JP2019018335A - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじれ角が異なる溝を有する加工物の溝の加工時間の短縮化を図れる加工装置及び加工方法を提供する。
【解決手段】制御装置１００は、少なくとも二つの溝のそれぞれについて、溝の切削加工のアプローチ位置から切削開始位置を通って切削完了位置に至るまでの距離、及び溝のねじれ角に基づいて、加工物１１５の回転位相に対する補正角を算出する補正角算出部１０４と、加工物１１５の回転軸線と加工用工具４２の回転軸線との交差角を所定値に設定し、加工用工具と加工物の同期回転が、一つの溝の補正角分だけずれるように制御して一つの溝を切削加工し、このときの同期回転時の加工用工具４２と加工物１１５の回転位相を基準回転位相として記憶し、加工用工具４２と加工物１１５の同期回転が、基準回転位相に対し残りの溝の補正角分だけずれるように制御して残りの溝を切削加工する加工制御部１０１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工装置及び加工方法に関する。

車両に用いられるトランスミッションには、円滑な変速操作を行うためにシンクロメッシュ機構が設けられる。図１６に示すように、キー式のシンクロメッシュ機構１１０は、メーンシャフト１１１、メーンドライブシャフト１１２、クラッチハブ１１３、キー１１４、スリーブ１１５、メーンドライブギヤ１１６、クラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８等を備える。

メーンシャフト１１１とメーンドライブシャフト１１２は、同軸配置される。メーンシャフト１１１には、クラッチハブ１１３がスプライン嵌合され、メーンシャフト１１１とクラッチハブ１１３は共に回転する。クラッチハブ１１３の外周の３か所には、キー１１４が図略のスプリングで支持される。スリーブ１１５の内周には、内歯（スプライン）１１５ａが形成され、スリーブ１１５はキー１１４とともにクラッチハブ１１３の外周に形成される図略のスプラインに沿って回転軸線ＬＬ方向に摺動する。

メーンドライブシャフト１１２には、メーンドライブギヤ１１６が嵌合され、メーンドライブギヤ１１６のスリーブ１１５側には、テーパコーン１１７ｂが突設されたクラッチギヤ１１７が一体形成される。スリーブ１１５とクラッチギヤ１１７の間には、シンクロナイザーリング１１８が配置される。クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａ及びシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａは、スリーブ１１５の内歯１１５ａと噛み合わせ可能に形成される。シンクロナイザーリング１１８の内周は、テーパコーン１１７ｂの外周と摩擦係合可能なテーパ状に形成される。

次に、シンクロメッシュ機構１１０の動作を説明する。図１７Ａに示すように、図略のシフトレバーの操作により、スリーブ１１５及びキー１１４が図示矢印の回転軸線ＬＬ方向に移動する。キー１１４は、シンクロナイザーリング１１８を回転軸線ＬＬ方向に押して、シンクロナイザーリング１１８の内周をテーパコーン１１７ｂの外周に押し付ける。これにより、クラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８及びスリーブ１１５は、同期回転を開始する。

そして、図１７Ｂに示すように、キー１１４は、スリーブ１１５に押し下げられてシンクロナイザーリング１１８を回転軸線ＬＬ方向にさらに押し付けるので、シンクロナイザーリング１１８の内周とテーパコーン１１７ｂの外周との密着度は増し、強い摩擦力が発生してクラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８及びスリーブ１１５は同期回転する。クラッチギヤ１１７の回転数とスリーブ１１５の回転数が完全に同期すると、シンクロナイザーリング１１８の内周とテーパコーン１１７ｂの外周との摩擦力が消滅する。

そして、スリーブ１１５及びキー１１４が図示矢印の回転軸線ＬＬ方向にさらに移動すると、キー１１４はシンクロナイザーリング１１８の溝１１８ｂに嵌って止まるが、スリーブ１１５はキー１１４の凸部１１４ａを越えて移動し、スリーブ１１５の内歯１１５ａがシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａと噛み合う。そして、図１７Ｃに示すように、スリーブ１１５は図示矢印の回転軸線ＬＬ方向にさらに移動し、スリーブ１１５の内歯１１５ａがクラッチギヤ１１７の外歯１１７ａと噛み合う。以上により変速が完了する。

以上のようなシンクロメッシュ機構１１０においては、走行中におけるクラッチギヤ１１７の外歯１１７ａとスリーブ１１５の内歯１１５ａとのギヤ抜け防止のため、図１８及び図１９に示すように、スリーブ１１５の内歯１１５ａには、テーパ状のギヤ抜け防止部１２０が設けられ、クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａには、ギヤ抜け防止部１２０とテーパ嵌合するテーパ状の図略のギヤ抜け防止部が設けられる。なお、以下の説明では、スリーブ１１５の内歯１１５ａの図示左側の側面１１５Ａを左側面１１５Ａといい、スリーブ１１５の内歯１１５ａの図示右側の側面１１５Ｂを右側面１１５Ｂという。

そして、スリーブ１１５の内歯１１５ａの左側面１１５Ａは、左歯面１１５ｂと、この左歯面１１５ｂとねじれ角が異なる歯面１２１（以下、左テーパ歯面１２１という）及び歯面１３１（以下、左チャンファ（面取り）歯面１３１という）を有する。また、スリーブ１１５の内歯１１５ａの右側面１１５Ｂは、右歯面１１５ｃと、この右歯面１１５ｃとねじれ角が異なる歯面１２２（以下、右テーパ歯面１２２という）及び歯面１３２（以下、右チャンファ（面取り）歯面１３２という）を有する。

