CN116765521A - 齿轮的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在短时间内制造高精度齿轮的齿轮制造方法。一种齿轮(10)的制造方法，一边使工件(W)以第一轴线(A₁)为中心旋转，使以相对于第一轴线(A₁)位于扭转的位置的第二轴线(A₂)为中心配置成环状的多个切削刃(24a)以第二轴线(A₂)为中心旋转，且使工件(W)和多个切削刃(24a)在与第一轴线(A₁)平行的方向上以与工件(W)的旋转速度同步的速度相对移动，一边利用多个切削刃(24a)在工件(W)的外周面形成螺旋状的齿槽，其中，在与第一轴线(A₁)成直角的截面中，切削刃(24a)的轮廓线(O_E)和齿轮(10)的目标轮廓线(O_G)滚动接触的滚动圆(C_F)的直径(D_F)比齿高中心圆(C_C)的直径(D_C)大。

Description

齿轮的制造方法

技术领域

本发明涉及齿轮的制造方法。

背景技术

以往，作为齿轮的制造方法，已知有利用滚轧成形的方法。例如，在专利文献1中，作为利用滚轧成形的齿轮的制造方法，公开了通过将成形有规定的齿型的模具按压在圆柱状的工件上而形成齿来制造齿轮的方法。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2012-628号公报

但是，在专利文献1所记载的方法中，通过将模具反复按压在工件上而使齿槽逐渐变深，因此齿轮的制造花费时间。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的之一在于提供一种能够短时间制造高精度的齿轮的制造方法。

本发明的齿轮的制造方法，一边使工件以第一轴线为中心旋转，使以相对于所述第一轴线位于扭转的位置的第二轴线为中心的环状的工具或具有以所述第二轴线为中心配置成环状的多个切削刃的工具以所述第二轴线为中心旋转，且使所述工件和所述工具以与所述工件的旋转速度同步的速度在与所述第一轴线平行的方向上相对移动，一边使所述工具的内周侧与所述工件的外周面接触，通过所述工具和所述工件的所述相对移动来除去接触的部位的所述工件的材料，由此在所述工件的外周面形成螺旋状的齿，其中，

以在与所述第一轴线成直角的截面中，所述工具的轮廓线一边与形成的所述螺旋状的齿的轮廓线即目标轮廓线接触，一边在所述目标轮廓线的规定的一点处相对于所述目标轮廓线不滑动地滚动接触，在所述规定的一点以外处相对于所述目标轮廓线一边滑动一边旋转的方式，使所述工件以所述第一轴线为中心旋转，并且使所述工件和所述工具在与所述第一轴线平行的方向上以与所述工件的旋转速度同步的速度进行所述相对移动，

在与所述第一轴线成直角的截面中，以所述第一轴线为中心并通过所述规定的一点的圆即第一圆的直径比以所述第一轴线为中心并通过所述目标轮廓线的齿高中央的圆即第二圆的直径大，

将所述第二轴线投影到包含所述第一轴线且与所述第二轴线平行的平面上时的所述第一轴线和投影的所述第二轴线设定为不同的轴线。

根据本发明，能够以1道次(工件与工具在与第一轴线平行的方向上的相对移动为一次)来制造齿轮。因此，能够缩短制造齿轮所需的时间。

能够适用以下结构，即，所述第一轴线与投影的所述第二轴线所成的角度θ由形成于所述工件的所述螺旋状的齿的齿数N、形成于所述工件的所述螺旋状的齿的与所述第一轴线平行的方向上的间隔P、以及所述第一圆的周长L₁来确定。

在这种情况下，能够适用以下结构，即，所述第一轴线与投影的所述第二轴线所成的角度θ由下述的数学式(1)表示：

θ＝tan^-1((N×P)/L₁)数学式(1)

N：形成于所述工件的所述螺旋状的齿的齿数，

P：形成于所述工件的所述螺旋状的齿的与所述第一轴线平行的方向上的间隔，

L₁：所述第一圆的周长。

在这样的结构中，第一轴线与投影的第二轴线所成的角度θ基于制造的齿轮的第一圆的直径来规定。并且，由于第一圆的直径比第二圆的直径大，因此与第一圆的直径为第二圆的直径以下的情况相比，能够减小该角度θ。并且，通过减小该角度θ，在使工件和工具沿工件的旋转中心线方向相对移动时，能够减少支承工件的支承部与工具或支承工具的支承部之间的干涉。因此，能够缩短无法在工件上形成齿槽的部分的长度。另外，通过减小所述角度θ，能够缩短形成的螺旋状的槽的形状(即，齿轮的齿槽的形状)不完整的部分(不是作为目标的形状、换言之不是设计上的形状的部分)。

