werkstück sich bis zum erneuten Eingriff der Schleifscheibe an der gleichen Schleifstelle wieder völlkommen abgekühlt hat.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Drehzahl der Werkstückspindel auf die Pendelbewegung abgestimmt. Hierdurch kann ein gleichmäßiges Schleifbild auf der Transmissions-Oberfläche in allen Bereichen erzeugt werden. Auch kann auf diese Weise die Oberflächenrauhigkeit gezielt erhöht oder verringert werden. Nach einem diesbezüglichen vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird die Drehzahl der Werkstückspindel in Abhängigkeit von der radialen Schleifposition der Schleifscheibe auf der Transmissions-Oberfläche verändert. Hierdurch kann ein gleichmäßiges Schleifbild auf allen Bereichen der Transmissions-Oberfläche erzeugt werden, beispielsweise durch zunehmende oder abnehmende Werkstückspindeldrehzahl, insbesondere durch Erzielen gleicher Schleifbedingungen an allen Schleiforten, um die gleiche Oberflächenrauhigkeit auf allen Umfangsbereichen der Getriebescheibe zu erzeugen. Es wird hierdurch vermieden, daß an unterschiedlichen Positionen auf der Getriebescheibe das Kraftübertragungselement mit verschiedenen Schlupfgrenzen arbeitet.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Geschwindigkeit der Pendelbewegung in Abhängigkeit von der radialen Position der Schleifscheibe auf der Transmissions-Oberfläche verändert. Durch eine in Richtung des AuBenumfangs abnehmende Geschwindigkeit der Pendelbewegung wird ein je nach dem jeweiligen Umfangsbereich ungleichmäßiges Schleifbild vermieden. Die relative Pendelbewegung kann entweder durch ein Hin- und Herbewegen der Schleifscheibe oder der Getriebescheibe ausgeführt werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Werkstückspindeln vorgesehen, welche so zueinander angeordnet sind, daß eine Pendelbewegung über die Transmissions-Oberflächen von zwei Getriebescheiben ausgeführt werden kann, so daß zwei Getriebescheiben in einer Aufspannung mit nur einer Schleifscheibe geschliffen werden. Die beiden Werkstückspindeln sind hierbei so eingestellt, daß die Transmissions-Oberflächen der beiden Getriebescheiben benachbart angeordnet sind, wobei die kegelförmigen oder balligen Transmissions-Oberflächen jeweils in einer Ebene liegen. Die Bearbeitung von zwei Getriebescheiben in einer Aufspannung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht so eine Reduzierung der Herstellungszeiten. Die Taktzeiten können annähernd halbiert werden. Es versteht sich hierbei von selbst, daß die jeweiligen Werkstückspindeldrehzahlen auf den verlängerten Pendelweg angepaßt sind. Nach einem diesbezüglichen Aspekt der Erfindung sind die beiden Werkstückspindeln um einen gemeinsamen Schwenkpunkt so schwenkbar, daß eine ballige Mantelform der Transmissions-Oberflächen erzeugt werden kann. Die Position des Schwenkpunktes bestimmt sich nach dem Radius der balligen Form.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Getriebescheiben mit einer Transmissionsoberfläche für ein stufenlos verstellbares Getriebe ist im Anspruch 10 angegeben und dient zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6. Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Schleifscheibe, die zum Schleifen des Werkstückes über eine Schleifspindel angetrieben ist, mit Drehantrieb und Einspannen der Werkstücke mittels Werkstückspindel, wobei die Mittelachse der Schleifspindel in ihrem Winkel relativ zur Mittelachse der Werkstückspindel horizontal verstellbar ist und der Schleifbereich zwischen Schleifscheibe und Werkstück unter diesem Winkel entlang wandern kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zunächst zur Lösung der oben angegebenen, auch dem Verfahren zugrundeliegenden Aufgabe. Darüber hinaus soll sie es ermöglichen, das erfindungsgemäße Verfahren auf eine besonders wirtschaftliche Weise durchzuführen, die auch für die Großserienfertigung geeignet ist.