本例では、左歯面１１５ｂのねじれ角は０、左テーパ歯面１２１のねじれ角はθｆ、左チャンファ歯面１３１のねじれ角はθＬであり、右歯面１１５ｃのねじれ角は０、右テーパ歯面１２２のねじれ角はθｒ、右チャンファ歯面１３２のねじれ角はθＲである。そして、左テーパ歯面１２１、この左テーパ歯面１２１と左歯面１１５ｂを繋ぐ歯面１２１ａ（以下、左サブ歯面１２１ａという）及び左チャンファ歯面１３１、並びに右テーパ歯面１２２、この右テーパ歯面１２２と右歯面１１５ｃを繋ぐ歯面１２２ａ（以下、右サブ歯面１２２ａという）及び右チャンファ歯面１３２が、ギヤ抜け防止部１２０を構成する。なお、ギヤ抜け防止は、左テーパ歯面１２１とクラッチギヤ１１７のギヤ抜け防止部とがテーパ嵌合することにより達成される。また、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２は、クラッチギヤ１１７のギヤ抜け防止部との噛み合わせをスムーズに行うためのものである。

このように、スリーブ１１５の内歯１１５ａの構造は複雑であり、また、スリーブ１１５は大量生産が必要な部品であるため、一般的に、スリーブ１１５の内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃ、つまり左歯面１１５ｂと右歯面１１５ｃの間の溝（以下、単に「歯溝１１５ｇ」という）は、ブローチ加工やギヤシェーパ加工等により形成され、ギヤ抜け防止部１２０の左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２、つまり左テーパ歯面１２１と右テーパ歯面１２２の間の溝（以下、単に「左テーパ歯溝１２１ｇ、右テーパ歯溝１２２ｇ」という）は、ローリング加工（特許文献１参照）により形成され、ギヤ抜け防止部１２０の左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２、つまり左チャンファ歯面１３１と右チャンファ歯面１３２の間の溝（以下、単に「左チャンファ歯溝１３１ｇ、右チャンファ歯溝１３２ｇ」という）は、エンドミル加工（特許文献２参照）やパンチ加工（特許文献３参照）により形成される。

実用新案登録第２５４７９９９号公報 特開２００４−７６８３７号公報 特公平３−５５２１５号公報

上述のように、スリーブ１１５の加工は、ブローチ加工、ギヤシェーパ加工、ローリング加工、エンドミル加工、パンチ加工と多岐にわたり、さらに加工精度を高めるには、発生したバリを除去する別工程が必要であるため、加工時間が長くなる傾向にある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ねじれ角が異なる溝を有する加工物の溝の加工時間の短縮化を図れる加工装置及び加工方法を提供することを目的とする。

本発明の加工装置は、加工物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して前記加工物の周面を切削加工する制御装置を備える加工装置である。そして、前記加工物の周面は、互いのねじれ角が異なる少なくとも二つの溝を有し、前記加工用工具は、一つの前記溝の切削加工が可能なように、前記一つの溝のねじれ角に対応する前記加工用工具の工具刃の刃すじのねじれ角を有する。

そして、前記制御装置は、前記少なくとも二つの溝のそれぞれについて、前記溝の切削加工のアプローチ位置から切削開始位置を通って切削完了位置に至るまでの距離、及び前記溝のねじれ角に基づいて、前記加工物の回転位相に対する補正角を算出する補正角算出部と、前記加工物の回転軸線と前記加工用工具の回転軸線との交差角を所定値に設定し、前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記一つの溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記一つの溝を切削加工し、このときの同期回転時の前記加工用工具と前記加工物の回転位相を基準回転位相として記憶し、前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記基準回転位相に対し残りの前記溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記残りの溝を切削加工する加工制御部と、を備える。

本発明の加工方法は、加工物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して前記加工物の周面を切削加工する加工方法である。そして、前記加工物の周面は、互いのねじれ角が異なる少なくとも二つの溝を有し、前記加工用工具は、一つの前記溝の切削加工が可能なように、前記一つの溝のねじれ角に対応する前記加工用工具の工具刃の刃すじのねじれ角を有する。

そして、前記加工方法は、前記少なくとも二つの溝のそれぞれについて、前記溝の切削加工のアプローチ位置から切削開始位置を通って切削完了位置に至るまでの距離、及び前記溝のねじれ角に基づいて、前記加工物の回転位相に対する補正角を算出する算出工程と、前記加工物の回転軸線と前記加工用工具の回転軸線との交差角を所定値に設定する設定工程と、前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記一つの溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記一つの溝を切削加工する第一切削工程と、このときの同期回転時の前記加工用工具と前記加工物の回転位相を基準回転位相として記憶する記憶工程と、前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記基準回転位相に対し残りの前記溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記残りの溝を切削加工する第二切削工程と、を備える。

本発明の加工装置及び加工方法では、交差角が一定の状態で加工用工具と加工物の同期回転が、補正角分だけずれるように制御して切削加工を行うので、加工用工具と工作物の位相合わせを行う必要がない。さらに、一つの加工用工具による切削加工のみを行えばよいので、工具交換が不要となり、発生したバリの除去も可能である。よって、加工時間を大幅に短縮できる。

