(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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所望の角度傾斜した研削盤により研削加工を行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ツールの切り込み方向の為す角度を切り込み角度とし、
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為す角度を振り角度とし、そして
所定の取代寸法に対する見かけの取代寸法の比率である切込倍率の前記トラクション面とツールの当たりがトラクション面外周部側であるのときの値と、
前記トラクション面とツールの当たりがトラクション面内周部側であるときの値と、
が等しくなる値から、切込倍率が最小となる切り込み角度を算出して、
この算出した切り込み角度に基づいて、切り込み角度の範囲を設定する
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。
【請求項２】
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面の曲面の曲率中心とこのハーフトロイダルＣＶＴディスクの回転中心との間の寸法ｐｃｄと、
トラクション面の曲率半径寸法ｒと、トラクション面の外周半径の寸法φと、
前記振り角度と、
から干渉砥石径を算出し、
この算出した径に基づき、前記ツールの最大径の範囲を設定する
ことを特徴とする請求項１記載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。
【請求項３】
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、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所望の角度傾斜した研削盤により研削加工を行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ツールの切り込み方向の為す角度を切り込み角度とし、
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為す角度を振り角度とし、そして
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面の曲面の曲率中心とこのハーフトロイダルＣＶＴディスクの回転中心との間の寸法ｐｃｄと、
トラクション面の曲率半径寸法ｒと、トラクション面の外周半径の寸法φと、
前記振り角度と、
から干渉砥石径を算出し、
この算出した径に基づき、前記ツールの最大径の範囲を設定する
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。
【請求項４】
前記振り角度と前記切り込み角度との角度差を、
１５度以下の範囲に設定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載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。
【請求項５】
前記切り込み角度と前記振り角度を等しくし、
該振り角度を略１５〜４０度の範囲に設定する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに項記載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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハーフトロイダル式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】
この研削盤で加工される研削は、プレーンタイプの円筒研削盤やアンギュラー研削盤タイプ夫々では、プレーンタイプの研削盤では振り角度θ1が９０度、アンギュラータイプの研削盤では振り角度θ1が６０度とされており、研削盤の回転軸に取り付けられた砥石は、この砥石の回転軸に垂直な方向（θ1＝９０度）に切込むか又は所定角度（θ1＝６０度）に切込むスライドが可能に設けられている。
【０００４】
研削盤においては、研削加工されるワークがＸＹテーブル上に保持される。ＸＹテーブルは、Ｘ方向へワークをスライドさせるＸテーブル、Ｙ方向へワークをスライドさせるＹテーブルの機能を有している。Ｘ方向は、ワークの径方向へのスライド方向であり、またＹ方向は、ワークの回転軸方向のスライド方向である。
【０００５】
これらＸテーブル、Ｙテーブルの機能は、ＸＹテーブルの上面に対して両方作用させるために、夫々の機能を奏するための構成要件が２層に積層された構成となっており、夫々ＸＹテーブル側のスピンドルに重ねられている。
【０００６】
また、ワークを保持するためのテーブルとしては、ＸＹテーブル以外の構成として、砥石の切込み方向に対して垂直を為す方向にスライド可能とした旋回テーブルを有する研削盤が、本出願人によりなされている（特開平１１−２２６８７０号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の研削盤においては、実際の取代の寸法と見かけの取代寸法とが一致しないという問題が発生している。更に、砥石干渉径の問題が生じる。すなわち、図２に示すように、砥石２６がワーク２８の研削加工面と外当たりの状態となっている場合には、実際の取代寸法をｔとすると、見かけの取代寸法ｔ′（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２６が進行する寸法）との間には、外当たり時には、
ｔ＝ｔ′×ｃｏｓ（θ1＋ω１  ）…式１
ここで、θ1：主軸振り角度（砥石２６の切込み方向に沿う方向とワーク２８の取付面と平行な方向とが為す角度）