能够适用以下结构，即，关于所述工具，

在沿包含所述第二轴线的平面切断的截面中，具有随着接近所述第二轴线而与所述第二轴线平行的方向的尺寸逐渐变小的尖细形状，

在沿包含所述第二轴线的平面切断的截面中，所述工具的与所述第二轴线平行的方向上的两端的面相对于与所述第二轴线成直角的直线的倾斜角即工具压力角比使所述第一圆的直径与所述第二圆的直径相同时的工具压力角大。

根据这样的结构，能够使所述第一轴线与投影的第二轴线所成的角度θ比基于制造的齿轮的第二圆的直径而规定的角度小。因此，能够在抑制所述角度θ变大的同时制造齿轮。另外，根据这样的结构，仅通过增大工具压力角，就能够减小所述角度θ。

能够适用以下结构，即，所述工具具备：第一部分，其具有预定工具压力角；以及第二部分，其位于比所述第一部分靠近所述第二轴线的一侧，且具有比所述规定的工具压力角小的工具压力角。

另外，能够适用以下结构，即，所述工具具备：第一部分，其工具压力角随着接近所述第二轴线而逐渐变大；以及第二部分，其位于比所述第一部分靠近所述第二轴线的一侧，且工具压力角随着靠近所述第二轴线而逐渐变大，所述第二部分在远离所述第二轴线的一侧的端部处的所述工具压力角比所述第一部分在靠近所述第二轴线的一侧的端部处的所述工具压力角小。

根据这些结构，与使用不具有第二部分的工具的情况相比，能够增大齿轮的齿的齿底附近的齿面间距离。因此，能够使所述角度θ更小。

能够适用以下结构，即，使所述工具以与所述工件的以所述第一轴线为中心的旋转速度、以及所述工件与所述工具在所述第一轴线方向上的所述相对移动的速度不同步的速度旋转。

根据这样的结构，能够不受相对移动的速度限制地增大工具的旋转速度，因此能够增大切削速度。因此，能够制造加工面的表面粗糙度低的齿轮。另外，通过增大切削速度，能够增大每单位时间的加工量，因此能够实现齿轮的制造时间的缩短。

能够适用以下结构，即，通过利用具有以所述第二轴线为中心呈环状排列配置的多个所述切削刃的所述工具对所述工件的外周面进行切削的旋风切削加工，在所述工件的外周面上形成所述螺旋状的齿。

根据这样的结构，能够通过现有已知的能够实施旋风切削加工(螺旋回转)的装置来实施本发明的制造方法。因此，不会导致设备成本的提高。

能够适用以下结构，即，制造的齿轮是斜齿轮。

斜齿轮的导程角(＝90°-(螺旋角(°)))比紧固用的螺纹的导程角大，因此与制造紧固用的螺纹的情况相比，必须增大所述角度θ。因此，根据这样的结构，在制造斜齿轮时，能够减小所述角度θ。

能够适用以下结构，即，制造的所齿轮的齿数为1至6中的任一个。

齿数越少，从齿高中央到齿顶的尺寸相对于齿轮的基圆的直径的比率越大。并且，随着该比率变大，相对于第一圆的直径的增加(换言之，相对于第一圆的直径与第二圆的直径之间的尺寸差的增加)的角度θ的减少率变大。因此，根据这样的结构，能够使所述角度θ更小。

能够适用以下结构，即，制造的所述齿轮的螺旋角为30°以上且60°以下。

螺旋角越小，斜齿轮的导程角越大，但根据这样的结构，在制造导程角大的斜齿轮时，能够减小所述角度θ。

附图说明

图1A是表示制造的齿轮的例子的立体图。

图1B是表示制造的齿轮的例子的截面图。

图2A是表示齿轮的制造装置的结构例的立体图。

图2B是表示齿轮的制造装置的结构例的俯视图。

图3是表示工件与切削刃的位置关系的图。

图4是表示切削刃相对于工件的移动轨迹的图。

图5是表示制造的齿轮的例子的侧视图。

图6是表示切削刃的形状的截面图。

图7是表示齿轮的制造装置的结构例的立体图。

图8是表示第一变形例所涉及的切削刃的形状的截面图。

图9是表示第二变形例所涉及的切削刃的形状的截面图。

附图标记说明

10…齿轮、11…齿轮的齿、20a…第一装置、C_C…齿高中心圆、C_F…滚动圆

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。在本实施方式中，示出了将由金属构成的圆柱状的构件或圆筒状的构件作为初始材料(工件W)来制造齿轮10的方法。通过本实施方式的齿轮的制造方法制造的齿轮10是齿11的数量(以下记为齿数)为1个至6个、螺旋角为30°以上且60°以下的斜齿轮。图1A和图1B是表示通过本实施方式的齿轮的制造方法制造的齿轮10的一例的图。此外，图1A是齿轮10的立体图，图1B是将齿轮10沿与轴线方向成直角的平面切断的截面图。在图1A和图1B中示出了齿数为2个且螺旋角为45°的斜齿轮。