本発明の実施の形態に係る加工装置の全体構成を示す図である。 図１の制御装置による加工用工具の工具設計処理を説明するためのフローチャートである。 図１の制御装置による工具状態設定処理を説明するためのフローチャートである。 図１の制御装置による内歯歯面及びチャンファ歯面の加工制御処理を説明するためのフローチャートである。 図１の制御装置によるテーパ歯面及び内歯歯面の加工制御処理を説明するための図４の続きのフローチャートである。 加工用工具の概略構成を工具端面側から回転軸線方向に見た図である。 図６Ａの加工用工具の概略構成を径方向に見た一部断面図である。 図６Ｂの加工用工具の工具刃の拡大図である。 加工用工具の刃先幅及び刃厚を求める際に使用する加工用工具の各部位を示す図である。 左歯面を加工する際のアプローチ距離及び切削距離を説明するための図である。 左テーパ歯面を加工する際のアプローチ距離及び切削距離を説明するための図である。 右チャンファ歯面を加工する際のアプローチ距離及び切削距離を説明するための図である。 左歯面を加工する際の補正角を説明するための図である。 左テーパ歯面を加工する際の補正角を説明するための図である。 右チャンファ歯面を加工する際の補正角を説明するための図である。 内歯歯面、テーパ歯面及びチャンファ歯面のねじれ角、加工用工具のねじれ角及び各歯面を加工用工具で加工するときの補正角を示す図である。 テーパ歯面及びチャンファ歯面のねじれ角が大きく、左右テーパ歯面のねじれ角が同じで左右チャンファ歯面のねじれ角が同じときの、内歯歯面、テーパ歯面及びチャンファ歯面のねじれ角、加工用工具のねじれ角及び各歯面を加工用工具で加工するときの補正角を示す図である。 テーパ歯面及びチャンファ歯面のねじれ角が大きく、左右テーパ歯面のねじれ角が異なり左右チャンファ歯面のねじれ角が異なるときの、内歯歯面、テーパ歯面及びチャンファ歯面のねじれ角、加工用工具のねじれ角及び各歯面を加工用工具で加工するときの補正角を示す図である。 加工用工具の回転軸線の方向の工具位置を変更するときの加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。 軸線方向位置を変更したときの加工状態を示す第一の図である。 軸線方向位置を変更したときの加工状態を示す第二の図である。 軸線方向位置を変更したときの加工状態を示す第三の図である。 加工物の回転軸線に対する加工用工具の回転軸線の傾斜を表す交差角を変更するときの加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。 交差角を変更したときの加工状態を示す第一の図である。 交差角を変更したときの加工状態を示す第二の図である。 交差角を変更したときの加工状態を示す第三の図である。 加工用工具の回転軸線方向位置及び交差角を変更するときの加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。 軸線方向位置及び交差角を変更したときの加工状態を示す第一の図である。 軸線方向位置及び交差角を変更したときの加工状態を示す第二の図である。 内歯歯面を荒・中仕上げ加工したときのバリの発生状態を径方向に見た図である。 チャンファ歯面を加工したときのバリの発生状態を径方向に見た図である。 テーパ歯面を加工したときのバリの発生状態を径方向に見た図である。 内歯歯面を仕上げ加工したときのバリの除去状態を径方向に見た図である。 左テーパ歯面を加工する前の加工用工具の位置を径方向に見た図である。 左テーパ歯面を加工するときの加工用工具の位置を径方向に見た図である。 左テーパ歯面を加工した後の加工用工具の位置を径方向に見た図である。 加工物であるスリーブを有するシンクロメッシュ機構を示す断面図である。 図１６のシンクロメッシュ機構の作動開始前の状態を示す断面図である。 図１６のシンクロメッシュ機構の作動中の状態を示す断面図である。 図１６のシンクロメッシュ機構の作動完了後の状態を示す断面図である。 加工物であるスリーブのギヤ抜け防止部を示す斜視図である。 図１８のスリーブのギヤ抜け防止部を径方向から見た図である。

（１．加工装置の機械構成）
本実施形態では、加工装置の一例として、５軸マシニングセンタを例に挙げ、図１を参照して説明する。つまり、当該加工装置１は、駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）及び２つの回転軸（Ｘ軸線に平行なＡ軸、Ａ軸線に直角なＣ軸）を有する装置である。

図１に示すように、加工装置１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、回転主軸４０と、テーブル５０と、チルトテーブル６０と、ターンテーブル７０と、加工物保持具８０と、制御装置１００等とから構成される。なお、図示省略するが、ベッド１０と並んで既知の自動工具交換装置が設けられる。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、コラム２０をＸ軸線に平行な方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置される。そして、ベッド１０には、Ｘ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置される。

コラム２０のＹ軸線に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０をＹ軸線に平行な方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置される。そして、コラム２０には、Ｙ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置される。

回転主軸４０は、加工用工具４２を支持し、サドル３０内に回転可能に支持され、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転される。加工用工具４２は、図略の工具ホルダに保持されて回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転する。また、加工用工具４２は、コラム２０及びサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸線に平行な方向及びＹ軸線に平行な方向に移動する。なお、加工用工具４２の詳細は後述する。

さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０をＺ軸線に平行な方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置される。そして、ベッド１０には、Ｚ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置される。

テーブル５０の上面には、チルトテーブル６０を支持するチルトテーブル支持部６３が設けられる。そして、チルトテーブル支持部６３には、チルトテーブル６０がＡ軸線に平行な軸線回りで回転（揺動）可能に設けられる。チルトテーブル６０は、テーブル５０内に収容されたＡ軸モータ６１により回転（揺動）される。

チルトテーブル６０には、ターンテーブル７０がＣ軸線に平行な軸線回りで回転可能に設けられる。ターンテーブル７０には、加工対象であるスリーブ１１５を保持する加工物保持具８０が装着される。ターンテーブル７０は、スリーブ１１５及び加工物保持具８０とともにＣ軸モータ６２により回転される。

制御装置１００は、加工制御部１０１と、工具設計部１０２と、工具状態演算部１０３と、補正角算出部１０４と、記憶部１０５等とを備える。ここで、加工制御部１０１、工具設計部１０２、工具状態演算部１０３、補正角算出部１０４及び記憶部１０５は、それぞれ個別のハードウエアにより構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。

加工制御部１０１は、Ｃ軸モータ６２を制御して加工物としてスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗと加工用工具４２の回転軸線Ｌとを所定の交差角φ（図８Ａ参照）に設定し、主軸モータ４１及びＡ軸モータ６１を制御して加工用工具４２及びスリーブ１１５を同期回転させる。そして、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、及びＹ軸モータ２３ｃを制御して、スリーブ１１５と加工用工具４２とをＸ軸線に平行な方向、Ｚ軸線に平行な方向、及びＹ軸線に平行な方向に相対移動することにより、スリーブ１１５の切削加工を行う。

工具設計部１０２は、詳細は後述するが、加工用工具４２の工具刃４２ａのねじれ角β（図６Ｃ参照）等を求めて加工用工具４２を設計する。
工具状態演算部１０３は、詳細は後述するが、スリーブ１１５に対する加工用工具４２の相対的な位置及び姿勢である工具状態を演算する。