ω１  ：Ａｒｃｓｉｎ（（φ−ｐｃｄ）／（ｒ−ｔ））…式２
という関係が成り立つ。
【０００８】
ここで、ｐｃｄはＣＶＴディスクの完成時のトラクション面の曲面の中心からワーク２８の中心までの半径（直径をＰＣＤとする）、φはワーク２８の外周半径、ｒはＣＶＴディスクの完成時のトラクション面の曲面半径を示す。
【０００９】
また、図３に示す内当たり時には、
ｔ＝ｔ′×ｃｏｓ（π／２−θ1−ω２  ）…式３
ω２  ：Ａｒｃｓｉｎ（（ｈ１  −ｈ２  ）／（ｒ−ｔ））…式４
という関係が成り立つ。
【００１０】
ここで、ｈ１  はワーク２８の底面からＣＶＴディスクの完成時のトラクション面の曲面の中心までの高さを示し、ｈ２  はワーク２８の高さの寸法を示す。
【００１１】
上記式より、外当たり及び内当たりのいずれの場合でも、切込み倍率ｔ′／ｔは１よりも大きな値となり、それにより見かけの取代寸法が実際の取代寸法よりも大きくなることで切込み時間が長くなるといった不具合を有している。
【００１２】
また、振り角度を大きくするに従って、砥石干渉径を小さくしないと、ディスク外周部での砥石との干渉が生じ、外周部で線接触状での研削ではなくワーク２８が面当たり状で研削され、その形状がだれてしまう。
【００１３】
これにより、ワーク２８の研削加工を行うと、それに伴って砥石２６の外形寸法が小さくなる。そのため、使用できる砥石径が小さいと、砥石周速を稼ぐために砥石２６を取り付けているスピンドルを高速で回転させなければならない。この場合、スピンドル軸の径がそれに合わせて細くなるので、剛性が低下してしまう。そのため、加工の能率を上げるために砥石２６を高速回転させると、剛性面で不安が生じてしまう。これは、使用するにつれて砥石径が小さくなった場合のみならず、予め砥石径が小さい場合にも同様の不具合が生じる。
【００１４】
また、砥石径が予め小さい場合には、砥石２６の使用可能な範囲が小さいので、砥石２６を交換する頻度が多くなる。このため、その交換に時間を要して研削盤の稼働時間が短くなり、生産性が向上せず加工サイクル上不利となる。
【００１５】
更に、使用する砥石径が小さいと、加工に作用する砥石表面の砥粒数が少なくなる。このため、砥石の目詰まり等によりドレスを行うインターバルが短くなり、加工サイクル上不利となる。
【００１６】
また、使用する砥石径がある一定以上小さい場合には、研削盤の構成が難しくなる。すなわち、スピンドルを抱えるブラケット、それを搭載する砥石台は砥石径に拘わらずある一定以上のマスや大きさが必要であり、そのため砥石径だけが小さい研削盤を構成することは困難である。
【００１７】
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、適切な主軸振り角度の範囲内で研削加工を行い、かつ砥石径が所定の大きさ以上に形成されたハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法を提供しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
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、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所望の角度傾斜した研削盤により研削加工を行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ツールの切り込み方向の為す角度を切り込み角度とし、
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為す角度を振り角度とし、そして
所定の取代寸法に対する見かけの取代寸法の比率である切込倍率の前記トラクション面とツールの当たりがトラクション面外周部側であるのときの値と、
前記トラクション面とツールの当たりがトラクション面内周部側であるときの値と、
が等しくなる値から、切込倍率が最小となる切り込み角度を算出して、
この算出した切り込み角度に基づいて、切り込み角度の範囲を設定する
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である。
【００１９】
請求項１の発明によると、ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対するツールの切り込み方向の為す角度を切り込み角度とし、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為す角度を振り角度とし、そして所定の取代寸法に対する見かけの取代寸法の比率である切込倍率の前記トラクション面とツールの当たりがトラクション面外周部側であるのときの値と、前記トラクション面とツールの当たりがトラクション面内周部側であるときの値と、が等しくなる値から、切込倍率が最小となる切り込み角度を算出して、この算出した切り込み角度に基づいて、切り込み角度の範囲をすることにより、見かけの切り込み倍率がさほど大きくならず小さな範囲に抑え込むことが可能となる。
よって加工時間を短縮することが可能となる。
【００２０】
請求項２記載の発明は、
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面の曲面の曲率中心とこのハーフトロイダルＣＶＴディスクの回転中心との間の寸法ｐｃｄと、
トラクション面の曲率半径寸法ｒと、トラクション面の外周半径の寸法φと、
前記振り角度と、
から干渉砥石径を算出し、そして
この算出した径に基づき、前記ツールの最大径の範囲を設定する
ことを特徴とする請求項１記載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ある。
【００２１】
