JP4019276B2

JP4019276B2 - ハーフトロイダルｃｖｔディスクのトラクション面研削方法

Info

Publication number: JP4019276B2
Application number: JP2003133271A
Authority: JP
Inventors: 裕之池田; 精一郎畑瀬; 正美田中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP2004330393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の無段変速装置として用いられるハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面は、研削盤により研削加工されている。
【０００３】
従来のハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法では、ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に垂直な面に対し砥石（ツール）の回転軸線がなす角度である振り角度と、ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対する砥石の切り込み方向のなす角度である砥石の切り込み角度とを所定の角度範囲内に設定して、砥石の干渉径と加工時の見かけの取代寸法（取代の外側から完成時のトラクション面までの間を砥石が進行する寸法）を最適に設定することが提案されている。
【０００４】
また、振り角度と砥石の切り込み角度とが異なる場合には、砥石とワークに作用する研削力が砥石のラジアル方向のみならず、砥石のスラスト方向にも作用する。砥石はラジアル剛性よりもスラスト剛性が弱いため、砥石のスラスト方向に加わる荷重が過大になることを避けるように、振り角度と砥石の切り込み角度との角度差が所定の角度範囲内に抑えるように設定されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
さらに、図７に示される従来の研削盤１００では、ハーフトロイダルＣＶＴディスク１０２と接触する側と反対側の砥石１０４の研削面に対向する位置にはツルア１０６が配置されており、砥石１０４のツルーイング（ドレッシング）を行ないながら、ワークの研削加工が行われている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２７１８４４号公報（８−１２頁、第８−１４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のツルーイング（ドレッシング）では、ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対するツルアの切り込み方向をなす角度であるツルアの切り込み角度は砥石の軸線と同じ角度（振り角度）に設定されている。このため、図７（ａ）に示されるように、振り角度と砥石の切り込み角度が異なる場合、例えば、振り角度が２０度、砥石の切り込み角度が２５度に設定されている場合には、ツルアの切り込み角度は２０度に設定される。このように設定された条件の下、ツルア１０６のツルーイング等により、砥石径が図７（ａ）に示された寸法Ｌ_１から図７（ｂ）に示された寸法Ｌ_２に変化すると、矢印Ａで示されたワーク１０２と砥石１０４の研削面との間にズレが生じる。
【０００８】
これは、図８に示されたように、ツルーイングされた砥石のＲ中心座標（研削面の曲率中心）Ｔと加工されるディスクの狙いＲ中心座標（加工面の曲率中心）Ｔ’にズレが発生することによるものである。このため、砥石１０４を備えた加工機構のスライド調整がツルーイング（ドレッシング）の度に行なわれる必要があり、加工精度が安定せず、加工能率を悪化させていた。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するため、ツルーイングにより砥石径が変化しても加工機構のスライド調整を不要とし、加工精度及び加工能率を向上することができるハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、所定の取代が存するハーフトロイダルＣＶＴディスクを保持する保持機構と、該ハーフトロイダルＣＶＴディスクを研削加工するツールを具備した加工機構と、該ツールをツルーイングするツルアを具備したツルーイング装置と、を具備し、前記ハーフトロイダルＣＶＴディスク若しくはツールのいずれか一方を他方に対して傾斜可能な研削盤を備え、