在本实施方式中，将通过齿轮10的齿高的中心的圆C_C记为“齿高中心圆C_C”。该齿高中心圆C_C是本发明的第二圆的例子。齿高中心圆C_C的直径D_C为：齿高中心圆C_C的直径D_C＝((齿底圆C_B的直径D_B)+(齿顶圆C_T的直径D_T))/2。此外，齿高中心圆C_C实际上是沿齿轮10的轴线方向延伸的圆筒。

图2A及图2B是表示能够实施本实施方式所涉及的齿轮的制造方法的第一装置20a的主要部分的结构例的示意图。另外，图2A是第一装置20a的立体图，图2B是第一装置20a的俯视图。第一装置20a可以应用能够进行旋风切削(whirling)加工的装置。如图2A所示，第一装置20a具备卡盘21、顶尖22、尾座23、切削刃24a以及工具保持件25a(旋风切削头:whirling head)。卡盘21构成为能够支承(把持)作为圆柱状的构件或圆筒状的构件的工件W的轴线方向的一端部。顶尖22和尾座23构成为能够支承工件W的轴线方向的相反侧的端部。切削刃24a构成为能够切削工件W的外周面。工具保持件25a构成为能够安装(能够支承)多个切削刃24a。切削刃24a及安装有切削刃24a的工具保持件25a是本发明的“具有配置成环状的多个切削刃的工具”的例子。第一装置20a还具备省略图示的旋转动力源，卡盘21和工具保持件25a分别构成为能够通过旋转动力源旋转。另外，将卡盘21的旋转中心线A₁(即，支承在卡盘21上的工件W的旋转中心线(轴线))记为第一轴线A₁，将工具保持件25a的旋转中心线A₂(即，“具有配置成环状的多个切削刃的工具”的旋转中心线)记为第二轴线A₂。第一轴线A₁和第二轴线A₂位于扭转的位置。即，第一轴线A₁和第二轴线A₂不平行且不交叉。换言之，在将第二轴线A₂沿与“包含第一轴线A₁且与第二轴线A₂平行的平面”成直角的方向投影到该平面上的情况下，第一轴线A₁和投影的第二轴线A₂被设定为不同的轴线。而且，第一轴线A₁和投影的第二轴线A₂以规定的角度θ(参照图2B)相互倾斜。将该规定的角度θ(其中，第一轴线A₁与第二轴线A₂所成的角中的较小一方的角度)记为轴线倾斜角θ。在轴线倾斜角θ为0°的情况下，第一轴线A₁与第二轴线A₂平行。

工具保持件25a够成为具有以第二轴线A₂为中心的圆环形状，并在其内周侧能够插通工件W。在工具保持件25a上，多个切削刃24a以第二轴线A₂为中心呈环状(换言之，沿以第二轴线A₂为中心的圆的周向)排列地安装。在本实施方式中，多个切削刃24a以第二轴线A₂为中心呈放射状且在周向上等间隔地配置。

工件W以插通于工具保持件25a的内周的方式相对于工具保持件25a配置。切削刃24a构成为，在安装于工具保持件25a的状态下，能够对插通于工具保持件25a的内周的工件W的外周面进行切削(能够除去接触的部位的工件W的材料)。另外，关于切削刃24a的形状将在后面叙述。另外，在图2A中，示出了配置有6个切削刃24a的结构，但不限定切削刃24a的数量。

第一装置20a构成为，在工件W被卡盘21及尾座23(顶尖22)支承的状态下，能够以与卡盘21的旋转速度(即，工件W的旋转速度)同步的速度使工件W和工具保持件25a在与第一轴线A₁平行的方向上相对移动。另外，第一装置20a可以构成为卡盘21、顶尖22及尾座23能够在与第一轴线A₁平行的方向上直线移动，也可以构成为工具保持件25a能够在与第一轴线A₁平行的方向上直线移动，还可以构成为卡盘21、顶尖22及尾座23、和工具保持件25a这两者能够在与第一轴线A₁平行的方向上直线移动。另外，第一装置20a构成为能够将卡盘21的旋转速度和工具保持件25a的旋转速度非同步地(即，相互独立地)设定。