請求項２の発明によると、見かけの切り込み倍率がさほど大きくならず小さな範囲に抑え込むことが可能となり、加工時間を短縮することができると共に、ツールのスラスト方向に加わる荷重が大きくならないため、ツールにスラスト荷重が付加されることに起因して、ツールが破損する又は加工精度が悪化するといった不具合を未然に防止することが可能となる。そして、実際に使用するツールの径を可能な範囲内で最大化できることと相まって、研削能率と研削精度の向上を両立できる適正な研削加工が行える。
【００２２】
請求項３記載の発明は、
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、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所望の角度傾斜した研削盤により研削加工を行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ツールの切り込み方向の為す角度を切り込み角度とし、
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為す角度を振り角度とし、そして
前記ハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面の曲面の曲率中心とこのハーフトロイダルＣＶＴディスクの回転中心との間の寸法ｐｃｄと、
トラクション面の曲率半径寸法ｒと、トラクション面の外周半径の寸法φと、
前記振り角度と、
から干渉砥石径を算出し、
この算出した径に基づき、前記ツールの最大径の範囲を設定する
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である。
【００２３】
請求項３の発明によると、ツールの干渉径を振り角度とワークの寸法から求め、その干渉径に基づきツールの径の範囲を設定するので、実際に使用するツールの径を可能な範囲内で最大化することが可能となる。
これにより、研削加工時間の短縮化を図ることができ、研削能率と研削精度の向上を両立できる適正な研削加工が行える。
【００２４】
請求項４記載の発明は、
前記振り角度と前記切り込み角度との角度差を、
１５度以下の範囲に設定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載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ある。
【００２５】
請求項４の発明によると、見かけの切り込み倍率がさほど大きくならず小さな範囲に抑え込むことが可能となり、加工時間を短縮することができると共に、ツールのスラスト方向に加わる荷重が大きくならないため、ツールにスラスト荷重が付加されることに起因して、ツールが破損する又は加工精度が悪化するといった不具合を未然に防止することが可能となる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、
前記切り込み角度と前記振り角度を等しくし、
該振り角度を略１５〜４０度の範囲に設定する
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに項記載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ある。
【００２９】
請求項５の発明によると、ツールの振り角度を略１５度〜４０度の範囲内に設定することにより、ハーフトロイダルＣＶＴディスクの砥石干渉径は振り角度０度の場合の略６０％以上を確保できる。
このため、ツールの径が小さくなることを防止できツールを高速で回転させる必要性が低減される。そして、砥石干渉径を確保することで、加工に作用するツール表面の砥粒数も少なくせずに十分確保でき、そのためツールのドレス頻度や交換頻度を減少させることができ、加工サイクル上有利となる。
これにより、研削加工の実加工に当てる時間比率を大きくすることができ、研削能力の向上を図ることが可能となる。また、見かけの取代寸法を実際の取代寸法を低く抑えることができるので、加工時間を短縮することが可能となる。そして、ツールが干渉を生じないように、ツールの径を設定するので、母線形状のだれや研削戻りなどの表面品質の不良となる原因を除去して研削加工を行える。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図７に基づいて説明する。
【００３１】
なお、図７は、振り角度θ1（及び振り角度θ1に等しく設定された詳細は後述する切り込み角度θ2）をある一定角度とした（θ1（＝θ2）；１５〜４０度の範囲）研削盤を示す。
【００３２】
図１に示す研削盤２０は、研削機構（加工機構）２１と駆動機構（保持機構）２２とを有している。研削機構２１は切込テーブル２３を備えており、この切込テーブル２３はボールネジ２４を介して第１の駆動手段としてのサーボモータ２５と連動する構成である。このサーボモータ２５は、固定部位に設けられている。
【００３３】
このため、サーボモータ２５が回転駆動すると、切込テーブル２３がこれに伴って上下方向（以下、この方向をＸ方向とする）に駆動される構成となっている。
【００３４】
切込テーブル２３の内部には砥石（ツール）２６を回転駆動させるための不図示の駆動モータを備えており、この駆動モータにより発生する駆動力が砥石スピンドル２７を介して砥石２６の回転駆動に供せられる。なお、砥石スピンドル２７の先端には、砥石２６を保持するためのツール保持台２７ａが設けられている。
【００３５】
砥石２６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ハーフトロイダルＣＶＴディスク２８（以下、これをワーク２８とする。）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、研削加工を行う前の状態ではワーク２８に取代が存しているので、このワーク２８の被研削加工面の半径は砥石２６の外周側の研削面の径よりも小さく形成されている。
