CN114619103A - 齿轮加工方法以及齿轮加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供齿轮加工方法以及齿轮加工装置。通过齿轮形的工件与切削工具的同步旋转对齿形的齿槽内的齿面的一方进行加工的齿轮加工方法以及齿轮加工装置具备：基于规定的基准径与实际径之差亦即刀尖径差，决定加工上述齿面时的上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线的轴间距离；基于上述刀尖径差，决定上述同步旋转开始时的上述工件的旋转相位以及上述切削工具的旋转相位的初始相位；以及通过上述同步旋转开始，在决定的上述轴间距离处进行上述齿面的加工。

Description

齿轮加工方法以及齿轮加工装置

技术领域

本公开涉及齿轮加工方法以及齿轮加工装置。

背景技术

在德国专利申请公开第10329413号说明书中记载了通过在平行地配置工件的旋转轴线与切削工具的旋转轴线的状态下使工件和切削工具同步旋转，来使切削工具的刀尖轨迹为摆线曲线，对渐开线曲线的齿面进行切削加工。

在日本特开2020－19096号公报记载了进行利用旋刮器的齿轮加工。

德国专利申请公开第10329413号说明书所记载的切削加工方法与日本特开2020－19096号公报所记载的旋刮加工相比，能够得到高速的切削速度。然而，如上述那样，该切削加工方法使切削工具的刀尖轨迹为摆线曲线，对渐开线曲线的齿面进行切削加工。因此，使用摆线曲线中近似于渐开线曲线的部分，进行齿面的切削加工。摆线曲线中进行齿面的切削加工的部分根据切削工具的刀尖位置决定。

然而，由于反复切削加工，而切削工具的刀尖磨损。换句话说，切削工具的刀尖位置从初始状态发生变化。而且，由于磨损而切削工具的刀尖位置变化，所以产生齿面的加工误差。另外，例如在使用刀片部件作为切削工具的刀尖的情况下，由于刀片部件的安装误差等，而切削工具的刀尖位置变化。在这种情况下，也与磨损相同，产生齿面的加工误差。

发明内容

本公开提供一种齿轮加工方法以及齿轮加工装置，在基于高速的切削速度的加工中，在切削工具的刀尖位置变化的情况下能够降低齿面的加工误差。

1.齿轮加工方法

根据本公开的一方式，齿轮加工方法通过预先形成了齿形的齿轮形的工件与切削工具的同步旋转，对上述工件加工上述齿形的齿槽内的齿面的一方。

上述齿轮加工方法具备：平行地配置上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线；基于刀尖径差，决定加工上述齿面时的上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线的轴间距离，上述刀尖径差是规定的基准径与实际径之差，上述规定的基准径是从上述切削工具的旋转轴线到上述切削工具的刀尖为止的距离；基于上述刀尖径差，决定上述同步旋转开始时的上述工件的旋转相位以及上述切削工具的旋转相位的初始相位；在定位到决定的上述初始相位的状态下开始上述工件以及上述切削工具的上述同步旋转，并使上述切削工具的刀尖相对于上述工件沿着规定轨迹移动；以及通过上述同步旋转开始，在决定的上述轴间距离处进行上述齿面的加工。

根据该齿轮加工方法，在基于刀尖径差决定的初始相位处开始同步旋转，并在基于刀尖径差决定的轴间距离处进行齿面的加工。因此，例如即使在由于磨损、刀片部件的安装误差等而产生了刀尖径差的情况下，也能够降低齿面的加工误差。

2.齿轮加工装置

根据本公开的其它的方式，齿轮加工装置通过预先形成了齿形的齿轮形的工件与切削工具的同步旋转，对上述工件加工上述齿形的齿槽内的齿面的一方，具备上述切削工具、和控制上述工件与上述切削工具的控制装置，平行地配置上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线。

上述控制装置构成为基于刀尖径差，决定加工上述齿面时的上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线的轴间距离，并基于上述刀尖径差，决定上述同步旋转开始时的上述工件的旋转相位以及上述切削工具的旋转相位的初始相位，在定位到决定的上述初始相位的状态下开始上述工件以及上述切削工具的上述同步旋转，并使上述切削工具的刀尖相对于上述工件沿着规定轨迹移动，通过上述同步旋转开始，在决定的上述轴间距离处进行上述齿面的加工，其中，上述刀尖径差是规定的基准径与实际径之差，上述规定的基准径是从上述切削工具的旋转轴线到上述切削工具的刀尖为止的距离。根据该齿轮加工装置，起到与上述齿轮加工方法相同的效果。