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に垂直な面に対し前記ツールの回転軸線がなす角度である振り角度と、前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対する前記ツールの切り込み方向のなす角度である前記ツールの切り込み角度とを所定の角度範囲内に設定して研削加工を行なうハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法において、
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対する前記ツルアの切り込み方向をなす角度である前記ツルアの切り込み角度は、
ツルアの切り込み角度＝振り角度 − （ツールの切り込み角度− 振り角度）
（但し、ツールの切り込み角度＞振り角度）
として設定して、前記ツールをツルーイングすることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、ツルアの切り込み角度を最適に設定することで、砥石径が変化してもツルーイングされた砥石のＲ中心座標と加工されるディスクの狙いＲ中心座標にズレが発生することがなく、加工機構のスライド調整を不要とすることができ、加工精度及び加工能率を向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１−図５に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わる研削盤の構成を示す側面図である。図２は、同実施形態に係わる砥石の切り込み倍率を説明するための図である。図３は、同実施形態に係わるツールの切り込み角度を設定するための説明図であり、図３（ａ）は砥石とワークが両当たりしている状態を示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）のトラクション面外周側を示す要部拡大図、図３（ｃ）は図３（ａ）のトラクション面内周側を示す要部拡大図である。図４は、同実施形態に係わる砥石とワークの干渉関係を示す図である。図５は、同実施形態に係わる試験片におけるワークと砥石とツルアの位置関係を示す図であり、図５（ａ）は砥石径がＬ_１である時の位置関係を示す図であり、図５（ｂ）は砥石径がＬ_２である時の位置関係を示す図である。
【００１３】
図１に示される研削盤１０は、ハーフトロイダルＣＶＴディスク１２（以下、ワークとする。）を保持する保持機構１４と、ワーク１２を加工する砥石（ツール）１６を備えた加工機構１８と、砥石１６をツルーイングするツルア２６を備えたツルーイング装置２８を有する。砥石１６は、砥石スピンドル２０に固定され、駆動モータ（図示せず）によって回転駆動される。砥石スピンドル２０は砥石テーブル２２に取付けられ、砥石１６及び砥石スピンドル２０が砥石テーブル２２に対する傾斜角度を調整可能としている。砥石テーブル２２は、砥石１６が所定の方向Ｗに切り込まれるように、進退可能である。
【００１４】
砥石１６は、外周側の研削面の形状が、研削加工を終了して完成したワークのトラクション面に対応した半径を有する曲面形状に形成されている。そのため、研削加工を行なう前の状態ではワークに取代が存在しているので、このワーク１２の被研削加工面の半径は砥石１６の外周側の研削面の径よりも小さく形成されている。
【００１５】
ツルーイング装置２８において、ツルア２６はスピンドル３０に固定され、駆動モータ（図示せず）によって回転駆動される。また、スピンドル３０が取付けられたツルアテーブル３２は砥石テーブル２２上に配置され、砥石テーブル２２に対する傾斜角度を調整可能としている。ツルアテーブル３２は、ツルア２６が所定の方向Ｚに切り込まれるように進退可能である。
【００１６】