【００３６】
研削対象たるワーク２８をクロススライド２９にチャッキングにより固定し、この後に研削に伴ってワーク２８を移動させる必要があるが、そのための装置として駆動機構２２がある。この駆動機構２２は、ワークスピンドルテーブルたるベース３０を有し、そのベース３０には旋回テーブル３１が備えられている。このため、ベース３０に対し、旋回テーブル３１のクロススライド２９の傾斜角度を調整可能としている。
【００３７】
また、旋回テーブル３１内部には、規則的な旋回動作を行うための旋回案内３２が備えられている。旋回案内３２は、例えば溝状に形成されており、旋回テーブル３１の旋回駆動をガイドして砥石２６の切り込み軸に対する傾斜角度調整動作を規制する機能を有する。
【００３８】
なお、旋回テーブル３１内部には、不図示のワークスピンドルが設けられており、このワークスピンドルによって回転軸を中心として回転駆動される構成となっている。
【００３９】
クロススライド２９に固定されたワーク２８は、切り込み軸Ａに対して回転軸Ｂが適宜回動して所定の角度に設定でき、また回転軸Ｂの傾斜に対応させるため、ワークの中心軸は回転軸Ｂに一致するように取り付けられている。
【００４０】
上述の旋回テーブル３１を備えるベース３０は、第２の駆動手段であるサーボモータ３３に連結されている。このサーボモータ３３は、その駆動が切り込み軸Ａに対して直交する方向であって且つ砥石スピンドル２７に平行な方向（以下、これをＹ方向とする）にベース３０を駆動可能としている。
【００４１】
上記サーボモータ２５，３３は夫々駆動回路４０，４１に接続され、更にこの駆動回路４０，４１は共に数値制御装置４２に接続されている。この数値制御装置４２には、例えばワーク２８の加工終了後の形状であるマスタデータや、ワーク２８の実際の寸法を入力し、この入力された値に応じてワーク２８の加工量を決定する。
【００４２】
なお、これら駆動回路４０，４１と数値制御装置４２とで位置制御・補正手段を為している。
【００４３】
このため、数値制御装置４２で算出されたワーク２８の加工量に応じて駆動回路に制御指令を与え、この制御指令に応じて駆動回路４０，４１でサーボモータ２５，３３に導通される電流の制御を行う。これにより、切込テーブル２３のＸ方向及びベース３０のＹ方向への移動を所望の位置に設定可能となる。
【００４４】
また、数値制御装置４２には、数値入力を行うためのキーボード４３が取付けられており、更に表示ＣＲＴ４４によってＸ方向及びＹ方向の位置を表示できる構成である。
【００４５】
以上のような構成を有する研削盤２０を用いた研削方法について、以下に説明する。
【００４６】
まず、上述の発明が解決しようとする課題で述べた式１によると、見かけの取代寸法ｔ′の方が、実際の取代寸法ｔよりも大きくなる。ここで、ｔ′／ｔを切込倍率とし、外当たりのときの切込倍率を切込倍率１、内当たりのときの切込倍率を切込倍率２とすると、図２、図３より、
切込倍率１：ｔ′／ｔ＝１／ｃｏｓ（θ1＋ω１  ）…式５
切込倍率２：ｔ′／ｔ＝１／ｃｏｓ（π／２−θ1−ω２  ）…式６
となっている。この場合、切込倍率１、切込倍率２がなるべく１に近い程、見かけの取代寸法ｔ′が実際の取代寸法ｔに近づくが、外当たりの場合及び内当たりのいずれかが生じると、砥石２６とワーク２８とが接触しているため切込倍率が大きければ大きい程、研削加工に時間を要するものとなっている。
【００４７】
ここで、砥石２６の干渉径は、砥石２６の振り角度θ1によって変化する。この砥石干渉径とθ1との関係について、図４、図５に基づいて以下に説明する。なお、砥石干渉径は直径であるが、ここでは砥石干渉径の１／２である砥石干渉半径Ｒｗを用いても記述している。
【００４８】
まず、位置Ｄを通る砥石２６断面から砥石中心までの距離をＲｃ、ワーク２８の半径をφ、ワーク２８の径の中心からワーク２８のトラクション面中心までの距離をｐｃｄ、トラクション面中心から距離ｃの深さをａとすると、
ａ＝（ｒ2 −ｃ2 ）1/2 −（ｒ2 −（φ−ｐｃｄ）2 ）1/2…式７
また、図中において、ｂ，ｄは、
ｂ＝ａ／ｓｉｎ（π／２−θ1）…式８
ｄ＝ｂｃｏｓ（π／２−θ1）…式９
【００４９】
ここで、図５（ａ）において、
ｅ＝（φ2 −（ｐｃｄ＋ｃ＋ｄ）2 ）1/2 …式１０
更に、図５（ｂ）において、
（Ｒｃ−ｂ）2 ＋ｅ2 ＝Ｒｃ2 …式１１
これを展開して、
Ｒｃ＝（ｂ2 ＋ｅ2 ）／２ｂ…式１２
これより、
Ｒｃ＝｛ｂ2 ＋（φ2 −（ｐｃｄ＋ｃ＋ｄ）2 ）｝／２ｂ…式１３
また、
【００５０】
【数１】
0004051518.tif 000002
【００５１】
そこで、
0004051518.tif 000003
この式より、振り角度θ1が大きくなれば、それに伴ってＲｗの値も小さくなるといえる。すなわち、θ1を大きくすると、見かけの切込量が増えると共に、砥石干渉径が小さくなってしまい、加工上問題が生じてしまう。
【００５２】
そこで、切込倍率１，２及び砥石干渉径と主軸振り角度θ1との関係を図６に示す。
【００５３】
この図においては、主軸振り角度θ1が０度のときに干渉径がちょうど１００％となっており、振り角度が大きくなるに従い、砥石干渉径が小さくなる関係を有している。
【００５４】
また、振り角度θ1が０度から大きくなると、まずワーク２８と砥石２６とで内当たりを生じるが、この場合、−５度で内当たりを生じた場合の切込倍率２が最大値を取っている。この角度からθ1が大きくなるにつれて切込倍率２は低下し、そして、θ1＝１５度の場合に切込倍率２が略２となり、さらにθ1が大きくなると、θ1＝３０度で両当たりを生じるようになる。なお、切込倍率１は、θ1が大きくなるにつれて、徐々にその値を大きくしている。
【００５５】
両当たりを生じてなおθ1が大きくなると、ワーク２８と砥石２６とで外当たりを生じ、切込倍率１が増加する。そして、θ1＝４０度で切込倍率１は略２となり、これよりθ1が大きくなると、更に切込倍率が大きくなる。なお、この場合には、θ1が大きくなるにつれて、切込倍率２は１に近づいて小さくなる。