图3是表示工件W与切削刃24a的位置关系的图，是从第一轴线A₁方向观察工件W和切削刃24a的图。由于第一轴线A₁和第二轴线A₂以规定的轴线倾斜角θ相互倾斜，因此在工具保持件25a以第二轴线A₂为中心旋转的情况下，多个切削刃24a的顶端(即，最接近第二轴线A₂的部分)的轨迹T_T在与第一轴线A₁平行的方向观察时成为椭圆。并且，如图3所示，该轨迹T_T(即椭圆)相对于第一轴线A₁在椭圆的长轴向上偏心。

这里，对制造齿轮10时的第一装置20a的动作进行说明。在工件W由卡盘21及尾座23支承的状态下，使工件W以第一轴线A₁为中心旋转。另外，在多个切削刃24a安装于工具保持件25a的状态下，使工具保持件25a以第二轴线A₂为中心旋转。另外，工件W的旋转速度与工具保持件25a的旋转速度可以不同步。然后，使工件W和工具保持件25a在与第一轴线A₁平行的方向上以与工件W的旋转速度同步的速度相对移动。具体的工件W与工具保持件25a的相对速度是工件W每旋转1周，工件W与工具保持件25a相对移动“(制造的齿轮10的齿数)×(相邻的齿11彼此在第一轴线A₁方向上的间隔)”的距离的速度。

并且，通过使旋转的切削刃24a的顶端部与工件W的外周面相接触，来除去接触的部位处的工件W的材料。由于第一轴线A₁和第二轴线A₂位于扭转的位置，因此在工件W的外周面形成有在相对于第一轴线A₁倾斜与轴线倾斜角θ对应的角度的方向上延伸的齿槽。然后，通过使工件W和工具保持件25a以与工件W的旋转速度同步的速度在与第一轴线A₁平行的方向上相对移动，在工件W的外周面上形成螺旋状的齿槽，其结果是，在工件W的外周面上形成螺旋状的齿11。由此，制造斜齿轮。

这样，在本实施方式所涉及的齿轮10的制造方法中，通过利用旋转的多个切削刃24a进行的断续加工来形成齿槽(螺旋状的槽)。若为这样的结构，则与利用一个切削刃进行的连续加工相比，加工时的发热变少。因此，能够制造高精度的齿轮10。另外，根据本实施方式，能够以1道次(工件与工具在与第一轴线平行的方向上的相对移动为1次)制造齿轮10。因此，能够缩短制造齿轮10所需要的时间。进而，根据本实施方式，由于不会像通过滚轧成形来制造齿轮的情况那样挤压材料(工件)，因此不需要追加加工(具体而言是除去挤压出的材料的加工)。

图4是表示在固定了工件W的情况下的、与第一轴线A₁成直角的截面内的切削刃24a的轮廓线O_E的移动轨迹T_U(即，相对于工件W的切削刃24a的轮廓线O_E的移动轨迹T_U)的图。在固定了工件W的情况下，切削刃24a的轮廓线O_E一边与齿轮10的齿11的目标轮廓线O_G(指制造的齿轮10的齿11的设计上的轮廓线)接触，一边相对于工件W以与第一轴线A₁平行的直线(在图4中为与纸面成直角的直线)为中心旋转，一边在该截面内移动。切削刃24a在该截面内的移动轨迹T_U为内摆线曲线。

当切削刃24a的轮廓线O_E在该截面内移动时，存在切削刃24a的轮廓线O_E相对于齿11的目标轮廓线O_G不滑动地滚动接触的点R。反过来说，切削刃24a的轮廓线O_E一边与目标轮廓线O_G接触一边在目标轮廓线O_G的规定的一点R相对于目标轮廓线O_G不滑动地滚动接触，在规定的一点R以外相对于目标轮廓线O_G一边滑动一边旋转。以下，将在与第一轴线A₁成直角的面内以第一轴线A₁为中心并通过该滚动接触的点R的圆记为“滚动圆C_F”。该滚动圆C_F是本发明的第一圆的例子。

在旋风切削加工中，轴线倾斜角θ基于滚动圆C_F的直径D_F来规定。因此，在本实施方式中，轴线倾斜角θ也基于该滚动圆C_F的直径D_F来规定。此时，轴线倾斜角θ由形成于工件W的螺旋状的齿的齿数N、形成于工件W的螺旋状的齿的与第一轴线平行的方向上的间隔P、以及第一圆的周长L₁来确定。具体而言，轴线倾斜角θ由下述数学式(1)规定。