補正角算出部１０４は、詳細は後述するが、スリーブ１１５の内歯１１５ａの歯面１１５ｂ,１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）を切削加工する際の同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を基準回転位相（０度）としたとき、ギヤ抜け防止部１２０のチャンファ歯面１３１,１３２（チャンファ歯溝１３１ｇ，１３２ｇ）、ギヤ抜け防止部１２０のテーパ歯面１２１,１２２（テーパ歯溝１２１ｇ，１２２ｇ）を切削加工する際の加工用工具４２とスリーブ１１５の基準回転位相（０度）に対する補正角σｆ，σｒ，σＬ，σＲ（図１０Ａ参照）を算出する。

記憶部１０５には、加工用工具４２に関する工具データ、すなわち刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａ、及びスリーブ１１５の切削加工を行うための加工データは予め記憶される。また、記憶部１０５は、加工用工具４２を設計する際に入力される工具刃４２ａの刃数Ｚ等を記憶し、また、工具設計部１０２で設計される加工用工具４２の形状データや工具状態演算部１０３で演算される工具状態を記憶し、また、補正角算出部１０４で算出されるスリーブ１１５の回転位相の補正角σｆ，σｒ，σＬ，σＲを記憶する。

（２．加工用工具）
加工用工具４２を設計する場合について説明する。加工用工具４２は、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの形状に基づいて設計される。図６Ａに示すように、加工用工具４２を工具端面４２Ａ側から工具軸線（回転軸線）Ｌ方向に見たときの工具刃４２ａの形状は、本例ではインボリュート曲線形状と同一形状に形成される。

そして、図６Ｂに示すように、加工用工具４２の工具刃４２ａには、工具端面４２Ａ側に工具軸線Ｌと直角な平面に対し、角度γ傾斜したすくい角が設けられ、工具周面４２Ｂ側に工具軸線Ｌと平行な直線に対し、角度δ傾斜した前逃げ角が設けられる。そして、図６Ｃに示すように、工具刃４２ａの刃すじ４２ｂは、工具軸線Ｌと平行な直線に対し、角度β傾斜したねじれ角を有する。

この工具刃４２ａの設計には、先ず、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）のねじれ角と交差角φ（図８Ａ参照）の和から工具刃４２ａのねじれ角βを求める。本例では、左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）のねじれ角は０度であるため、工具刃４２ａのねじれ角βは交差角φと同一になる。

次に、工具刃４２ａの刃先幅Ｓａ（図７参照）及び工具刃４２ａの基準円Ｃｂ（図７参照）上の刃厚Ｔａ（図７参照）を求める。以上の処理により、左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）を切削加工するための最適の工具刃４２ａを有する加工用工具４２を設計する。以下に、工具刃４２ａの刃先幅Ｓａ及び工具刃４２ａの基準円Ｃｂ上の刃厚Ｔａを求めるための演算例を説明する。

図７に示すように、工具刃４２ａの刃先幅Ｓａは、刃先円直径ｄａ及び刃先円刃厚の半角Ψａで表される（式（１）参照）。

刃先円直径ｄａは、基準円直径ｄ及び刃末のたけｈａで表され（式（２）参照）、さらに、基準円直径ｄは、工具刃４２ａの刃数Ｚ、工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角β及びモジュールｍで表され（式（３）参照）、刃末のたけｈａは、転位係数λ及びモジュールｍで表される（式（４）参照）。

刃先円刃厚の半角Ψａは、工具刃４２ａの刃数Ｚ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａで表される（式（５）参照）。なお、正面圧力角αｔは、圧力角α及び工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角βで表すことができ（式（６）参照）、刃先圧力角αａは、正面圧力角αｔ、刃先円直径ｄａ及び基準円直径ｄで表すことができる（式（７）参照）。

また、工具刃４２ａの刃厚Ｔａは、基準円直径ｄ及び刃厚Ｔａの半角Ψで表される（式（８）参照）。

基準円直径ｄは、工具刃４２ａの刃数Ｚ、工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角β及びモジュールｍで表される（式（９）参照）。

刃厚Ｔａの半角Ψは、工具刃４２ａの刃数Ｚ、転位係数λ及び圧力角αで表される（式（１０）参照）。以上の加工用工具４２の設計は、制御装置１００の工具設計部１０２において行われるものであり、その処理の詳細は後述する。

（３．回転位相の補正角）
ここで、背景技術で述べたように、スリーブ１１５の加工は多岐にわたり、さらに加工精度を高めるには、発生したバリを除去する別工程が必要であるため、加工時間が長くなる傾向にある。上述の加工装置１では、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗを加工用工具４２の回転軸線Ｌに対し交差角φで傾斜させ、加工用工具４２をスリーブ１１５と同期回転させながらスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に送り操作し、スリーブ１１５の内歯１１５ａの歯面１１５ｂ,１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）を切削加工する。そして、このときの同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を基準回転位相（０度）とする。

そして、交差角φを一定に保った状態で、同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を基準回転位相（０度）に対し補正角σｆ，σｒ，σＬ，σＲ（図１０Ａ参照）で補正することで、一つの加工用工具４２でギヤ抜け防止部１２０の左右チャンファ歯面１３１,１３２（左右チャンファ歯溝１３１ｇ，１３２ｇ）、ギヤ抜け防止部１２０の左右テーパ歯面１２１,１２２（左右テーパ歯溝１２１ｇ，１２２ｇ）を切削加工できることを本発明者は見い出した。以下、この切削加工について説明する。

前述のように、加工用工具４２は、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）の切削加工が可能なように、左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃ（歯溝１１５ｇ）のねじれ角、本例では０度に対応する工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角βを有している。このような加工用工具４２が交差角φでスリーブ１１５と同期回転している場合、図８Ａに示すように、左歯面１１５ｂを切削加工するときの工具刃４２ａの刃先４２ｃは、所定のアプローチ位置Ｕ１１から切削開始位置Ｕ１２（左歯面１１５ｂの一端（図示下端））を通って切削完了位置Ｕ１３（左歯面１１５ｂの他端（図示上端））に至るスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗと平行な直線状の移動軌跡ＭＬ１をとる。なお、アプローチ位置Ｕ１１は、切削開始位置Ｕ１２から加工用工具４２側に左歯面１１５ｂの歯すじ方向に延びる直線上の所定位置になる。