附图说明

图1是表示机床的图。

图2是表示工件以及切削工具的图。

图3是表示第一例的切削工具的立体图。

图4是表示第二例的切削工具的立体图。

图5是表示切削工具的工具刀相对于工件的相对动作轨迹的图。

图6是表示切削工具的工具刀的刀尖相对于工件的相对动作轨迹的图。

图7是表示切削工具的工具刀的刀尖磨损的状态的图。

图8是齿面的放大图，是表示加工前的齿面Wb1、加工后的目标齿面Wb2的图。

图9是齿面的放大图，是除了齿面Wb1、Wb2之外，还示出没有刀尖径差ΔH的情况下的加工后的实际齿面Wb3的图。

图10是表示存在刀尖径差ΔH的情况下的多个加工条件A－D的图。

图11是齿面的放大图，是除了齿面Wb1、Wb2之外，还示出加工条件A下的加工后的实际齿面Wb3的图。

图12是齿面的放大图，是除了齿面Wb1、Wb2之外，还示出加工条件B下的加工后的实际齿面Wb3的图。

图13是齿面的放大图，是除了齿面Wb1、Wb2之外，还示出加工条件C下的加工后的实际齿面Wb3的图。

图14是齿面的放大图，是除了齿面Wb1、Wb2之外，还示出加工条件D下的加工后的实际齿面Wb3的图。

图15是表示关于加工条件A－D的节圆上以及齿顶部上的齿厚误差的图。

图16是表示刀尖径差ΔH与初始相位的修正值的关系的图。

图17是表示控制装置的功能框图。

图18是表示基本加工条件决定部的处理的流程图。

图19是表示齿面加工部的处理的流程图。

具体实施方式

1.工件W

切削加工前的工件W是在外周面或者内周面形成齿形的齿轮形。换句话说，切削加工前的工件W预先形成齿形。而且，齿形的齿槽内的齿面为切削加工部位。切削加工后的齿面形成为渐开线曲线。换句话说，通过对预先形成的齿面进行切削加工，来使齿厚变薄，形成渐开线曲线的成品形状。此外，切削加工前的齿面既可以是渐开线曲线，也可以是不为渐开线曲线的形状。

另外，对于工件W的齿形来说，既可以齿线方向与工件W的旋转轴线平行，也可以齿线方向相对于工件W的旋转轴线具有角度。前者的工件W的齿面为正齿轮的齿面，后者的工件W的齿面为斜齿轮的齿面。

2.机床1的例子

对作为工件W的齿轮的齿面进行切削加工的齿轮加工装置亦即机床1是通过使切削工具T与工件W相对地移动，来通过切削工具T进行齿面的切削加工的装置。并且，对象的机床1具备用于使切削工具T与工件W相对地移动的多个结构体。对象的机床1例如例举加工中心。

参照图1对机床1的例子进行说明。在本例中，机床1例举能够更换工具的加工中心。特别是，作为机床1的加工中心除了本例中的齿面的切削加工之外，也可以通过齿轮旋刮加工、滚刀加工等预先在工件W上切削加工齿形。作为机床1的加工中心以卧式加工中心为基本构成。此外，机床1虽然例举上述构成，但能够应用立式加工中心等其它的构成。

如图1所示，机床1例如具有相互正交的三个直行轴(X轴、Y轴、Z轴)作为驱动轴。这里，将切削工具T的旋转轴线(与工具主轴的旋转轴线相等)的方向定义为Z轴方向，将与Z轴方向正交的两轴定义为X轴方向以及Y轴方向。在图1中，将水平方向设为X轴方向，并将垂直方向设为Y轴方向。并且，机床1还具有用于变更切削工具T与工件W的相对姿势的两个旋转轴(B轴以及Cw轴)作为驱动轴。另外，机床1具有作为用于旋转切削工具T的旋转轴的Ct轴。

换句话说，机床1为能够对自由曲面进行加工的五轴加工机(若考虑工具主轴(Ct轴)则为六轴加工机)。这里，机床1也可以代替构成为具有B轴(在基准状态下绕Y轴的旋转轴)以及Cw轴(在基准状态下绕Z轴的旋转轴)，而构成为具有A轴(在基准状态下绕X轴的旋转轴)以及B轴，也可以构成为具有A轴以及Cw轴。

在机床1中，能够适当地选择使切削工具T与工件W相对地移动的构成。在本例中，机床1能够使切削工具T在Y轴方向以及Z轴方向上进行直线移动，能够使工件W在X轴方向上进行直线移动，并且能够使工件W绕B轴旋转以及绕Cw轴旋转。另外，切削工具T能够绕Ct轴旋转。