  • Das gelingt nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 dadurch, dass zur Aufnahme von je einer Getriebescheibe zwei Werkstückspindeln vorgesehen sind, welche in ihrer Ausrichtung und im Abstand in Bezug auf einen Schwenkwinkel α zueinander verstellbar angeordnet sind, so dass eine in Bezug auf die Werkstückspindelachse radiale und wiederholte relative Pendelbewegung zwischen Schleifscheibe und Tranmissions-Oberflächen von beiden Getriebescheiben in einer Aufspannung mit einer Schleifscheibe ausgeführt werden kann. Durch die Pendelbewegung ist es mit des erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, statt eines beim Rundschleifen sonst üblichen gleichförmig radialen Schleifbildes, ein gewünschtes Schleifbild auf der Oberfläche, z.B. einen Kreuzschliff, ein spiralförmig nach außen verlaufendes oder ein anderes gewünschtes Schleifbild zu erzeugen. Hierdurch können mit der Vorrichtung Getriebescheiben mit einer gewünschten und vordefinierten Oberflächenrauhigkeit hergestellt werden. Die relative Pendelbewegung kann vorzugsweise entweder durch eine hin- und herbewegbare Schleifscheibe oder eine entsprechend bewegbare Getriebescheibe realisiert werden.
  • Vor allem aber sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die zwei Werkstückspindeln derart angeordnet, dass die Transmissions-Oberflächen der beiden Getriebescheiben benachbart angeordnet sind. Die kugelförmigen oder balligen Transmissions-Oberflächen bilden dann eine gemeinsame Schleiffläche, die von der Schleifscheibe überstrichen werden kann. Das führt zu der schon erwähnten erheblichen Reduzierung der Herstellungszeiten.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schleifspindel-Schlitten vorgesehen, der in Bezug auf die Werkstückspindel schräg verstellbar ist. Der Schleifspindel-Schlitten erlaubt ein präzises und schnelles Hin- und Herbewegen der Schleifscheibe über die zu schleifende Transmissions-Oberfläche. Durch die Verstellbarkeit in der Schräge in Bezug zu der Werkstückspindel können unterschiedliche Kegelformen von Getriebescheiben hergestellt werden.
  • Zur Durchführung des Verfahrens weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, mit welcher die relative Pendelbewegung gezielt steuerbar ist. Hierdurch kann die Pendelbewegung gezielt so verändert werden, daß eine vordefinierte Oberflächenrauhigkeit der Transmissions-Oberfläche der Getriebescheiben an der Vorrichtung eingestellt werden kann. Dabei sind an der Steuereinrichtung die Drehzahl der Werkstückspindel und die Geschwindigkeit der Pendelbewegung variierbar. Auf diese Weise können mit der Vorrichtung verschiedenste Oberflächenrauhigkeiten hergestellt werden. Die Bearbeitung von der Transmissions-Oberfläche kann so jeweils anwendungsbezogen, d.h. im Hinblick auf ihre Schlupf- und Reibungseigenschaften im Betrieb eines Getriebes, optimiert werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Werkstückspindeln um einen gemeinsamen Schwenkpunkt schwenkbar zum Herstellen einer "balligen" Mantelform der Transmissions-Oberfläche beider Getriebescheiben. Der Schwenkpunkt bestimmt sich hierbei nach dem erwünschten oder geforderten Krümmungsradius. Die Schwenkbewegung dient dann auch gleichzeitig zum Erzeugen der relativen Pendelbewegung.
  • Durch die Verstellbarkeit der Werkstückspindeln im Abstand zueinander können im Ubrigen auch verschieden große Getriebescheiben mit einer gezielt beeinflußten Oberflächenrauhigkeit hergestellt werden. Zudem ist hierdurch der Kegelwinkel einstellbar.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung Teil eines CNC-Bearbeitungszentrums. Auf diese Weise können die Getriebescheiben in einer Aufspannung weiter verarbeitet werden. Eine Umrüstung zwischen verschiedenen, dem Schleifen vorangegangenen oder nachfolgenden Bearbeitungsschritten ist so nicht erforderlich.
  • Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung detailliert beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schleifvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung;
    Figur 2
    eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Schleifvorrichtung nach der Erfindung mit zwei Werkstückspindeln;
    Figur 3
    eine schematische Draufsicht eines alternativen Ausführungsbeispiels zu dem aus Figur 1; und
    Figur 4
    eine schematische Draufsicht eines alternativen Ausführungsbeispiels zu dem aus Figur 2.