【００５６】
ここで、切込倍率１，２は共に小さい値の方が研削加工に要する時間が短いため、効率が向上して好ましいものとなるが、図６より切込倍率１と切込倍率２とは、相関関係となっており、一方が増加すると他方が減少する関係にある。そのため、切込倍率１及び切込倍率２の値を所定の範囲内に抑える必要がある。具体的には、振り角度θ1が１５度から４０度の範囲内では、切込倍率１及び切込倍率２が共に略２以下の値となり、加工効率の面から好ましいものとなっている。振り角度θ1がこれ以外の値の場合には、切込倍率１，２のいずれかが２よりも大きな値となり、加工時間を要するものとなっている。
【００５７】
また、θ1が大きくなると砥石干渉径が小さくなり、図６よりθ1＝１５度ではθ1＝０度のときの８５％、θ1＝４０度では、θ1＝０度のときの６０％となる。しかしながら、θ1が４０度よりも大きくなると、砥石干渉径が更に小さくなり、加工上先に述べた様に問題が生じる。
【００５８】
それ故、振り角度θ1を１５〜４０度の範囲に設定することが、切込倍率１，２及び砥石干渉径の面から好ましいものとなっている。
【００５９】
なお、以下に示す表１は、ハーフトロイダルＣＶＴディスクの試験片Ｎｏ．１の形状データで、表２は、試験片Ｎｏ．１の振り角度θ1と砥石干渉径比及び切込倍率１，２との関係を示すものである。また同様に、表３，４は試験片Ｎｏ．２の形状データと振り角度θ1と砥石干渉径比及び切込倍率１，２との関係を示すものである。表１，３（及び表５，８）中のトラクション面の角度とは、トラクション面の外エッジと内エッジとを結んだ直線と、この直線とワークの軸線との交点から立ち上げた垂線とのなす角度α（図２参照）である。
【００６０】
【表１】
0004051518.tif 000004
【００６１】
【表２】
0004051518.tif 000005
【００６２】
【表３】
0004051518.tif 000006
【００６３】
【表４】
0004051518.tif 000007
【００６４】
このような研削盤２０を用いた研削方法によると、ワーク２８の軸線を基準として、砥石２６の径方向に対する傾斜角度を略１５度〜４０度の範囲内として設定したので、この場合には見かけの取代寸法ｔ′は実際の取代寸法ｔの２倍以内に抑えることが可能となる。
このため、加工距離を短く抑えることができるので、加工時間の短縮化が図られる。
【００６５】
また、砥石干渉径が振り角度０度のとき略６０％以上となるため、砥石２６を高速で回転させる必要性が低減される。
【００６６】
更に、砥石干渉径を確保できるので、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、そのため砥石２６の目詰まり等が生じて頻繁に砥石２６のドレスを行う必要性が少なくなる。このため、加工サイクル上有利なものとなり、また砥石２６の交換に要する時間が低減されるので、生産性が向上したものとなる。
【００６７】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下それについて述べる。
【００６８】
上記実施の形態において、研削加工時には振り角度θ1を固定しても或いは変化させながら加工しても構わない。振り角度θ1を変化させる場合には、砥石２６やワーク２８の位置制御等の制御を行う必要があるが、この制御を行って適切なθ1に設定できれば、より加工時間の短縮化を図ることができる。
【００６９】
（第二の実施の形態）
以下、本発明の第二の実施の形態について、図１、及び図８〜図１４に基づいて説明する。
【００７０】
上述の実施の形態では、ハーフトロイダルＣＶＴディスク等のワーク２８の軸線に対する砥石２６の振り角度θ1（及び切り込み角度θ2）を略１５度〜４０度の範囲内としているが、適正角度はワーク２８の寸法により異なり、１５度以下の角度が好ましい寸法のワーク２８に対しても対応可能な研削加工に関するものである。
【００７１】
ここで、以下の説明において用いられる切り込み角度θ2と振り角度θ1を図８に示す。
【００７２】
この図においては、砥石２６を固定している砥石スピンドル２７が、図１における切込テーブル２３に相当する不図示の砥石テーブル５０に取り付けられている。この砥石テーブル５０には、送りネジ５１が設けられていて、その送り量を調整すれば、砥石テーブル５０に対する砥石２６及び砥石スピンドル２７の傾斜角度の調整を可能としている。また、砥石２６をワーク２８に切込ませるために、砥石テーブル駆動モータ５２が設けられている。このため、砥石テーブル駆動モータ５２を作動させれば、砥石テーブル５０の所定の方向（切り込み方向Ｗ）に向かわせて進行させることができる。
【００７３】
そして、この図において、ワーク２８の中心軸線Ｐと砥石テーブル５０の切り込み方向Ｗが為す角度を切り込み角度θ2としており、また砥石２６の中心軸線Ｍとワーク２８の中心軸線Ｐに直交する垂直線Ｓが為す角度を振り角度θ1としている。
【００７４】
このため、切り込み方向Ｗと中心軸線Ｍとが直交する場合は、切り込み角度θ2と振り角度θ1が等しくなるが、両者が直交しない場合には等しくならない。
【００７５】
以下、これら切り込み角度θ2、振り角度θ1を用いて説明する。
【００７６】
上述の第一の実施の形態では、切込倍率１と切込倍率２とを夫々外当たりと内当たりとで求めていたが、実際に切込倍率が最小となるように作用するのは、砥石２６が内当たりと外当たりを同時に為している場合である。
【００７７】
すなわち、内当たりと外当たりとを同時に為している場合は、図１１に示すようにワーク２８のトラクション面、及び砥石２６の研削面が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の切込倍率は等しくなる。
【００７８】
この場合、上述の第一の実施の形態より、切り込み角度θ2を用いて、