θ＝tan^-1((N×P)/L₁)数学式(1)

N：形成于工件W的齿槽的数量(＝制造的齿轮10的齿数)，

P：形成于工件W的齿槽的与第一轴线A₁平行的方向上的间隔，

L₁：滚动圆C_F的直径D_F×圆周率π(＝滚动圆C_F的周长)。

另外，工具保持件25a与卡盘21、顶尖22及尾座23能够在相互不接触的范围内沿与第一轴线A₁平行的方向相对移动。并且，如图2B所示，第一轴线A₁和第二轴线A₂设定为不同的轴线，以轴线倾斜角θ倾斜，因此例如即使在工具保持件25a的外周部S₂不与卡盘21接触的范围内使工具保持件25a最接近卡盘21的情况下，实际上切削刃24a切削工件W的位置S₁(工具保持件25a的中心部)也位于从卡盘21离开距离M₁的位置。即，在工件W中的从切削刃24a接触的位置S₁到距离M₁的范围内无法形成齿槽。对于顶尖22及尾座23也同样。而且，从图2B可知，当轴线倾斜角θ变大时，距离M₁也变大，因此随着轴线倾斜角θ变大，无法在工件W上形成齿槽的部分变长。另外，随着轴线倾斜角θ变大，形成齿槽的范围的端部中的齿11的形状不完整的部分(不能得到齿11的目标轮廓线O_G的部分，即，齿11不能成为设计上的形状的部分)变长。特别是，如本实施方式那样，在制造螺旋角为30°以上且60°以下的斜齿轮的情况下，与制造一般的紧固用的外螺纹的情况相比，必须增大轴线倾斜角θ，因此容易产生上述那样的问题。

在本实施方式中，将滚动圆C_F的直径D_F设为比齿高中心圆C_C的直径D_C大且在齿顶圆C_T的直径D_T以下。由此，与滚动圆C_F的直径D_F为齿高中心圆C_C的直径D_C以下的结构相比，能够减小轴线倾斜角θ。具体而言，如图5所示，齿轮10的螺旋角随着从齿底朝向齿顶而变小。另外，图5是齿轮10的侧视图，在图5中，β_B表示齿底处的螺旋角，β_T表示齿顶处的螺旋角，β_F表示齿高中心圆C_F处的螺旋角。并且，通过上述方法制造的齿轮10(斜齿轮)的滚动圆C_F中的螺旋角β_F为以下关系。

螺旋角β_F(°)＝90(°)-(轴线倾斜角θ(°))

因此，如果增大滚动圆C_F的直径D_F，则滚动圆C_F的直径D_F处的螺旋角β_F的值变大，因此能够减小轴线倾斜角θ的值。

而且，通过减小轴线倾斜角θ，能够减小上述距离M₁。即，在使工件W和切削刃24a沿与第一轴线A₁平行的方向相对移动时，能够减少作为支承工件W的支承部的卡盘21、顶尖22及尾座23与切削刃24a及作为切削刃24a的支承部的工具保持件25a之间的干涉。因此，能够缩短无法在工件W上形成齿槽的部分的长度。另外，通过减小轴线倾斜角θ，能够缩短所形成的齿轮10的齿槽的形状不完整的部分(不是作为目标的形状、换言之不是设计上的形状的部分)。

特别是，由于斜齿轮的导程角(＝90°-(齿轮10的螺旋角(°)))比一般的紧固用的螺纹的导程角大，因此与制造紧固用的螺纹的情况相比，必须增大轴线倾斜角θ，但根据本实施方式，在制造斜齿轮时，能够减小轴线倾斜角θ。

另外，齿数越少，从齿高中央到齿顶的尺寸相对于齿轮10的基圆或齿底圆的直径的比率越大。并且，随着该比率变大，相对于滚动圆C_F的直径D_F与齿高中心圆C_C的直径D_C之间的尺寸差的增加(即，滚动圆C_F的直径D_F的增大)的轴线倾斜角θ的减少率变大。因此，齿数越少，例如如本实施方式那样齿数为1至6中的任一个时，减小轴线倾斜角θ的效果越高。