図１において、ワーク１２の中心軸線Ｐに直交する垂直線Ｓと砥石の回転軸線Ｍが為す角度を振り角度をθ_１とし、ワーク１２の中心軸線Ｐと砥石テーブルの切り込み方向Ｗが為す角度をツールの切り込み角度（砥石の切り込み角度）θ_２とし、ワークの中心軸線Ｐとツルアテーブルの切り込み方向Ｚが為す角度をツルアの切り込み角度θ_３としている。
【００１７】
図２に示されるように、実際のワーク１２の研削においては、実際の取代寸法ａに対して、見かけの取代寸法ｂ，ｃ（取代の外側から完成時のトラクション面までの間を砥石が進行する寸法）は大きくなる。実際の取代寸法に対する見かけの取代寸法の比率を切り込み倍率とすると、砥石１６がワーク１２の研削加工面と外当たりの状態となる場合には、切り込み倍率１はｂ／ａで与えられ、内当たりの状態となる場合には、切り込み倍率２はｃ／ａで与えられる。
【００１８】
従って、切り込み倍率１、切り込み倍率２をできるだけ１に近づけることで、加工時間の短縮を計ることができる。実際に、切り込み倍率１，２が最小となるのは、砥石が内当たりと外当たりを同時に為している場合である。また、図３（ａ）に示されるように、ワーク１２のトラクション面及び砥石１６の研削面は一定の半径を有する円弧状に設けられているので、内当たりと外当たりとを同時に為している場合は、内当たりと外当たりの切り込み倍率は等しくなる。
【００１９】
外当たりの状態における切り込み倍率１は、図３（ａ）、３（ｂ）から、次式で与えられる。
切り込み倍率１：ｂ／ａ＝１／ｃｏｓ（θ_２＋ω１）・・・（１）
但し、
ω１＝Ａｒｃｓｉｎ（（φ−ｐｃｄ）／ｒ）・・・（２）
ここで、ｐｃｄはＣＶＴディスク完成時のトラクション面の曲面中心からワークの中心までの半径（直径をＰＣＤとする）、φはワークの外周半径、ｒはＣＶＴディスク完成時のトラクション面の曲率半径を示す。
【００２０】
また、内当たりの状態となる時の切り込み倍率２は、図３（ａ）、３（ｃ）から、次式で与えられる。
切り込み倍率２：ｃ／ａ＝１／ｃｏｓ（π／２−θ_２−ω２）・・・（３）
但し、
ω２＝Ａｒｃｓｉｎ（（ｈ１−ｈ２）／ｒ）・・・（４）
ここで、ｈ１はワーク１２の底面からＣＶＴディスク完成時のトラクション面の曲面中心までの高さを示し、ｈ２はワーク１２の高さの寸法を示す。
【００２１】
切り込み倍率１と切り込み倍率２が等しくなる時に、砥石１６がワーク１２のトラクション面の外周と内周で同時に接触を始めるような切り込みが行なわれる場合となる。切り込み倍率１と切り込み倍率２が等しくなる時のツールの切り込み角度θ_２を求めると、
θ_２＝（π／２−ω１−ω２）／２・・・（５）
となる。
【００２２】
従って、加工時間を短縮する観点から、切り込み倍率１と切り込み倍率２ができるだけ等しくなるようなツールの切り込み角度に設定することが望ましい。
【００２３】
次に、振り角度の設定について説明する。ワーク１２のトラクション面の研削を行なう場合、図４に示すワーク１２のエッジ部分Ｅまでのトラクション面全域で砥石１６の母線形状がワーク１２のトラクション面へ転写されることが要求される。以下、このエッジ部分Ｅ近傍で砥石１６とワーク１２が所定の研削領域以外で接触してしまうことを「干渉」と呼び、干渉が生じるとワーク１２のトラクション面の母線形状がだれる等の不良が生じる。以下の説明では、砥石１６がワーク１２と干渉を生じさせずに研削加工を行なえる砥石１６の最大径を求める。
【００２４】
まず、図４に示すように、ワーク１２のトラクション面の各点において砥石１６とワーク１２とが干渉しないためには、ワーク１２のトラクション面最外径部のエッジ部分Ｆの点における接線に対する法線Ｎと、ワーク１２の回転軸の中心軸線Ｐとの交点Ｏ’を中心としてその交点からトラクション面までの距離を半径とする仮想した球面Ｑから砥石１６がはみ出さないようにすることが必要となる。
【００２５】
このような球面Ｑ内部に砥石１６が収められると、残りの全ての加工点も上述の球面Ｑの内部に収めることが可能となり、それによってワーク１２と砥石１６の間で干渉を生じさせることなく、ワーク１２のトラクション面を研磨加工することが可能となる。
【００２６】
そこで、以下の式により、干渉なしで加工可能な砥石１６の最大径を求める。
【００２７】
図４に示すように、まず、ワーク１２のトラクション面の最外周部の法線と、ワーク１２の回転軸の為す角度をω３とすると、