切込倍率１：ｔ′／ｔ＝１／ｃｏｓ（θ2＋ω１  ）…式１５
切込倍率２：ｔ′／ｔ＝１／ｃｏｓ（π／２−θ2−ω２  ）…式１６
であり、実際に作用する切込倍率が最小となるのは、砥石２６がワーク２８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を行う場合である。この場合のイメージ図を図１１に示す。
【００７９】
この時の切り込み角度θ2は、切込倍率１と切込倍率２とが等しくなるときであり、その時のθ2を求めると、
θ2＝（π／２−ω１  −ω２  ）／２…式１７
となる。
【００８０】
このように、切込倍率は所定の取代寸法ｔに対する見かけの取代寸法ｔ′の比であり、一定の切込速度で加工を行う場合には、加工時間を短縮する観点から、切込倍率を最小にするこの切込角度で加工を行うことが望ましい。
【００８１】
この場合、図９及び図１０より、ω１  とω２  とを算出してこれを代入すると、
θ2＝１／２｛π／２−（ａｒｃｓｉｎ（φ−ｐｃｄ）／ｒ＋ａｒｃｓｉｎ（ｈ１  −ｈ２  ）／ｒ｝…式１８
となる。
【００８２】
このような関係を切り込み角度θ2が満たす場合に、切込倍率が最小となり、それによって加工時間が最小となる。
【００８３】
ここで、ワーク２８のトラクション面の研削を行う場合、図１１及び図１２に示すワーク２８のエッジ部分Ｅまでのトラクション面全域で砥石２６の母線形状がワーク２８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２６とワーク２８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２８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２６がワーク２８と干渉を生じさせずに研削加工を行える砥石２６の最大径を求める。
【００８４】
まず、図１２に示すように、ワーク２８のトラクション面の各点において砥石２６とワーク２８とが干渉しないためには、ワーク２８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放線Ｎと、ワーク２８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２６がはみ出さないようにすることが必要となる。
【００８５】
ここで、エッジ部分Ｅが干渉して研削されないためには、トラクション面の最も外周側の点Ｆにおける法線Ｎと、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２６がはみ出さないように、収める必要がある。
【００８６】
このような球面Ｑ内部に砥石２６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２８と砥石２６の間で干渉を生じさせることなく、ワーク２８のトラクション面を研磨加工することが可能となる。
【００８７】
そこで、以下の式により、干渉なしで加工可能な砥石２６の最大径を求める。
【００８８】
図１２に示すように、まず、ワーク２８のトラクション面の最外周部の法線と、ワーク２８の回転軸の為す角度をω３  とすると、
ω３  ＝ａｒｃｓｉｎ｛（φ−ｐｃｄ）／ｒ｝…式１９
となる。そこで、砥石２６のワーク２８のトラクション面の最外周部を加工する部分の半径Ｒｃは、振り角度θ1を用いて、
Ｒｃ＝（φ／ｓｉｎω３  ）・ｓｉｎ（π／２−ω３  −θ1）…式２０
となる。
【００８９】
さらに、この砥石２６の最大半径Ｒｗは、
Ｒｗ＝Ｒｃ＋ｒ｛１−ｓｉｎ（π／２−ω３  −θ1）｝…式２１
となる。
【００９０】
この砥石２６の最大半径Ｒｗの式より、ワーク２８の寸法（ｐｃｄ，ｒ，外径）と、砥石２６の振り角度θ1が定まれば、そのワーク２８を加工可能な砥石２６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２６が、最も効率良くワーク２８のトラクション面の研削加工を行える砥石２６となる。
【００９１】
以上のことから、砥石２６がワーク２８と両当たりを生じるように、砥石２６の振り角度を設定し、また砥石２６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２８の研削を行えることとなる。
【００９２】
ここで、以下の表５に試験片Ｎｏ．３の形状データ、表６に試験片Ｎｏ．４に対する切り込み角度及びその切り込み角度のときの切込倍率１、切込倍率２の上述の式により計算した結果を示し、表７に振り角度とその振り角度のときの砥石干渉径の上述の式により計算した結果を示す。またこのグラフを図１３に示す。
【００９３】
【表５】
0004051518.tif 000008
【００９４】
【表６】
0004051518.tif 000009
【００９５】
【表７】
0004051518.tif 000010
【００９６】
この表６より、試験片Ｎｏ．３のワーク２８においては、切り込み角度が３１．６度のときに切込倍率１及び切込倍率２共に１．４６となる。この切り込み角度以外の値を切り込み角度が取る場合は、切込倍率１若しくは切込倍率２のいずれかが、これよりも大きな値となってしまう。このため、切込倍率１、切込倍率２共に、１．４６の値を取る場合に、切込倍率が最小となる。
【００９７】
また、表６の結果より、切り込み角度を３１．６度±１５度の１６．６度から４６．６度の範囲内に設定すれば、切込倍率は２．１２以下に抑えることが可能となる。また表７より、振り角度を切込倍率が最小となる切り込み角度と同じ３１．６度に設定すれば、その時の砥石干渉径が４２４．１ｍｍとなる。
【００９８】
しかし、砥石２６の外径がこの値を取る場合には、砥石２６とワーク２８のトラクション面とが面当たりとなり、研削水が加工時に研磨面に入り込まなく、そのため摩擦により研磨部位が焼けてしまうといった問題が生じる。
【００９９】