在本实施方式中，通过将切削刃24a的形状设为以下说明的形状，使滚动圆C_F的直径D_F大于齿高中心圆C_C的直径D_C。图6是在切削刃24a安装于工具保持件25a的状态下，将切削刃24a沿包含第二轴线A₂的平面切断的截面图。另外，在图6中，第一轴线A₁、齿底圆C_B以及齿顶圆C_T相对于纸面倾斜。如图6所示，沿包含第二轴线A₂的平面切断的切削刃24a的截面形状具有宽度(平行于第二轴线A₂的方向上的尺寸)随着接近第二轴线A₂而减小的尖细形状。换言之，加工时进入齿顶圆C_T内侧的部分(图6中比齿顶圆C_T更靠近第一轴线A₁和第二轴线A₂侧的部分)具有接近第二轴线A₂侧的边为上底、远离第二轴线A₂侧的边为下底、第二轴线A₂的轴向两侧的边为斜边的大致梯形的形状。其中，第二轴线A₂的轴向的两侧的边(相当于梯形的斜边的边)是在第二轴线A₂的轴向上朝向外侧鼓出的形态的曲线(曲面)。另外，将与梯形的上底对应的面记为顶端面241，将与梯形的斜边对应的面记为侧面242。

在该平面内，与第二轴线A₂成直角的直线Q和侧面242的交点处的侧面242的切线与直线Q所成的角度为工具压力角α。在本实施方式中，制造规定的斜齿轮时的切削刃24a的工具压力角α是“比‘在滚动圆C_F的直径D_F与齿高中心圆C_C的直径D_C相同的情况下的、利用相同装置制造与上述规定的斜齿轮相同的斜齿轮(相同形状且相同尺寸的斜齿轮)时的切削刃的工具压力角’大的值”。另外，在本实施方式中，由于切削刃24a的侧面242是向外侧鼓出的形态的曲面，因此工具压力角α随着接近第二轴线A₂而逐渐(平滑地)变大。因此，更严格地说，本实施方式中的“制造规定的斜齿轮时的切削刃24a的距顶端面241的高度方向(与第二轴线A₂成直角的方向)上的规定距离的位置处的工具压力角α”是“比‘在滚动圆C_F的直径D_F与齿高中心圆C_C的直径D_C相同的情况下的、利用相同装置制造与上述规定的斜齿轮相同的斜齿轮(相同形状且相同尺寸的斜齿轮)时的切削刃的与距顶端面的高度方向上的上述规定距离的位置相同的位置处的工具压力角’大的值”。另外，工具压力角α的具体值是根据所制造的齿轮10的齿11的形状及尺寸等来规定的，并没有限定。

另外，工具压力角α的上限没有特别限定，但实际上由轴线倾斜角θ及制造的齿轮10的齿11的形状及大小来限制。具体而言，从图6可知，在切削刃24a最接近第一轴线A₁的情况下，从第一轴线A₁到切削刃24a的顶端的距离X₁需要为齿底圆C_B的直径D_B的1/2。另外，切削刃24a的侧面242的以第二轴线A₂为中心的圆的半径方向尺寸X₂(上述梯形的高度)需要为制造的齿轮10的齿高以上的高度。另一方面，当增大工具压力角α时，切削刃24a的顶端面241的宽度B₁变小，当宽度B₁为0时，切削刃24a的截面形状不是大致梯形而是大致三角形。当工具压力角α进一步增大时，切削刃24a的侧面242的尺寸X₂变小。因此，当切削刃24a的截面形状为大致三角形时，不能确保用于制造齿轮10的切削刃24a的尺寸X₂。因此，工具压力角α的最大值能够说是“切削刃24a的尺寸X₂(与第二轴线A₂成直角的方向上的尺寸)不变的范围内的最大值”或者“切削刃24a的截面形状在尺寸X₂不发生变化而能够维持大致梯形的范围内的最大值”。

根据这样的结构，能够使滚动圆C_F位于齿高中心圆C_C的外侧。因此，与滚动圆C_F的直径D_F为齿高中央圆C_C的直径以下的情况相比，轴线倾斜角θ变小，因此能够减小图2B所示的距离M₁。因此，能够缩短无法在工件W上形成齿槽的范围。另外，通过减小轴线倾斜角θ，能够缩短形成齿槽的范围的端部中的齿11的形状不完整的部分(不能得到齿11的目标轮廓线O_G的部分)。另外，能够增大工具保持件25a与卡盘21、顶尖22及尾座23能够相对移动的范围。因此，能够增大制造的齿轮10的轴线方向尺寸。

另外，根据这样的结构，仅通过增大工具压力角α，就能够减小轴线倾斜角θ。

另外，在本实施方式所涉及的齿轮的制造方法中，工具保持件25a的旋转速度不受工件W的旋转速度限制。即，能够使工具保持件25a的旋转速度与工件W的旋转速度不同步。因此，无论工件W的旋转速度如何，都能够增大工具保持件25a的旋转速度即切削速度。而且，由于能够增大切削速度，因此仅通过使工件W与工具保持件25a相对移动一次就能够制造齿轮10。另外，通过增大切削速度，能够增大工件W和工具保持件25a的相对移动的速度。因此，能够缩短制造齿轮10所需的时间。并且，通过增大切削速度，能够使切削面平滑(能够减小加工面粗糙度)。