机床1具备床身10、工件保持装置20、以及工具保持装置30。床身10形成为大致矩形状等任意的形状，并设置于设置面。工件保持装置20能够使工件W相对于床身10沿X轴方向进行直线移动，能够使其绕B轴旋转以及绕Cw轴旋转。工件保持装置20主要具备X轴移动工作台21、B轴旋转工作台22、以及工件主轴装置23。

X轴移动工作台21设置为能够相对于床身10沿X轴方向移动。具体而言，在床身10设置有向X轴方向(图1前后方向)延伸的一对X轴导轨，X轴移动工作台21通过被未图示的线性马达或者滚珠丝杠机构驱动，而被一对X轴导轨引导并且向X轴方向进行往复移动。

B轴旋转工作台22设置于X轴移动工作台21的上面，并与X轴移动工作台21一体地向X轴方向进行往复移动。另外，B轴旋转工作台22设置为能够相对于X轴移动工作台21绕B轴旋转。在B轴旋转工作台22收纳有未图示的旋转马达，B轴旋转工作台22能够通过被旋转马达驱动而绕B轴旋转。

工件主轴装置23设置于B轴旋转工作台22，并与B轴旋转工作台22一体地绕B轴旋转。工件主轴装置23具备工件主轴基台23a、工件主轴壳体23b、以及工件主轴23c。工件主轴基台23a固定于B轴旋转工作台22的上面。

工件主轴壳体23b固定于工件主轴基台23a，且具有以与B轴中心线正交的Cw轴中心线为中心的圆筒内周面。工件主轴23c以能够旋转的方式支承于工件主轴壳体23b。在工件主轴23c以可拆装的方式保持工件W。换句话说，工件主轴23c将工件W以能够绕Cw轴旋转的方式保持于工件主轴壳体23b，并与工件W一体地旋转。

在工件主轴壳体23b的内部设置有用于使工件主轴23c旋转的旋转马达(未图示)、和检测工件主轴23c的旋转角度的编码器等检测器(未图示)。这样，工件保持装置20能够使工件W相对于床身10向X轴方向移动，并且，能够使其绕B轴旋转以及绕Cw轴旋转。

工具保持装置30主要具备柱31、鞍部32、以及工具主轴装置33。柱31设置为能够相对于床身10向Z轴方向移动。具体而言，在床身10设置有向Z轴方向(图1左右方向)延伸的一对Z轴导轨，柱31通过被未图示的线性马达或者滚珠丝杠机构驱动，而被一对Z轴导轨引导并且向Z轴方向进行往复移动。

鞍部32配置在柱31的工件W侧的侧面(图1的左侧面)且为与Z轴方向正交的平面平行的侧面。在该柱31的侧面设置有向Y轴方向(图1的上下方向)延伸的一对Y轴导轨，鞍部32通过被未图示的线性马达或者滚珠丝杠机构驱动，而向Y轴方向进行往复移动。

工具主轴装置33设置于鞍部32，并与鞍部32一体地向Y轴方向移动。工具主轴装置33具备工具主轴壳体33a和工具主轴33b。工具主轴壳体33a固定于鞍部32，且具有以与Z轴平行的Ct轴中心线为中心的圆筒内周面。工具主轴33b以能够旋转的方式支承于工具主轴壳体33a。在工具主轴33b以可拆装的方式保持切削工具T。换句话说，工具主轴33b将切削工具T以能够绕Ct轴旋转的方式保持于工具主轴壳体33a，并与切削工具T一体地旋转。

在工具主轴壳体33a的内部设置有使工具主轴33b旋转的工具旋转马达(未图示)、和检测工具主轴33b的旋转角度的编码器等检测器(未图示)。这样，工具保持装置30将切削工具T保持为能够相对于床身10向Y轴方向以及Z轴方向移动并且能够绕Ct轴旋转。

3.切削工具T的详细构成

3－1.第一例的切削工具T的详细构成

参照图2以及图3对切削工具T的构成进行说明。第一例的切削工具T是对齿线方向与工件W的旋转轴线平行的工件W的齿槽Wa内的齿面Wb进行切削加工的旋转工具。工件W的旋转轴线Cw与切削工具T的旋转轴线Ct平行地配置。通过在该状态下，使切削工具T相对于工件W同步旋转，来对作为工件W的齿轮的齿面Wb进行切削加工。

切削工具T具备工具主体Ta和工具刀Tb。工具主体Ta例如形成为圆柱状，并在工具主轴33b保持为中心轴线与工具主轴33b的Ct轴中心线一致。工具主体Ta例如由钢材形成。