以上の点を踏まえると、同一の加工用工具４２により一定の交差角φで左テーパ歯面１２１（左テーパ歯溝１２１ｇ）を切削加工するためには、図８Ｂに示すように、工具刃４２ａの刃先４２ｃの移動軌跡ＭＬ２が、上述のアプローチ位置Ｕ１１から切削開始位置Ｕ２２（左テーパ歯面１２１の一端（図示下端））を通って切削完了位置Ｕ２３（左テーパ歯面１２１の他端（図示上端））に直線状に至るように、加工用工具４２とスリーブ１１５の同期回転を制御すればよい。すなわち、アプローチ位置Ｕ１１は、切削開始位置Ｕ２２から加工用工具４２側に左テーパ歯面１２１の歯すじ方向に延びる直線上に位置するようにすればよく、移動軌跡ＭＬ２は、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗに対し左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆ分傾斜した直線と平行になる。なお、右テーパ歯面１２２（右テーパ歯溝１２２ｇ）を切削加工する場合も同様である。

同様に、同一の加工用工具４２により一定の交差角φで右チャンファ歯面１３２（右チャンファ歯溝１３２ｇ）を切削加工するためには、図８Ｃに示すように、工具刃４２ａの刃先４２ｃの移動軌跡ＭＬ３が、上述のアプローチ位置Ｕ１１から切削開始位置Ｕ３２（右チャンファ歯面１３２の一端（図示下端））を通って切削完了位置Ｕ３３（右チャンファ歯面１３２の他端（図示上端））に直線状に至るように、加工用工具４２とスリーブ１１５の同期回転を制御すればよい。すなわち、アプローチ位置Ｕ１１は、切削開始位置Ｕ３２から加工用工具４２側に右チャンファ歯面１３２の歯すじ方向に延びる直線上に位置するようにすればよく、移動軌跡ＭＬ３は、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗに対し右チャンファ歯面１３２のねじれ角θＲ分傾斜した直線と平行になる。なお、左チャンファ歯面１３１（左チャンファ歯溝１３１ｇ）を切削加工する場合も同様である。

以上から、図８Ａに示すように、左歯面１１５ｂを切削加工するときは、左歯面１１５ｂのねじれ角が０であるため、工具刃４２ａの刃先４２ｃがアプローチ位置Ｕ１１から切削開始位置Ｕ１２を通って切削完了位置Ｕ１３に至るまでに、工具刃４２ａの刃先４２ｃはスリーブ１１５の径方向に移動しない。一方、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、左テーパ歯面１２１及び右チャンファ歯面１３２を切削加工するときは、左テーパ歯面１２１及び右チャンファ歯面１３２のねじれ角がθｆ，θＲであるため、工具刃４２ａの刃先４２ｃがアプローチ位置Ｕ１１から切削開始位置Ｕ２２，Ｕ３２を通って切削完了位置Ｕ２３，Ｕ３３に至るまでに、工具刃４２ａの刃先４２ｃはスリーブ１１５の径方向に距離Ｍ１，Ｍ２だけ移動する。

そこで、図８Ａ、図９Ａに示すように、左歯面１１５ｂを切削加工するときの同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相、すなわちアプローチ位置Ｕ１１と切削開始位置Ｕ１２と切削完了位置Ｕ１３が、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗと平行な直線上にあるときの回転位相を基準回転位相（０度）とする。そして、図８Ｂ、図９Ｂ及び図８Ｃ、図９Ｃに示すように、左テーパ歯面１２１及び右チャンファ歯面１３２を切削加工するときの同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を、基準回転位相（０度）に対しスリーブ１１５の径方向への各移動距離Ｍ１，Ｍ２に対応するスリーブ１１５の回転位相（補正角σｆ，σＲ）だけ補正する。これにより、工具刃４２ａの刃先４２ｃを上述の移動軌跡ＭＬ２，ＭＬ３で移動させることができる。

補正角σｆ，σＲは、アプローチ位置Ｕ１１から切削開始位置Ｕ２２，Ｕ３２までの第一距離Ｍ１１，Ｍ２１、及び切削開始位置Ｕ２２，Ｕ３２から切削完了位置Ｕ２３，Ｕ３３までの第二距離Ｍ１２，Ｍ２２の和と、左テーパ歯面１２１及び右チャンファ歯面１３２のねじれ角θｆ，θＲにより次式（１１）及び次式（１２）で表される。

そして、交差角φが一定の状態で加工用工具４２とスリーブ１１５の同期回転が、基準回転位相（０度）に対し補正角σｆ，σＲ分だけずれるように制御して切削加工を行う。この同期回転制御は、加工用工具４２の回転速度とスリーブ１１５の回転速度を調整することで可能となる。なお、右テーパ歯面１２２及び左チャンファ歯面１３１を切削加工する場合も同様である。これにより、加工装置１では、加工用工具４２とスリーブ１１５の位相合わせを行う必要がない。さらに、一つの加工用工具４２による切削加工のみを行えばよいので、工具交換が不要となり、発生したバリの除去も可能である。よって、加工時間を大幅に短縮できる。

（４．加工装置における加工用工具の工具状態）
次に、設計した加工用工具４２を加工装置１に適用し、加工用工具４２の工具状態として加工用工具４２の工具軸線Ｌの方向の工具位置（以下、加工用工具４２の軸線方向位置という）や加工用工具４２の交差角φを変化させて、左テーパ歯面１２１を切削加工したときの加工精度について検討する。なお、加工用工具４２で内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ、右歯面１１５ｃ、右テーパ歯面１２２、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２を切削加工したときの加工精度も同様であるので、詳細な説明は省略する。