另外，根据本实施方式，第一装置20a能够应用现有已知的能够实施旋风切削加工(螺旋回转)的装置。因此，根据本实施方式，不会导致设备成本的提高。

接着，对作为能够实施本发明的实施方式所涉及的齿轮的制造方法的装置的变形例的第二装置20b进行说明。第二装置20b是应用环状工具的装置。图7是表示第二装置20b的结构的示意图。另外，对与第一装置20a共同的结构标注与第一装置20a相同的附图标记进行表示，并省略说明。

如图7所示，第二装置20b构成为能够使用环状的工具制造齿轮10。环状的磨石24b适用于环状的工具。环状的磨石24b构成为能够在其内周侧插通工件W，并且构成为能够在内周侧对工件W的外周进行研磨。并且，工具保持件25b构成为能够将环状的磨石24b安装成其轴线(中心线)与第二轴线A₂一致。另外，环状的磨石24b的沿包含第二轴线A₂的平面切断的截面形状可以与适用于第一装置20a的切削刃24a的截面形状相同。另外，第二装置20b的动作也与第一装置20a相同。并且，根据使用第二装置20b的制造方法，能够起到与使用第一装置20a的制造方法相同的效果。

接着，对切削刃24a及环状的磨石24b的形状的变形例进行说明。图8是表示第一变形例所涉及的切削刃24a及环状的磨石24b的形状的图，图9是表示第二变形例所涉及的切削刃24a及环状的磨石24b的形状的图。另外，图8及图9都是沿包含第二轴线A₂的平面将切削刃24a及环状的磨石24b切断的截面图。若齿轮为小直径且齿数少，并且齿型为标准形状(例如渐开线齿轮)，则当该齿轮与其他齿轮啮合时，其他齿轮的齿的齿顶附近的部分有时会与该齿轮的齿的齿底附近的部分干涉。因此，为了不产生这样的干涉，小直径且齿数少的齿轮在其齿底附近处的齿面间距离有时比标准的齿型的情况下的齿面间距离大。图8所示的第一变形例所涉及的形状及图9所示的第二变形例所涉及的形状是能够使齿底附近处的齿面间距离比标准的齿型的情况下的齿面间距离大的形状。

如图8所示，第一变形例所涉及的切削刃24a及环状的磨石24b具有第一部分243和位于第一部分243的顶端侧(在安装于工具保持件的状态下比第一部分243靠近第二轴线A₂的一侧)的第二部分244。第一部分243和第二部分244均具有随着接近第二轴线A₂而宽度变小的尖细形状。另外，沿包含第二轴线A₂的平面切断的截面中的第一部分243的侧面245的轮廓线是直线，其工具压力角α₁是固定的。同样地，沿包含第二轴线A₂的平面切断的截面中的第二部分244的侧面246的轮廓线也是直线，其工具压力角α₂是固定的。但是，第二部分244的工具压力角α₂(绝对值)比第一部分243的工具压力角α₁(绝对值)小。当是这样的结构时，与不具有第二部分244的结构相比，顶端面241的宽度变大。因此，与使用不具有第二部分244的切削刃24a及环状的磨石24b的结构相比，能够增大齿底附近处的齿面间距离。

如图9所示，第二变形例所涉及的切削刃24a及环状的磨石24b也具有第一部分243和位于第一部分243的顶端侧的第二部分244。第一部分243具有随着接近第二轴线A₂而宽度变小的尖细形状。并且，第一部分243的侧面245是随着接近第二轴线A₂而工具压力角α1平滑地(连续地)变大的曲面。同样地，第二部分244也具有随着接近第二轴线A₂而宽度变小的尖细形状。并且，第二部分244的侧面246也是随着接近第二轴线A₂而工具压力角α₂平滑地(连续地)变大的曲面。但是，第二部分244的距第二轴线最远的位置处的工具压力角α₂比第一部分243的距第二轴线最近的位置处的工具压力角α₁小。当是这样的结构时，能够起到与第一变形例同样的效果。

另外，也可以是第一部分243的工具压力角α₁和第二部分244的工具压力角α₂中的一个是固定的，另一个随着接近第二轴线A₂而平滑地(连续地)变大的形状。第一部分243的工具压力角α₁和第二部分244的工具压力角α₂是否分别固定、以及具体的工具压力角α₁、α₂根据制造的齿轮11的齿型适当选择。