工具刀Tb设置于工具主体Ta的前端，并设置为向工具主体Ta的径向外侧突出。工具刀Tb例如由超硬材料形成。工具刀Tb形成为板状。换句话说，工具刀Tb形成为在切削工具T的轴直角截面中向切削工具T的径向延伸的板状。特别是在本例中，工具刀Tb在从板状的面法线方向观察的情况下形成为梯形。但是，工具刀Tb的该形状并不限定于梯形，也可以形成为长方形。

第一例的切削工具T由于将对齿线方向与工件W的旋转轴线Cw平行的齿面Wb进行切削加工的情况作为对象，所以切削工具T的工具刀Tb设置为板的延伸方向与工具主体Ta的中心轴线Ct平行。

因此，工具刀Tb具备切削工具T的径向外侧的前端面Tb1、和朝向切削工具T的圆周方向的侧面Tb2。而且，在工具刀Tb中，进行工件W的齿面Wb的切削加工的部位是前端面Tb1与侧面Tb2的棱线部分Tb3(刀尖)。

这里，在图2中，工件W例示了外齿轮，但也能够为内齿轮。该情况下，切削工具T位于作为内齿轮的工件W的内侧，切削工具T的旋转轴线Ct相对于工件W的旋转轴线Cw偏心。

3－2.第二例的切削工具T的详细构成

参照图4对第二例的切削工具T的构成进行说明。第二例的切削工具T是对齿线方向相对于工件W的旋转轴线Cw具有角度的齿面Wb进行切削加工的旋转工具。换句话说，第二例的切削工具T是对斜齿轮的齿面进行切削加工的工具。

切削工具T的工具刀Tb沿着与工件W的齿面Wb的扭转角对应的切削工具T的扭转角的线上设置。工具刀Tb具有沿着与工件W的齿面Wb的扭转角对应的切削工具T的线上的三维状的曲面的侧面Tb2。

4.基本加工方法

参照图5以及图6对切削工具T对工件W的齿面Wb的基本加工方法进行说明。图5的双点划线表示在如图2所示，工件W顺时针旋转，切削工具T逆时针旋转的情况下，假定为固定了工件W的情况下的切削工具T的工具刀Tb的动作轨迹。

换句话说，工具刀Tb按照A1→A2→A3→A4→A5的顺序移动。由于切削工具T逆时针旋转(参照图2)，所以工具刀Tb的姿势为随着从A1向A5行进，工具刀Tb的刀尖Tb3相对于工具刀Tb的基端(图5的上端)逆时针移动。而且，由于切削工具T与工件W的旋转同步地进行旋转，所以切削工具T的旋转轴线Ct大致相对于工件W公转。因此，如图5所示，工具刀Tb的位置以及姿势相对于工件W变化。

在图6中，粗实线是切削工具T的工具刀Tb的刀尖Tb3相对于工件W的相对动作轨迹。换句话说，如图6所示，通过在平行地配置工件W的旋转轴线Cw与切削工具T的旋转轴线Ct的状态下，使工件W与切削工具T同步旋转，来使工具刀Tb的刀尖Tb3相对于工件W沿着规定轨迹移动。规定轨迹成为摆线曲线。

首先，如A1→A2→A3所示，在该动作中，工具刀Tb的刀尖Tb3从齿面Wb的齿顶朝向齿底对齿槽Wa内的齿面Wb的一方进行加工。在A3，到达齿面Wb的加工终点。

接着，如A3→A4→A5所示，在到达齿面Wb的加工终点之后，使工具刀Tb的刀尖Tb3继续进行沿着规定轨迹的移动，并且使刀尖Tb3与齿面Wb非接触，使刀尖Tb3从齿槽Wa的内部空间退避到齿槽Wa之外。

这里，工件W的齿面Wb为渐开线曲线，与此相对工具刀Tb的刀尖Tb3的轨迹为摆线曲线。因此，使用工具刀Tb的刀尖Tb3的轨迹亦即摆线曲线中近似于齿面Wb的渐开线曲线的部分，对齿面Wb进行切削加工。这能够通过设定工件W与切削工具T的旋转速度比、切削工具T的工具刀Tb的刀尖径、切削工具T相对于工件W的旋转相位调整量来实现。

另外，在图5以及图6示出了对一个齿槽Wa内的一方的齿面Wb进行切削加工的情况。通过在全部的齿槽Wa进行该动作，能够对全部的齿槽Wa内的一方的齿面Wb进行切削加工。并且，对另一方的齿面Wb而言，能够通过使工件W与切削工具T的旋转方向反转来实际相同地进行切削加工。