例えば、図１１Ａに示すように、加工用工具４２の軸線方向位置、すなわち加工用工具４２の工具端面４２Ａと工具軸線Ｌとの交点Ｐが、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ上に位置する場合（オフセット量０）、加工用工具４２の工具軸線Ｌ方向に距離＋ｋだけオフセットした場合（オフセット量＋ｋ）、及び加工用工具４２の工具軸線Ｌ方向に距離−ｋだけオフセットした場合（オフセット量−ｋ）で左テーパ歯面１２１を加工した。なお、加工用工具４２の交差角φは全て一定とした。

その結果、左テーパ歯面１２１の加工状態は、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄに示すようになった。なお、図中、太い実線Ｅは、設計上の左テーパ歯面１２１のインボリュート曲線を直線に変換して表したもので、ドット部分Ｄは、切削除去部分を表す。

図１１Ｂに示すように、オフセット量０では、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に近い形状で加工される。一方、図１１Ｃに示すように、オフセット量＋ｋでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、図示右方向（点線矢印方向）、すなわち時計回りのピッチ円方向にずれた形状で加工され、図１１Ｄに示すように、オフセット量−ｋでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、図示左方向（点線矢印方向）、すなわち反時計回りのピッチ円方向にずれた形状で加工される。よって、左テーパ歯面１２１の形状は、加工用工具４２の工具軸線Ｌ方向位置を変更することにより、ピッチ円方向にずらすことができる。

また、例えば、図１２Ａに示すように、加工用工具４２の交差角が、角度φ、φｆ、φｆｆの各場合で左テーパ歯面１２１を加工した。なお、各角度の大小関係は、φ＞φｆ＞φｆｆである。その結果、左テーパ歯面１２１の加工状態は、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄに示すようになった。

図１２Ｂに示すように、交差角φでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に近い形状で加工される。一方、図１２Ｃに示すように、交差角φｆでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、歯先の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に狭まり、歯元の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に拡がった形状で加工され、図１２Ｄに示すように、交差角φｆｆでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、歯先の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）にさらに狭まり、歯元の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）にさらに拡がった形状で加工される。よって、左テーパ歯面１２１の形状は、加工用工具４２の交差角を変更することにより、歯先のピッチ円方向の幅及び歯元のピッチ円方向の幅を変更できる。

また、例えば、図１３Ａに示すように、加工用工具４２の軸線方向位置、すなわち加工用工具４２の工具端面４２Ａと工具軸線Ｌとの交点Ｐが、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ上に位置し（オフセット量０）、且つ加工用工具４２の交差角が、φの場合、及び加工用工具４２の工具軸線Ｌ方向に距離＋ｋだけオフセットし（オフセット量＋ｋ）、且つ交差角φｆの場合で左テーパ歯面１２１を加工した。その結果、左テーパ歯面１２１の加工状態は、図１３Ｂ、図１３Ｃに示すようになった。

図１３Ｂに示すように、オフセット量０且つ交差角φでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に近い形状で加工される。一方、図１３Ｃに示すように、オフセット量＋ｋ且つ交差角φｆでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、図示右方向（点線矢印方向）、すなわち時計回りのピッチ円方向にずれ、且つ歯先の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に狭まり、歯元の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に拡がった形状で加工される。よって、左テーパ歯面１２１の形状は、加工用工具４２の軸線方向位置、及び加工用工具４２の交差角を変更することにより、ピッチ円方向にずらし、歯先の周方向の幅及び歯元のピッチ円方向の幅を変更できる。

以上により、加工用工具４２は、加工装置１においてオフセット量０且つ交差角φでセットされることで、左テーパ歯面１２１を高精度に切削加工できる。加工用工具４２の工具状態の設定は、制御装置１００の工具状態演算部１０３において行われるものであり、その処理の詳細は後述する。

（５．制御装置の工具設計部による処理）
次に、制御装置１００の工具設計部１０２による加工用工具４２の設計処理について、図２、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを参照して説明する。なお、加工用工具４２に関するデータ、すなわち刃数Ｚ、刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａは記憶部１０５に予め記憶されているものとする。

制御装置１００の工具設計部１０２は、記憶部１０５から左歯面１１５ｂのねじれ角（本例では、０度）を読み込む（図２のステップＳ２１）。そして、工具設計部１０２は、作業者により入力される左歯面１１５ｂを切削加工するときの加工用工具４２の交差角φと、読み込んだ左歯面１１５ｂのねじれ角（０度）との差を、加工用工具４２の工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角β（＝φ）として求める（図２のステップＳ２２）。

工具設計部１０２は、記憶部１０５から加工用工具４２の刃数Ｚ等を読み込み、読み込んだ加工用工具４２の刃数Ｚ等及び求めた工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角βに基づいて、工具刃４２ａの刃先幅Ｓａ及び刃厚Ｔａを求める（図２のステップＳ２３）。そして、工具設計部１０２は、求めた工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角β等に基づいて、加工用工具４２の形状を決定し（図２のステップＳ２４）、決定した加工用工具４２の形状データを記憶部１０５に記憶し（図２のステップＳ２５）、全ての処理を終了する。以上により、最良の工具刃４２ａを有する加工用工具４２が設計される。

（６．制御装置の工具状態演算部による処理）
次に、制御装置１００の工具状態演算部１０３による処理について、図３を参照して説明する。この処理は、公知の歯車の創成理論に基づいて、加工用工具４２の工具刃４２ａの軌跡を演算するシミュレーション処理であるため、実加工は不要であり、低コスト化を図ることができる。

制御装置１００の工具状態演算部１０３は、記憶部１０５から左テーパ歯面１２１の切削加工を行うときの加工用工具４２の軸線方向位置等の工具状態を読み込み（図３のステップＳ３１）、シミュレーション回数ｎとして１回目であることを記憶部１０５に記憶し（図３のステップＳ３２）、加工用工具４２を読み込んだ工具状態に設定する（図３のステップＳ３３）。