このため、実際に研磨加工に用いる砥石２６は、その０．９倍である３８１．７ｍｍよりも小さい径を有するものを用いる必要がある。なお、標準寸法の砥石２６では、３５５ｍｍの径を有するものを使用している。
【０１００】
ここで、振り角度を２５度にした場合には、この角度での砥石干渉径は４６４ｍｍとなり、実際に研磨加工に用いる砥石２６は、その０．９倍である４１７．６ｍｍよりも小さい径を有するものを用いる必要があるが、標準寸法でもこの場合は砥石２６の径が４０５ｍｍとなる。
【０１０１】
研削能率と研削精度を考慮すると、３５５ｍｍの砥石径よりも４０５ｍｍの砥石径の方が有利と考えられる。また、切り込み角度を振り角度と同一の２５度に設定した場合には、切込倍率は１．６８となり、上述の切り込み角度が３１．６度のときの切込倍率１．４６の１１５％の切込倍率となってしまう。
【０１０２】
しかしながら、研削能率等を鑑みると、この振り角度２５度の場合が総合的に研削能力が一番優れていると思われ、よってこの振り角度２５度の場合が総合研削能力として最適値であると考えられる。
【０１０３】
また、以下の表８に試験片Ｎｏ．４の形状データ、表９に試験片Ｎｏ．４について、切り込み角度及びその切り込み角度のときの切込倍率１、切込倍率２の上述の式により計算した結果を示し、表１０に振り角度とその振り角度のときの砥石干渉径の上述の式により計算した結果を示す。またこのグラフを図１４に示す。
【０１０４】
【表８】
0004051518.tif 000011
【０１０５】
【表９】
0004051518.tif 000012
【０１０６】
【表１０】
0004051518.tif 000013
【０１０７】
この表９より、試験片Ｎｏ．４のワーク２８においては、切り込み角度が２２．６度のときに切込倍率１及び切込倍率２共に２．１１となり、切込倍率が最小の値となる。また、表１０より振り角度が２２．６度のときの砥石干渉径は２１６．８ｍｍであり、実際に研磨加工に用いる砥石２６は、その０．９倍である１９５．１ｍｍよりも小さい径を有する砥石２６を用いる必要がある。この場合の標準寸法の砥石２６は、１８０ｍｍとなり、実際にはこの標準寸法の砥石２６を使用可能となる。
【０１０８】
これに対し、振り角度を０度とすれば、その時の砥石干渉径は２９１．１ｍｍとなり、実際に研磨加工に用いる砥石２６は、その０．９倍である２６２．０ｍｍよりも小さいものを用いる必要がある。なお、標準寸法の砥石２６では、２５５ｍｍとなり、実際の砥石２６の径はこの寸法を用いている。このため、振り角度を０度とした場合には、振り角度２２．６度のときの１４１．７％の径を有する砥石２６が使用可能となる。
【０１０９】
ところが、切り込み角度を振り角度と同一の０度とすると、切込倍率が１０となってしまい、見かけの取代寸法ｔ′が著しく大きくなり加工時間がかかってしまうという問題を生じる。
【０１１０】
このため、切り込み角度及び振り角度を１５度に設定すれば、切込倍率２が２．８２倍となり、このとき試験片Ｎｏ．４における切込倍率の最小値である２．１１の１３４％に留めることが可能となる。
【０１１１】
また、切り込み角度θ2と振り角度θ1とが異なる場合には、砥石２６の作用面が対称にはならず、砥石２６とワーク２８に作用する研削力が、砥石２６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２６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θ2と振り角度θ1の差が小さい方が望ましいものとなる。
【０１１２】
ここで、この切り込み角度θ2と振り角度θ1の差が１５度以上生じると、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。
【０１１３】
すなわち、
｜θ1−θ2｜≦１５°
とすれば、砥石２６に生じるスラスト荷重を低減することができる。
【０１１４】
以上、試験片Ｎｏ．３及び試験片Ｎｏ．４における結果から、切り込み角度θ2を切込倍率が最小となる角度に対して±１５度の範囲内とし、振り角度と切り込み角度の角度差を１５度以内の範囲として砥石径を砥石干渉径の０．９倍から０．５倍の範囲内に収めれば、研削能率と研削精度を両立する適正な研削加工を行うことが可能となる。
【０１１５】
このようなハーフトロイダルＣＶＴディスクのトラクション面研削方法によると、ワーク２８の軸線に対する砥石２６の切り込み方向Ｗの為す角度である切り込み角度θ2を、所定の取代寸法に対する見かけの取代寸法の比率である切込倍率を最小とする角度に対して、±１５度の範囲内に収めるように設定することにより、見かけの切込倍率がさほど大きくならず小さな範囲に抑え込むことが可能となる。
【０１１６】
これに加え、ワーク２８の軸線に対する砥石２６の回転面方向の為す角度である振り角度θ1と、切り込み角度θ2との角度差を、１５度以下の範囲内に設定しているので、砥石２６のスラスト方向に加わる荷重が大きくならず、よって砥石２６にスラスト荷重が付加し、これが破損するといった不具合を未然に防止することが可能となる。
【０１１７】
また、切り込み角度θ2を切込倍率が最小となる角度に対して±１５度の範囲内に設定するため、この範囲内の切込倍率であれば切込倍率の最小値からさほど大きくならずに済む。この場合、適宜の切り込み角度θ2に設定することにより、切込倍率の低下と砥石２６の径の最大化との両立を図ることが可能となる。
【０１１８】
それにより、ワーク２８の研削加工能力が総合的に優れたものとすることができ、研削加工時間の短縮を図ることが可能となっている。
【０１１９】
また、砥石２６が干渉を生じないように、砥石２６の径を設定するので、形状のだれや研削戻りなどの表面品質の不良となる原因を除去して研削加工を行うことが可能となる。
【０１２０】
さらに、砥石２６の砥石干渉径を振り角度θ1から求め、その砥石干渉径の０．９倍から０．５倍の範囲内に砥石２６の径を設定するので、実際に使用する砥石２６の径を可能な範囲内で最大化することが可能となる。それにより、研削加工時間の短縮化を図ることができる。