5.工具刀Tb的刀尖径差的说明

参照图7对工具刀Tb的刀尖径差进行说明。在图7示出由于通过工具刀Tb反复加工而工具刀Tb的刀尖Tb3磨损的状态。换句话说，由于工具刀Tb的磨损，成为工具刀Tb的实际径(磨损后的工具刀Tb的实际的刀尖径(半径))相对于工具刀Tb的基准径(磨损前的工具刀Tb的刀尖径(半径))不同的状态。

这里，在图7中，刀尖径差ΔH相当于磨损量，是关于刀尖径的作为规定的基准径的磨损前的工具刀Tb的刀尖径与作为实际径的磨损后的工具刀Tb的刀尖径之差。此外，工具刀Tb的刀尖径是指从切削工具T的旋转轴线Ct(图2所示)到刀尖Tb3的距离。

另外，除了工具刀Tb的磨损之外，在使用刀片部件作为切削工具T的刀尖的情况下，由于刀片部件的安装误差，而切削工具T的刀尖径变化。在这种情况下，由于预先定义关于切削工具T的刀尖径的规定的基准径，所以根据刀片部件的安装状态有产生规定的基准径与实际径之差的情况。刀尖径差ΔH表示在刀片部件中规定的基准径与实际径之差。

6.存在刀尖径差ΔH时的齿面Wb的形状

对工具刀Tb的刀尖Tb3由于磨损等而相对于基准径存在刀尖径差ΔH时的齿面Wb的形状进行研究。首先，在图8所示的齿面Wb的放大图中，Wb1表示加工前的齿面，Wb2表示加工后的目标齿面(理想齿面)。加工前的齿面Wb1以及加工后的目标齿面Wb2为渐开线曲线。另外，在图8中，点划线为节圆。

若在工具刀Tb的刀尖Tb3未磨损的状态，即刀尖径差ΔH为零的状态下加工齿面Wb，则加工后的实际齿面Wb3为图9的粗实线。换句话说，若刀尖径差ΔH为零，则加工后的实际齿面Wb3与目标齿面Wb2一致。详细而言，加工后的实际齿面Wb3在目标齿面Wb2的从齿顶到齿底侧的整个范围一致。换句话说，加工后的实际齿面Wb3无论在齿顶，还是在节圆上，还是在齿面的齿高中央部，均与目标齿面Wb2一致。

此外，将基本加工条件决定为在工具刀Tb的刀尖Tb3未磨损的状态，即刀尖径差ΔH为零的状态下，加工后的实际齿面Wb3与加工后的目标齿面Wb2一致，所以如上述那样的情况是理所当然的。基本加工条件包含工件W的旋转轴线Cw与切削工具T的旋转轴线Ct的轴间距离、切削工具T的旋转轴线Ct与工具刀Tb的刀尖Tb3的距离亦即刀尖径、以及工件W的旋转相位与切削工具T的旋转相位的关系。

这里，作为工具刀Tb的刀尖Tb3磨损的状态的一个例子在刀尖径差ΔH是不为零的固定值的状态下，对图10所示的加工条件A－D各自的情况进行研究。加工条件A－D根据相对于基本加工条件进行轴间距离的修正以及初始相位的修正的情况和不进行修正的情况而不同。

轴间距离的修正是指基于刀尖径差ΔH，相对于基本加工条件修正工件W的旋转轴线Cw与切削工具T的旋转轴线Ct的轴间距离。在本例中，使轴间距离的修正值与刀尖径差ΔH一致。初始相位的修正是指相对于基本加工条件修正工件W以及切削工具T的同步旋转开始时的工件W的旋转相位以及切削工具T的旋转相位的初始相位。

加工条件A是不进行轴间距离的修正以及初始相位的修正的条件，即是按基本加工条件本身进行加工的情况。加工条件B是仅进行轴间距离的修正，不进行初始相位的修正的条件。加工条件C、D是进行轴间距离的修正以及初始相位的修正的条件。但是，加工条件C、D是初始相位的修正值不同的条件。

图11以粗实线示出加工条件A的情况的实际齿面Wb3。若与图9所示的不存在刀尖径差ΔH的情况相比较，则可知图11中的实际齿面Wb3向Y轴正方向平行移动刀尖径差ΔH。此时，如图15所示，在加工条件A下，节圆上的齿厚误差为140μm，齿顶部的齿厚误差为130μm，两者均具有较大的误差。

图12以粗实线示出加工条件B的情况的实际齿面Wb3。由于将轴间距离修正刀尖径差ΔH，所以与图11所示的没有修正的情况相比，实际齿面Wb3接近目标齿面Wb2。如图15所示，在加工条件B下，节圆上的齿厚误差为40μm，齿顶部的齿厚误差为115μm。刀尖Tb3的轨迹亦即摆线曲线取决于切削工具T的刀尖径(切削工具T的旋转轴线Ct与刀尖Tb3的距离)，所以可知产生齿厚误差的理由是因为刀尖径变化了刀尖径差ΔH。