以上，对本发明的实施方式及变形例进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施方式及变形例。本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行变形，这些变形也包含在本发明的技术范围内。

例如，在上述实施方式中，示出了制造齿数为2个且螺旋角为45°的斜齿轮的例子，但制造的齿轮10的齿数及螺旋角并不限定于上述实施方式。另外，制造的齿轮10的齿11的形状也没有限定。

Claims (10)

1.一种齿轮的制造方法，一边使工件以第一轴线为中心旋转，使以相对于所述第一轴线位于扭转的位置的第二轴线为中心的环状的工具或具有以所述第二轴线为中心配置成环状的多个切削刃的工具以所述第二轴线为中心旋转，且使所述工件和所述工具以与所述工件的旋转速度同步的速度在与所述第一轴线平行的方向上相对移动，一边使所述工具的内周侧与所述工件的外周面接触，通过所述工具和所述工件的所述相对移动来除去接触的部位的所述工件的材料，由此在所述工件的外周面形成螺旋状的齿，其中，

以在与所述第一轴线成直角的截面中，所述工具的轮廓线一边与形成的所述螺旋状的齿的轮廓线即目标轮廓线接触，一边在所述目标轮廓线的规定的一点处相对于所述目标轮廓线不滑动地滚动接触，在所述规定的一点以外处相对于所述目标轮廓线一边滑动一边旋转的方式，使所述工件以所述第一轴线为中心旋转，并且使所述工件和所述工具在与所述第一轴线平行的方向上以与所述工件的旋转速度同步的速度进行所述相对移动，

在与所述第一轴线成直角的截面中，以所述第一轴线为中心并通过所述规定的一点的圆即第一圆的直径比以所述第一轴线为中心并通过所述目标轮廓线的齿高中央的圆即第二圆的直径大，

将所述第二轴线投影到包含所述第一轴线且与所述第二轴线平行的平面上时的所述第一轴线和投影的所述第二轴线设定为不同的轴线。

2.根据权利要求1所述的齿轮的制造方法，其中，所述第一轴线与投影的所述第二轴线所成的角度θ由形成于所述工件的所述螺旋状的齿的齿数N、形成于所述工件的所述螺旋状的齿的与所述第一轴线平行的方向上的间隔P、以及所述第一圆的周长L₁来确定。

3.根据权利要求2所述的齿轮的制造方法，其中，所述第一轴线与投影的所述第二轴线所成的角度θ由下述数学式(1)表示：

θ＝tan^-1((N×P)/L₁)数学式(1)

N：形成于所述工件的所述螺旋状的齿的齿数，

P：形成于所述工件的所述螺旋状的齿的与所述第一轴线平行的方向上的间隔，

L₁：所述第一圆的周长。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮的制造方法，其中，关于所述工具，

在沿包含所述第二轴线的平面切断的截面中，具有随着接近所述第二轴线而与所述第二轴线平行的方向上的尺寸逐渐变小的尖细形状，

在沿包含所述第二轴线的平面切断的截面中，所述工具的与所述第二轴线平行的方向上的两端的面相对于与所述第二轴线成直角的直线的倾斜角即工具压力角比使所述第一圆的直径与所述第二圆的直径相同时的工具压力角大。

5.根据权利要求4所述的齿轮的制造方法，其中，

所述工具具备：

第一部分，其具有规定的工具压力角；以及

第二部分，其位于比所述第一部分靠近所述第二轴线的一侧，且具有比所述规定的工具压力角小的工具压力角。

6.根据权利要求4所述的齿轮的制造方法，其中，

所述工具具备：

第一部分，其工具压力角随着接近所述第二轴线而逐渐变大；以及

第二部分，其位于比所述第一部分靠近所述第二轴线的一侧，且工具压力角随着靠近所述第二轴线而逐渐变大，

所述第二部分在远离所述第二轴线的一侧的端部处的所述工具压力角比所述第一部分在靠近所述第二轴线的一侧的端部处的所述工具压力角小。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮的制造方法，其中，

使所述工具以与所述工件的以所述第一轴线为中心的旋转速度、以及所述工件与所述工具在所述第一轴线方向上的所述相对移动的速度不同步的速度旋转。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮的制造方法，其中，

制造的齿轮是斜齿轮。

9.根据权利要求8所述的齿轮的制造方法，其中，

制造的所述齿轮的齿数为1至6中的任一个。

10.根据权利要求8所述的齿轮的制造方法，其中，

制造的所述齿轮的螺旋角为30°以上且60°以下。