  • In der Figur 1 ist vereinfacht eine Draufsicht einer Schleifvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt Als Werkstück 1 ist eine Getriebescheibe mit einer kegelförmigen Oberfläche 2 an einer Werkstückspindel 3 eingespannt. Die Getriebescheibe 1 weist eine kegelförmige Transmissions-Oberfläche 2 auf, d.h. sie ist nur in einer Richtung gekrümmt. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die Getriebescheibe 1 auch eine in zwei Richtungen gekrümmte Form aufweisen kann. Eine Schleifscheibe 4 ist an einer Schleifspindel 5 zum Schleifen der kegelförmigen Transmissions-Oberfläche 2 der Getriebescheibe 1 vorgesehen. Die Schleifscheibe 4 und die Schleifspindel 5 sind auf einem Schleifspindelschlitten 6 so vorgesehen, daß die Schleifscheibe 4 während des Schleifens der Oberfläche 2 eine Pendelbewegung ausführen kann. Hierzu ist des weiteren eine Steuereinrichtung 7 vorgesehen, über welche die Drehzahl der Werkstückspindel 3 sowie die Pendelbewegung der Schleifscheibe 4 steuerbar ist. Die Schleifscheibe 4 pendelt während der Schleifbearbeitung der Transmissions-Oberfläche 2 der Getriebescheibe 1 zwischen einem Außenradius 2.2 und einem Innenradius 2.1 so hin und her, daß die Schleifspuren auf der Oberfläche 2 sich kreuzen. Auf diese Weise kann auf, der Oberfläche 2 ein Kreuzschliff erzeugt werden. Mit der Vorrichtung kann also gezielt die Oberflächenrauhigkeit der Transmissions-Oberfläche 2 der Getriebescheibe 1 beeinflußt werden. Mit der Steuereinrichtung 7 sind insbesondere die Drehzahl der Werkstückspindel 3, die Geschwindigkeit und Richtung der Pendelbewegung der Schleifscheibe 4 einstellbar. Weitere Einstellparameter sind dieselben wie bei konventionellen Schleifmaschinen, wie z.B. die Zustellung der Schleifscheibe 4 in Richtung auf die Oberfläche 2 in der X-Y-Ebene.
  • Die Figur 2 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung dar, bei welchem im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Werkstückspindeln 3, 3' vorgesehen sind. Auf diese Weise ist mit der Vorrichtung ein Schleifen von zwei Getriebescheiben 1,1' in einer Aufspannung mit einer einzigen Schleifscheibe 4 möglich. Hierzu sind die beiden Werkstückspindeln 3, 3' entsprechend der Kegelform der Transmissions-Oberfläche 2, 2' der Getriebescheiben 1, 1' so zueinander ausgerichtet, daß die Mantellinien je einer Hälfte der kegelförmigen Oberfläche 2, 2' in einer Ebene liegen. Die Schleifspindel 5 ist auf einem Schleifspindelschlitten 6 angeordnet, welcher eine Pendelbewegung von dem Innenradius 2.1 der Oberfläche 2 der einen Getriebescheibe 1 bis zu dem Innenradius 2.1 der anderen Getriebescheibe 1' erlaubt. Hierdurch lassen sich die Herstellungszeiten für die Schleifbearbeitung der Transmissions-Oberfläche von Getriebescheiben reduzieren.
  • Figur 3 stellt schematisch eine alternative Ausführungsform der Schleifvorrichtung aus Figur 1 dar. Anstatt eines beweglichen Schleifspindelschlittens 6 wird hier die Pendelbewegung beim Schleifen der Transmissions-Oberfläche 2. durch eine verschwenkbare, d.h. hin- und herschwenkbare Werkstückspindel 10 ausgeführt. Hierdurch entsteht eine Radiusform, d.h. ballige Form der Transmissions-Oberfläche 2, welche eine gezielte Oberflächenrauhigkeit wegen des erzeugten Kreuzschliffs aufweist. Die Position des Schwenkpunktes 8 bestimmt den Krümmungsradius der balligen Mantelfläche und ist vorzugsweise verstellbar.