图13以粗实线示出加工条件C的情况的实际齿面Wb3。加工条件C除了轴间距离的修正，还进行初始相位的修正。如图13所示，加工条件C将初始相位的修正值决定为在节圆上，实际齿面Wb3与目标齿面Wb2一致。因此，如图15所示，在加工条件C下，节圆上的齿厚误差为0μm，齿顶部的齿厚误差为75μm。在加工条件C下，齿顶部的齿厚误差最大。可知加工条件C除了能够使节圆上的齿厚误差为零之外，还能够使最大误差比加工条件B的最大误差(115μm)小。

图14以粗实线示出加工条件D的情况的实际齿面Wb3。加工条件D除了轴间距离的修正之外，还进行初始相位的修正。如图14所示，加工条件D将初始相位的修正值决定为在齿顶部，实际齿面Wb3与目标齿面Wb2一致。因此，如图15所示，在加工条件D下，齿顶部的齿厚误差为0μm，节圆上的齿厚误差为95μm。在加工条件D下，齿面Wb上的接近齿底的位置，例如节圆上附近的齿厚误差最大。可知加工条件D除了能够使齿顶部的齿厚误差为零之外，还能够使最大误差比加工条件B的最大误差(115μm)小。

上述的研究结果是通过除了进行轴间距离的修正之外，还进行初始相位的修正，能够使齿面Wb的特定的位置的齿厚误差为零，并且能够减小最大误差。能够根据初始相位的修正值，适当地选择使齿厚误差为零的位置。另外，通过进行初始相位的修正，也能够使齿面Wb整体的误差平均最小。

7.刀尖径差ΔH与初始相位的修正值的关系

接下来，参照图16对刀尖径差ΔH与初始相位的修正值的关系进行说明。例如，如图13所示，初始相位的修正值是使节圆上的齿厚误差为零的修正值。

如图13所示，在刀尖径差ΔH为零的情况下，初始相位的修正值为零。该情况下的初始相位为根据基本加工条件决定的初始相位。随着刀尖径差ΔH增大，初始相位的修正值增大。在本例中，初始相位的修正值相对于刀尖径差ΔH成比例。

这样，通过根据刀尖径差ΔH决定初始相位的修正值，并在决定的初始相位(对基本加工条件的初始相位加上修正值后的值)处进行加工，能够使节圆上的齿厚误差为零。此外，在使齿顶部的齿厚误差为零的情况下，刀尖径差ΔH与初始相位的修正值的关系为不同的关系。但是，在该情况下，也大致成比例的关系。

这里，刀尖径差ΔH与初始相位的修正值的关系既可以根据基于实际加工的结果求出，也可以通过模拟求出。该关系并不限定于比例，也可以通过曲线近似表示。

8.控制装置50的构成

参照图17对上述的机床1的控制装置50的功能模块构成进行说明。控制装置50具备基本加工条件决定部51、轴间距离决定部52、初始相位决定部53、加工条件存储部54、以及齿面加工部55。

基本加工条件决定部51决定在工具刀Tb的刀尖Tb3为规定的基准径的情况下，能够加工目标齿面的基本加工条件(基本加工条件决定工序)。基本加工条件是工具刀Tb的刀尖Tb3与图6的粗实线的轨迹(摆线曲线)的一部分为渐开线曲线的齿面Wb一致的加工条件。在基本加工条件包含有工具刀Tb的刀尖Tb3的基准径、加工时的工件W的旋转轴线Cw与切削工具T的旋转轴线Ct的轴间距离、以及同步旋转开始时的工件W以及切削工具T的初始相位。后述基本加工条件决定处理。

轴间距离决定部52在存在刀尖径差ΔH的情况下，基于刀尖径差ΔH决定加工时的轴间距离(轴间距离决定工序)。轴间距离决定部52在切削工具T的刀尖Tb3的位置由于磨损而变化的情况下，基于由于磨损而变化的刀尖径差ΔH决定轴间距离。轴间距离决定部52在产生刀片部件的安装误差的情况下，基于由于安装误差而产生的刀尖径差ΔH决定轴间距离。