そして、工具状態演算部１０３は、記憶部１０５から読み込んだ加工用工具４２の形状データに基づいて、左テーパ歯面１２１を加工するときの工具軌跡を求め（図３のステップＳ３４）、加工後の左テーパ歯面１２１の形状を求める（図３のステップＳ３５）。そして、工具状態演算部１０３は、求めた加工後の左テーパ歯面１２１の形状と、設計上の左テーパ歯面１２１の形状とを比較し、形状誤差を求めて記憶部１０５に記憶し（図３のステップＳ３６）、シミュレーション回数ｎに１を加算する（図３のステップＳ３７）。

そして、工具状態演算部１０３は、シミュレーション回数ｎが予め設定した回数ｎｎに達したか否かを判断し（図３のステップＳ３８）、シミュレーション回数ｎが設定回数ｎｎに達していないときは、加工用工具４２の工具状態のうち例えば加工用工具４２の軸線方向位置を変更し（図３のステップＳ３９）、ステップＳ３４に戻って上述の処理を繰り返す。一方、シミュレーション回数ｎが設定回数ｎｎに達したときは、工具状態演算部１０３は、記憶した形状誤差のうち最小の誤差となる加工用工具４２の軸線方向位置を選択して記憶部１０５に記憶し（図３のステップＳ４０）、全ての処理を終了する。

なお、上述の処理では、複数回のシミュレーションを行って最小の誤差となる加工用工具４２の軸線方向位置を選択するようにしたが、予め許容形状誤差を設定しておき、ステップＳ３６において算出した形状誤差が許容形状誤差以下となったときの加工用工具４２の軸線方向位置を選択してもよい。また、ステップＳ３９においては、加工用工具４２の軸線方向位置を変更する代わりに、加工用工具４２の交差角φを変更し、もしくは加工用工具４２の軸線回り方向位置を変更し、又は、交差角、軸線方向位置、軸線回り方向位置の任意の組み合わせを変更するようにしてもよい。

（７．制御装置の加工制御部による処理）
次に、制御装置１００の加工制御部１０１及び補正角算出部１０４による処理（加工方法）について、図４及び図５を参照して説明する。ここで、作業者は、工具設計部１０２で設計した加工用工具４２の形状データに基づいて、加工用工具４２を製作しているものとする。そして、加工用工具４２は、加工装置１の回転主軸４０に装着され、スリーブ１１５は、加工装置１の加工物保持具８０に装着されているものとする。

また、各テーパ歯面１２１，１２２のねじれ角θｆ，θｒ、各チャンファ歯面１３１，１３２のねじれ角θＬ，θＲ、各テーパ歯面１２１，１２２のアプローチ位置Ｕ１１から切削開始位置までの第一距離と切削開始位置から切削完了位置までの第二距離の和は、記憶部１０５に予め記憶されているものとする。また、以下の説明では、各歯溝１１５ｇ、１２１ｇ、１２２ｇ，１３１ｇ，１３２ｇの標記は省略し、各歯面１１５ｂ，１１５ｃ，１２１，１２２，１３１，１３２の標記のみとする。

制御装置１００の補正角算出部１０４は、各テーパ歯面１２１，１２２及び各チャンファ歯面１３１，１３２を切削加工する際の各補正角σｆ，σｒ，σＬ，σＲを算出して記憶部１０５に記憶する（図４のステップＳ４１、本発明の「算出工程」に相当）。そして、加工制御部１０１は、交差角φを所定値に設定し（図４のステップＳ４２、本発明の「設定工程」に相当）、加工用工具４２をアプローチ位置Ｕ１１に配置する（図４のステップＳ４３）。

そして、加工制御部１０１は、加工用工具４２をスリーブ１１５と同期回転させながら加工用工具４２をスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に１回もしくは複数回送り操作し、スリーブ１１５の内周を荒切削加工して内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃを形成し、さらに形成した内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃを中仕上げ切削加工する（図４のステップＳ４４、本発明の「第一切削工程」に相当）。中仕上げ切削加工は、荒切削加工時の工具送り速度よりも小さい工具送り速度にすることで行われる。この中仕上げ切削加工により、図１４Ａに示すように、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃにおける加工用工具４２の切削終了側の端部には、バリＢ１が発生する。

そして、加工制御部１０１は、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの切削加工が完了したら（図４のステップＳ４５）、このときの同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を基準回転位相として記憶部１０５に記憶する（図４のステップＳ４６、本発明の「記憶工程」に相当）。そして、交差角φは維持した状態で、加工用工具４２をアプローチ位置Ｕ１１に配置する（図４のステップＳ４７）。

加工制御部１０１は、基準回転位相及び左チャンファ歯面１３１の補正角σＬに基づいて、加工用工具４２をスリーブ１１５と同期回転させながら、加工用工具４２をスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に１回もしくは複数回送り操作し、内歯１１５ａを切削加工して内歯１１５ａの左歯面１１５ｂに左チャンファ歯面１３１を形成する（図４のステップＳ４８、本発明の「第二切削工程」に相当）。そして、左チャンファ歯面１３１の切削加工が完了したら（図４のステップＳ４９）、交差角φは維持した状態で、加工用工具４２をアプローチ位置Ｕ１１に配置する（図４のステップＳ５０）。

そして、基準回転位相及び右チャンファ歯面１３２の補正角σＲに基づいて、加工用工具４２をスリーブ１１５と同期回転させながら、加工用工具４２をスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に１回もしくは複数回送り操作し、内歯１１５ａの右歯面１１５ｃを切削加工して内歯１１５ａの右歯面１１５ｃに右チャンファ歯面１３２を形成する（図４のステップＳ５１、本発明の「第二切削工程」に相当）。なお、右チャンファ歯面１３２を切削加工後に左チャンファ歯面１３１を切削加工してもよい。この切削加工により、図１４Ｂに示すように、左チャンファ歯面１３１における加工用工具４２の切削終了側の端部及び右チャンファ歯面１３２における加工用工具４２の切削終了側の端部には、バリＢ２が発生する。