ω３＝Ａｒｃｓｉｎ｛（φ−ｐｃｄ）／ｒ｝・・・（６）
となる。
そこで、砥石１６がワーク１２のトラクション面の最外周部を加工する部分の砥石１６の半径Ｒｃは、振り角度θ_１を用いて、
Ｒｃ＝（φ／ｓｉｎω３）・ｓｉｎ（π／２−ω３ −θ_１）・・・（７）
となる。
【００２８】
さらに、この砥石１６の最大半径Ｒｗは、
Ｒｗ＝Ｒｃ＋ｒ｛１−ｓｉｎ（π／２−ω３ −θ_１）｝・・・（８）
となる。
【００２９】
この砥石１６の最大半径Ｒｗの式（８）より、ワーク１２の寸法（ｐｃｄ，ｒ，外径）と、砥石１６の振り角度θ_１が定まれば、そのワーク１２を加工可能な砥石１６の最大半径を求めることが可能となる。すなわち、このような砥石１６が、最も効率良くワーク１２のトラクション面の研削加工を行なえる砥石１６となる。
【００３０】
以上のことから、砥石１６がワーク１２と両当たりを生じるように、砥石１６の切り込み角度を設定し、また砥石１６の外径を上述のＲｗに基づいて設定する場合に、最も効率良くワーク１２の研削を行なえることとなる。
【００３１】
また、切り込み角度θ_２と振り角度θ_１とが異なる場合には、砥石１６の作用面が対称にはならず、砥石１６とワーク１２に作用する研削力が、砥石１６のラジアル方向のみならず砥石の回転軸の軸方向にも作用する。ここで、砥石１６はラジアル剛性よりも軸方向のスラスト剛性の方が弱いので、軸方向に研削力が作用するのは望ましくない。このため、切り込み角度θ_２と振り角度θ_１の差が小さい方が望ましいものとなる。
【００３２】
ここで、この切り込み角度θ_２と振り角度θ_１の差が１５度を越えると、研削力の軸方向の分力が大きくなりすぎるので、これら両者の差が１５度以内となることが望ましいものとなっている。
【００３３】
すなわち、｜θ_１−θ_２｜≦１５°とすれば、砥石１６に生じるスラスト荷重を低減することができる。
【００３４】
次に、ツルアの切り込み角度θ_３の設定について説明する。ディスクの狙いＲ中心座標（加工面の曲率中心）は、砥石径が変化すると共に、砥石の中心線から角度α（砥石の切り込み角度−振り角度）ずれた位置を推移する（図１参照）。一方、ツルアの切り込み角度θ_３を、振り角度θ_１に対して、角度αだけ更に傾けると、砥石のＲ中心座標（砥石研削面の曲率中心）と加工されるディスクの狙いＲ中心座標は砥石径が変化しても一致する。このため、ツルアの切り込み角度θ_３は、上記に設定された振り角度θ_１とツールの切り込み角度（砥石の切り込み角度）θ_２を用いて、次式により与えられる。
ツルアの切り込み角度＝振り角度 − （ツールの切り込み角度− 振り角度）・・・（９）
【００３５】
従って、ツルアの切り込み角度が式（９）を満たすように設定されることにより、振り角度とツールの切り込み角度が異なる場合に砥石径が変化しても、ツルーイングされた砥石のＲ中心座標と加工されるディスクの狙いＲ中心座標にズレを生じさせることがない。これにより、加工機構のスライド調整を不要として、加工精度、加工能率を向上することができる。
【００３６】
ここで、表１に示された形状データを有するハーフトロイダルＣＶＴディスクの試験片を用いて、振り角度、ツールの切り込み角度、ツルアの切り込み角度の設定について説明する。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表２は、表１に示された試験片における、ツールの切り込み角度毎に求めた切り込み倍率１と切り込み倍率２を示す。
【００３９】
【表２】

【００４０】
表２の結果から、ツールの切り込み角度θ_２は、切り込み倍率１と切り込み倍率２がほぼ等しくなる２５度が採用される。
【００４１】
次に、ツールの切り込み角度を２５度とした時、切り込み角度との差が１５度以下の範囲における振り角度毎の砥石干渉径の大きさを表３に示す。
【００４２】
【表３】

【００４３】
表３の結果から、振り角度を下げていくと砥石干渉径を増大することが可能であることがわかる。このため、砥石を高速で回転させる必要性が低減され、研削加工に作用する砥石表面の砥粒数も少なくすることなく所定だけ確保することができ、加工サイクル上有利となる。以上のようにして、ツールの切り込み角度と振り角度は適宜設定される。
【００４４】