在本例中，轴间距离决定部52通过在由基本加工条件决定部51决定的基本加工条件下的轴间距离减去获取的刀尖径差ΔH，来决定轴间距离。

初始相位决定部53在存在刀尖径差ΔH的情况下，基于刀尖径差ΔH，决定同步旋转开始时的工件W以及切削工具T的初始相位(初始相位决定工序)。初始相位决定部53在切削工具T的刀尖Tb3的位置由于磨损而变化的情况下，基于由于磨损而变化的刀尖径差ΔH决定初始相位。轴间距离决定部52在产生刀片部件的安装误差的情况下，基于由于安装误差而产生的刀尖径差ΔH决定初始相位。

在本例中，初始相位决定部53根据图16所示的刀尖径差ΔH与初始相位的修正值的关系，决定与获取的刀尖径差ΔH对应的初始相位的修正值。接着，初始相位决定部53通过对由基本加工条件决定部51决定的基本加工条件下的初始相位加上决定的初始相位的修正值，来决定初始相位。

这里，如图13所示，初始相位决定部53也可以将初始相位决定为使齿面Wb的节圆上的相对于目标值的误差为最小值。另外，如图14所示，初始相位决定部53也可以将初始相位决定为使齿面Wb的齿顶部的相对于目标值的误差为最小值。另外，初始相位决定部53也可以将初始相位决定为使齿面Wb的整体的误差平均值为最小值。

加工条件存储部54存储由基本加工条件决定部51决定的基本加工条件。并且，加工条件存储部54在存在刀尖径差ΔH的情况下，存储由轴间距离决定部52决定的修正后的轴间距离、以及由初始相位决定部53决定的修正后的初始相位。

齿面加工部55基于在加工条件存储部54存储的加工条件(基本加工条件、修正后的轴间距离、修正后的初始相位)，控制马达等驱动装置60。如上述那样，齿面加工部55进行使工具刀Tb沿着规定轨迹进入齿槽Wa，并且从齿顶朝向齿底对齿面Wb进行加工的控制。并且，齿面加工部55在齿面Wb的加工后，进行通过使工具刀沿着规定轨迹移动而使其退避到齿槽Wa之外的控制。

9.基本加工条件决定处理

参照图18对基本加工条件决定部51的基本加工条件决定处理(基本加工条件决定工序)进行说明。如上述那样，需要找到工具刀Tb的刀尖Tb3的摆线曲线中近似于齿面Wb的渐开线曲线的部分。并且，在摆线曲线中，需要成为工具刀Tb的刀尖Tb3从齿面Wb的齿顶朝向齿底进行切削加工这样的工件W与切削工具T的位置关系。并且，在工件W中需要对多个齿槽Wa的全部切削加工齿面Wb。为了实现这些要求，通过以下说明的基本加工条件决定处理决定基本加工条件。

如图18所示，决定切削工具T的刃数(步骤S1)。例如，图2所示的切削工具T为一个刃数。刃数例如优选为一个、两个、三个。接下来，决定工件W与切削工具T的旋转速度比(步骤S2)。换句话说，决定工具刀Tb能够对全部的齿面Wb进行切削加工的条件。决定用于通过工具刀Tb每一次地对全部的齿面Wb进行切削加工的旋转速度比。

接下来，输入工具刀Tb的刀尖径的任意的初始值(步骤S3)。接下来，在固定了工件W的条件下，使用旋转速度比、工具刀Tb的刀尖径，计算工具刀Tb的刀尖Tb3作为摆线运动轨迹(步骤S4)。

接下来，判定工具刀Tb的刀尖Tb3的轨迹亦即摆线曲线是否与作为渐开线曲线的齿面Wb一致(步骤S5)。若不一致(S5：否)，则变更工具刀Tb的刀尖径(步骤S6)。然后，反复步骤S4、S5。

在步骤S5中一致的情况下(S5：是)，决定此时的工具刀Tb的刀尖径(基准径)(步骤S7)。若使用决定出的工具刀Tb的刀尖径(基准径)、以及旋转速度比，则在齿面Wb存在的工件W的径向范围，工具刀Tb的刀尖Tb3的摆线曲线的一部分与作为渐开线曲线的齿面Wb近似。

接下来，将旋转相位调整量决定为工具刀Tb的刀尖Tb3的轨迹从齿面Wb的齿顶朝向齿底进行切削加工(步骤S8)。根据工件W的旋转相位与切削工具T的旋转相位的关系，有工具刀Tb在对齿面Wb进行加工的同时进入齿槽Wa的内部空间，之后与齿面Wb非接触地从齿槽Wa的内部空间退避的情况。另外，根据旋转相位，有工具刀Tb在进入齿槽Wa的内部空间时与齿面Wb非接触，在从齿槽Wa的内部空间退避时与齿面Wb接触的情况。并且，根据旋转相位，有工具刀Tb不能够进入齿槽Wa，而与齿碰撞的情况。因此，决定实现图5以及图6所示那样的动作的旋转相位调整量。这样，加工条件被决定。