  • In Figur 4 ist analog zu Figur 3 eine alternative Ausführungsform der Schleifmaschine aus Figur 2 mit zwei Werkstückspindeln schematisch dargestellt. Die beiden Werkstückspindeln 10, 10' sind um einen gemeinsamen Schwenkpunkt 9 schwenkbar so angeordnet, daß die Pendelbewegung über die Werkstückspindeln 10, 10' ausführbar ist, während die Schleifscheibe 4 in Y-Richtung zugestellt wird. Der Schwenkpunkt 9 ist verstellbar, ebenso wie der Schwenkwinkel α für eine Anpassung der Vorrichtung an verschiedene Formen von Getriebescheiben.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1,1'
    Getriebescheibe (Werkstück)
    2, 2'
    Trmsmissions-Oberfläche
    2.1
    Innenradius der Transmissions-Oberfläche
    2.2
    Außenradius der Transmissions-Oberfläche
    3, 3'
    Werkstückspindel
    4
    Schleifscheibe
    5
    Schleifspindel
    6
    Schleifspindelschlitten
    7
    Steuereinrichtung
    8, 9
    Schwenkpunkte
    10, 10'
    schwenkbare Werkstückspindel
    α
    Schwenkwinkel

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung von Getriebescheiben (1) für ein stufenlos verstellbares Getriebe, bei welchem zumindest ein Paar der Getriebescheiben (1) mit ihren Transmissions-Oberflächen (2) gegenüberliegend angeordnet ist, welche im Betrieb des Getriebes mit einem Kraftübertragungselement kraftschlüssig in Kontakt sind, auf einer Vorrichtung mit mindestens einer Werkstückspindel (3) und mit einer Schleifscheibe (4), welche zum Schleifen der Transmissions-Oberfläche (2) zumindest einer Getriebescheibe (1) über eine Schleifspindel (5) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schleifen der Transmissions-Oberfläche (2) eine wiederholte, bezüglich der Werkstückspindel (3) radiale relative Pendelbewegung zwischen der Schleifscheibe (4) und der Getriebescheibe (1) ausgeführt wird, so dass der Schleifbereich der Schleifscheibe zwischen einem Innenradius (2.1) und einem Außenradius (2.2) der Transmissions-Oberfläche (2) hin- und herwandert, wobei die Getriebescheibe (1) so mittels der Werkstückspindel (3) rotiert, dass die gesamte Transmissionsoberfläche (2) geschliffen wird, und wobei die Bewegungen der Schleifscheibe (4) und der Getriebescheibe (1) so auf einander abgestimmt werden, dass durch Erzeugen eines Kreuzschliff-Schleifbildes die Oberflächenrauhigkeit der Transmissions-Oberfläche (2) auf ein gewünschtes Maß eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Werkstückspindel (3) auf die relative Pendelbewegung abgestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Werkstückspindel (3) in Abhängigkeit von der radialen Schleifposition der Schleifscheibe (4) auf der Transmissions-Oberfläche (2) verändert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Pendelbewegung in Abhängigkeit von der radialen Position der Schleifscheibe (4) auf der Transmissions-Oberfläche (2) der Getriebescheibe (1) verändert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebescheibe (1) eine Pendelbewegung ausführt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) eine Pendelbewegung ausführt.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Werkstückspindeln (3, 3') vorgesehen sind und dass beim Schleifen der Transmissions-Oberflächen (2, 2') von zwei Getriebescheiben (1, 1') eine relative Pendelbewegung ausgeführt wird zum Schleifen von zwei Getriebescheiben (1, 1') in einer Aufspannung.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindeln (3, 3') um einen gemeinsamen Schwenkpunkt schwenken zum Herstellen einer balligen Mantelform der Transmissions-Oberflächen (2, 2').
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer kegeligen Mantelform der Transmissions-Oberflächen (2, 2') die Schleifscheibe eine Pendelbewegung ausführt.
  10. Vorrichtung zur Herstellung von Getriebescheiben (1) mit einer Transmissions-Oberfläche (2) für ein stufenlos verstellbares Getriebe zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Schleifscheibe (4), die zum Schleifen des Werkstückes über eine Schleifspindel (5) angetrieben ist, mit Drehantrieb und Einspannen der Werkstücke mittels Werkstückspindel, wobei die Mittelachse der Schleifspindel (5) in ihrem Winkel relativ zur Mittelachse der Werkstückspindel (3) horizontal verstellbar ist und der Schleifbereich zwischen Schleifscheibe und Werkstück unter diesem Winkel entlang wandern kann , dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme von je einer Getriebescheibe (1) zwei Werkstückspindeln (3, 3') vorgesehen sind, welche in ihrer Ausrichtung und im Abstand in Bezug auf einen Schwenkwinkel (α) zueinander verstellbar angeordnet sind, so dass eine in Bezug auf die Werkstückspindelachse radiale und wiederholte relative Pendelbewegung zwischen Schleifscheibe (4) und Transmissions-Oberflächen (2, 2') von beiden Getriebescheiben (1, 1') in einer Aufspannung mit einer Schleifscheibe (4) ausgeführt werden kann.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleifspindel-Schlitten (6) vorgesehen ist und die Schleifscheibe (4) hin- und herbewegbar angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebescheiben (1, 1') hin- und herbewegbar angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindeln (3, 3') um einen gemeinsamen Schwenkpunkt (9) schwenkbar sind zum Herstellen einer balligen Mantelform der Transmissions-Oberflächen (2 2') beider Getriebescheiben (1,1').
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil eines CNC-Bearbeitungszentrums ist.
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