【０１２１】
また、これら複数の要素が相俟ることにより、砥石回転数を大きくすることなく砥石周速を高速化でき、高剛性、高効率で研削加工可能な研削方法となる。また、これらの条件を満たす研削盤では、高剛性で高効率で研削加工可能な研削盤とすることができる。
【０１２２】
よって、これらより加工サイクル時間の短縮化を図ることが可能となる。
【０１２３】
また、砥石２６の使用可能範囲を十分に確保することができるので、砥石２６のドレス頻度や交換頻度を減らすことが可能となる。それによって、研削加工の実加工に当てる時間比率を大きくすることができ、よって研削能力の向上を図ることが可能となる。
【０１２４】
以上、本発明の第二の実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下それについて述べる。
【０１２５】
上記実施の形態では、研削加工において切り込み角度θ2を切込倍率が最小となる角度に対し±１５度の範囲内に設定し（１）、切り込み角度θ2と振り角度θ1との角度差を１５度以下の範囲とし（２）、振り角度から計算される砥石２６の干渉径の０．９倍から０．５倍となるように、砥石２６の径を設定し（３）、研削加工を行っているが、これら（１）〜（３）の少なくともいずれかの１つの条件を満たす研削加工を行う構成としても構わない。
【０１２６】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々変形可能となっている。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハーフトロイダルＣＶＴディスクの軸線に対するツールの切り込み方向を為す角度を切り込み角度とし、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為す角度を振り角度とし、そして所定の取代寸法に対する見かけの取代寸法の比率である切込倍率のトラクション面とツールの当たりがトラクション面外周部側であるのときの値と、トラクション面とツールの当たりがトラクション面内周部側であるときの値が等しくなる値と、が等しくなる値から、切込倍率が最小となる切り込み角度を算出して、この算出した切り込み角度に基づいて、切り込み角度の範囲をすることにより、見かけの切り込み倍率がさほど大きくならず小さな範囲に抑え込むことが可能となり、適切な主軸振り角度の範囲内で研削加工を行えて加工時間を短縮することができる。
また、ワーク形状及び振り角度から計算される干渉砥石径に基づきツールの最大径の範囲を設定することにより、ツールの径が所定の大きさ以上に形成できるため、ツールを高速で回転させる必要性が低減されると共に、ツールの使用可能な範囲を十分確保することができ、ツールの交換頻度を減らすことが可能となり、加工サイクル上有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる研削盤の構成を示す側面図。
【図２】同実施の形態に係わる砥石とハーフトロイダルＣＶＴディスクとが外当たりをしている状態を示す図であり、（ａ）は砥石とハーフトロイダルＣＶＴディスクとが外当たりしている場合のイメージ、（ｂ）は砥石とハーフトロイダルＣＶＴディスクとの外当たり部分の拡大図。
【図３】同実施の形態に係わる砥石とハーフトロイダルＣＶＴディスクとが内当たりをしている状態を示す図であり、（ａ）は砥石とハーフトロイダルＣＶＴディスクとが内当たりしている場合のイメージ、（ｂ）は砥石とハーフトロイダルＣＶＴディスクとの内当たり部分の拡大図。
【図４】同実施の形態に係わる位置ｃを通る砥石とワークとの間の寸法の関係を示す図であり、（ａ）は砥石とハーフトロイダルＣＶＴディスクとが位置ｃで接触している場合の全体を示す図、（ｂ）は位置ｃ付近における拡大図。
【図５】同実施の形態に係わる位置ｃを通る砥石とワークとの間の寸法の関係を示す図であり、（ａ）は砥石の平面図における位置ｃの付近の寸法関係を示す図、（ｂ）は砥石の位置ｃにおける接触状態を示す図。
【図６】同実施の形態に係わる切込倍率１，２及び砥石干渉径とθ1との関係を示す図。
【図７】本発明の一実施の形態を示す研削盤の構成を示す側面図。
【図８】本発明の第二の実施の形態に係わる砥石でワークを研削する場合における切り込み角度θ2と振り角度θ1の関係を示す図。
【図９】同実施の形態に係わる砥石とワークが外当たりしている状態を示す図。
【図１０】同実施の形態に係わる砥石とワークが内当たりしている状態を示す図。
【図１１】同実施の形態に係わる砥石とワークが両当たりしている状態を示す図。
【図１２】同実施の形態に係わる砥石とワークの干渉関係を示す図。
【図１３】同実施の形態に係わる試験片Ｎｏ．３における切り込み角度と切込倍率、及び振り角度と砥石干渉径の関係を示すグラフ。
【図１４】同実施の形態に係わる試験片Ｎｏ．４における切り込み角度と切込倍率、及び振り角度と砥石干渉径の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
２０…研削盤
２１…研削機構
２２…駆動機構
２３…切込テーブル
２６…砥石
２７…砥石スピンドル
２８…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004051518.tif 000020
【図８】
0004051518.tif 000021
【図９】
0004051518.tif 000022
【図１０】
0004051518.tif 000023
【図１１】
0004051518.tif 000024
【図１２】
0004051518.tif 000025
【図１３】
0004051518.tif 000026
【図１４】
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