根据上述的齿轮加工方法，虽然仅对齿面Wb的一面进行切削加工，但与旋刮加工、滚刀加工相比，能够使切削速度为高速。因此，即使使用小径的切削工具T，也能够高精度地对齿面Wb进行切削加工。特别是，在内齿轮的切削加工中，切削工具T的外径有制约，所以有效。

10.齿面加工处理

参照图19对齿面加工部55的齿面加工处理(齿面加工工序)进行说明。首先，将工件W的旋转相位以及切削工具T的旋转相位定位于由初始相位决定部53(初始相位决定工序)决定的初始相位(步骤S11)。接着，开始工件W以及切削工具T的同步旋转(步骤S12)。

接着，使工件W以及切削工具T的至少一方平行移动，以使工件W的旋转轴线Cw与切削工具T的旋转轴线Ct的轴间距离成为与由轴间距离决定部52(轴间距离决定工序)决定的轴间距离一致的状态。然后，在由轴间距离决定部52决定的轴间距离处，通过工具刀Tb进行齿面Wb的加工(步骤S13)。接着，通过使轴间距离返回到初始状态，使切削工具T从工件W退避(步骤S14)。接着，停止工件W以及切削工具T的旋转，结束齿面加工处理(步骤S15)。

根据上述的齿轮加工方法，在基于刀尖径差ΔH决定的初始相位处开始同步旋转，并在基于刀尖径差ΔH决定的轴间距离处进行齿面Wb的加工。因此，例如即使在由于磨损、刀片部件的安装误差等而产生了刀尖径差ΔH的情况下，也能够降低齿面Wb的加工误差。

Claims (6)

1.一种齿轮加工方法，是通过预先形成了齿形的齿轮形的工件与切削工具的同步旋转，对上述工件加工上述齿形的齿槽内的齿面的一方的齿轮加工方法，具备：

平行地配置上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线；

基于刀尖径差，决定加工上述齿面时的上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线的轴间距离，上述刀尖径差是规定的基准径与实际径之差，上述规定的基准径是从上述切削工具的旋转轴线到上述切削工具的刀尖为止的距离；

基于上述刀尖径差，决定上述同步旋转开始时的上述工件的旋转相位以及上述切削工具的旋转相位的初始相位；

在定位到决定的上述初始相位的状态下开始上述工件以及上述切削工具的上述同步旋转，并使上述切削工具的刀尖相对于上述工件沿着规定轨迹移动；以及

通过上述同步旋转开始，在决定的上述轴间距离处进行上述齿面的加工。

2.根据权利要求1所述的齿轮加工方法，其中，

上述轴间距离的决定包含基于由于上述切削工具的刀尖的磨损而变化的上述刀尖径差决定上述轴间距离，

上述初始相位的决定包含基于由于上述切削工具的刀尖的磨损而变化的上述刀尖径差决定上述初始相位。

3.根据权利要求2所述的齿轮加工方法，其中，

上述初始相位的决定包含将上述初始相位决定为使上述工件的上述齿面的节圆上的相对于目标值的误差为最小值。

4.根据权利要求2所述的齿轮加工方法，其中，

上述初始相位的决定包含将上述初始相位决定为使上述工件的上述齿面的齿顶部的相对于目标值的误差为最小值。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的齿轮加工方法，其中，

上述规定轨迹为摆线曲线，

上述齿面为渐开线曲线，

上述齿面的加工包含使用上述摆线曲线中近似于上述渐开线曲线的部分来对上述齿面进行加工。

6.一种齿轮加工装置，是通过预先形成了齿形的齿轮形的工件与切削工具的同步旋转，对上述工件加工上述齿形的齿槽内的齿面的一方的齿轮加工装置，具备：

上述切削工具；以及

控制装置，控制上述工件与上述切削工具，

上述齿轮加工装置平行地配置上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线，

上述控制装置构成为：

基于刀尖径差，决定加工上述齿面时的上述工件的旋转轴线与上述切削工具的旋转轴线的轴间距离，上述刀尖径差是规定的基准径与实际径之差，上述规定的基准径是从上述切削工具的旋转轴线到上述切削工具的刀尖为止的距离；

基于上述刀尖径差，决定上述同步旋转开始时的上述工件的旋转相位以及上述切削工具的旋转相位的初始相位；

在定位到决定的上述初始相位的状态下开始上述工件以及上述切削工具的上述同步旋转，并使上述切削工具的刀尖相对于上述工件沿着规定轨迹移动；以及

通过上述同步旋转开始，在决定的上述轴间距离处进行上述齿面的加工。

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