さらに、ツールの切り込み角度を２５度、振り角度を２０度とした時、ツルーイング装置のツルアの切り込み角度は、式（９）に代入することで与えられる。

【００４５】
従って、ツルアの切り込み角度を１５度に設定することで、砥石径が図５（ａ）に示される寸法Ｌ_１から図５（ｂ）に示される寸法Ｌ_２に変化した時でさえ、ツルーイングされた砥石のＲ中心座標と加工されるディスクの狙いＲ中心座標にズレを生じさせることがなくなり、安定してワークを加工することができる。
【００４６】
なお、本発明の研削盤は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨に基づいて種々の形態を採りうることは言うまでもない。
図１では、総型のツルアを用いて砥石のツルーイングを行なったが、図６に示されるようなツルアが旋回型ロータリー装置に取付けられる旋回タイプのものや、単石ダイヤからなるツルーイング装置等を用いてツルーイングを行なってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、ツルアの切り込み角度を最適に設定することで、砥石径が変化してもツルーイングされた砥石のＲ中心座標と加工されるディスクの狙いＲ中心座標にズレが発生することがなく、加工機構のスライド調整を不要とすることができ、加工精度及び加工能率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる研削盤の構成を示す側面図。
【図２】同実施形態に係わる砥石の切り込み倍率を説明するための図。
【図３】同実施形態に係わるツールの切り込み角度を設定するための説明図であり、（ａ）は砥石とワークが両当たりしている状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のトラクション面外周側を示す要部拡大図、（ｃ）は（ａ）のトラクション面内周側を示す要部拡大図。
【図４】同実施形態に係わる砥石とワークの干渉関係を示す図。
【図５】同実施形態に係わる試験片におけるワークと砥石とツルアの位置関係を示す図であり、（ａ）は砥石径がＬ１である時の位置関係を示す図であり、（ｂ）は砥石径がＬ２である時の位置関係を示す図。
【図６】同実施形態の変形例に係わる研削盤の構成を示す側面図。
【図７】従来の研削盤におけるワークと砥石とツルアの位置関係を示す図であり、（ａ）は砥石径がＬ１である時の位置関係を示す図であり、（ｂ）は砥石径がＬ２である時の位置関係を示す図。
【図８】従来の研削盤において、ディスク狙いＲ中心と砥石Ｒ中心との間にズレが生じた状態を説明する図。
【符号の説明】
１０研削盤
１２ハーフトロイダルＣＶＴディスク（ワーク）
１４保持機構
１６砥石（ツール）
１８加工機構
２６ツルア
２８ツルーイング装置

Claims

所定の取代が存するハーフトロイダルＣＶＴディスクを保持する保持機構と、該ハーフトロイダルＣＶＴディスクを研削加工するツールを具備した加工機構と、該ツールをツルーイングするツルアを具備したツルーイング装置と、を具備し、前記ハーフトロイダルＣＶＴディスク若しくはツールのいずれか一方を他方に対して傾斜可能な研削盤を備え、
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に垂直な面に対し前記ツールの回転軸線がなす角度である振り角度と、前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対する前記ツールの切り込み方向のなす角度である前記ツールの切り込み角度とを所定の角度範囲内に設定して研削加工を行なうハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法において、
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対する前記ツルアの切り込み方向をなす角度である前記ツルアの切り込み角度は、
ツルアの切り込み角度＝振り角度 − （ツールの切り込み角度− 振り角度）
（但し、ツールの切り込み角度＞振り角度）
として設定して、前記ツールをツルーイングすることを特徴とするハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法。