そして、加工制御部１０１は、右チャンファ歯面１３２の切削加工が完了したら（図５のステップＳ５２）、交差角φは維持した状態で、加工用工具４２をアプローチ位置Ｕ１１に配置する（図５のステップＳ５３）。そして、基準回転位相及び左テーパ歯面１２１の補正角σｆに基づいて、加工用工具４２をスリーブ１１５と同期回転させながら、加工用工具４２をスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に１回もしくは複数回送り操作し、内歯１１５ａを切削加工して左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成する（図５のステップＳ５４、本発明の「第二切削工程」に相当）。

すなわち、図１５Ａ−図１５Ｃに示すように、加工用工具４２は、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向への１回もしくは複数回の切削動作で、内歯１１５ａに左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成する。このときの加工用工具４２は、送り動作及び送り動作と反対方向の戻し動作を行う必要があるが、図１５Ｃに示すように、この反転動作は慣性力が働く。このため、加工用工具４２の送り動作は、左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成できる左テーパ歯面１２１の歯すじ長ｆｆより所定長短い点Ｑにおいて終了し、戻し動作に移行する。この送り終了点Ｑは、センサなどによって計測して求めることができるが、必要な加工精度に対して、送り量の精度が十分な場合には、計測しなくても送り量で調整することができる。つまり、点Ｑまで加工できるように送り量などを調整して、切削加工をすることで、精度良く加工できる。

そして、加工制御部１０１は、左テーパ歯面１２１の切削加工が完了したら（図５のステップＳ５５）、交差角φは維持した状態で、加工用工具４２をアプローチ位置Ｕ１１に配置する（図５のステップＳ５６）。そして、基準回転位相及び右テーパ歯面１２２の補正角σｒに基づいて、加工用工具４２をスリーブ１１５と同期回転させながら、加工用工具４２をスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に１回もしくは複数回送り操作し、内歯１１５ａを切削加工して右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を切削形成する（図５のステップＳ５７、本発明の「第二切削工程」に相当）。

なお、右テーパ歯面１２２を切削加工後に左テーパ歯面１２１を切削加工してもよい。この切削加工により、図１４Ｃに示すように、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２に発生していたバリＢ２は除去され、左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２における加工用工具４２の切削終了側の端部には、バリＢ３が発生する。

そして、加工制御部１０１は、右テーパ歯面１２２の切削加工が完了したら（図５のステップＳ５８）、交差角φは維持した状態で、加工用工具４２をアプローチ位置Ｕ１１に配置する（図５のステップＳ５９）。そして、基準回転位相の状態に戻して加工用工具４２をスリーブ１１５と同期回転させながら、加工用工具４２をスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に１回送り操作し、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃを仕上げ切削加工する（図５のステップＳ６０）。仕上げ切削加工は、中仕上げ切削加工時の工具送り速度よりも小さい工具送り速度にすることで行われる。

そして、加工制御部１０１は、内歯１１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの仕上げ切削加工が完了したら（図５のステップＳ６１）、全ての処理を終了する。この仕上げ切削加工により、図１４Ｄに示すように、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃに発生していたバリＢ１、並びに左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２に発生していたバリＢ３は除去される。なお、仕上げ切削加工後にもバリは発生するが、非常に小さいため、後処理（例えば、ブラッシング）により除去可能である。

上述のように、加工装置１では、先ずスリーブ１１５の内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの間の溝１１５ｇを荒切削加工及び中仕上げ切削加工し、次にギヤ抜け防止部１２０の左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２の間の溝１３１ｇを切削加工する。次にギヤ抜け防止部１２０の左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２の間の溝１２１ｇを切削加工し、最後にスリーブ１１５の内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの間の溝１１５ｇを仕上げ切削加工する。これにより、工具交換及び加工用工具４２と加工物Ｗの位相合わせが不要な切削加工のみで全ての歯面１１５ｂ，１１５ｃ，１２１，１２２，１３１，１３２を加工でき、さらに各切削加工で発生するバリを順に除去でき、特に最後に発生するバリは仕上げ切削加工で除去できるので、従来よりも加工時間を大幅に短縮できる。

仮に、左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２を切削加工してから左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２を切削加工すると、内歯１１５ａを仕上げ切削加工では左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２に接触する機会が無く、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２で生じたバリを除去できないからである。以上のように、ギヤ抜け防止部１２０は、切削加工のみで形成でき、発生したバリを切削加工と同時に除去できるので、従来のようにローリング加工、エンドミル加工、パンチ加工の加工時間よりも大幅に短縮できる。

（８．その他）
上述の例では、加工用工具４２は、内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ及び右歯面１１５ｃの切削加工に対応するように設計され、ギヤ抜け防止部１２０の左テーパ歯面１２１、右テーパ歯面１２２、左チャンファ歯面１３１、右チャンファ歯面１３２の切削加工には非対応であるため、補正角σｆ，σｒ，σＬ，σＲを用いて切削加工に対応するようにした。しかし、左テーパ歯面１２１、右テーパ歯面１２２、左チャンファ歯面１３１、右チャンファ歯面１３２の何れか一つの切削加工に対応するように加工用工具４２を設計する場合、残りの切削加工は補正角を用いて対応可能である。

また、上述の例では、歯溝１１５ｇ、テーパ歯溝１２１ｇ、チャンファ歯溝１３１ｇを加工する場合を説明したが、特に歯溝に限定されるものではなく、溝であれば同様に加工可能である。また、内歯車の内周歯に対し加工する場合を説明したが、外歯車の外周歯に対しても同様に加工可能である。また、加工物としてシンクロメッシュ機構１１０のスリーブ１１５としたが、歯車のように噛み合う歯部を有するものや円筒形状、円盤形状の加工物でもよく、内周（内歯）、外周（外歯）のいずれか一方又は両方に複数の歯面（異なる複数の歯すじ、歯形（歯先、歯元））を同様に加工可能である。また、クラウニング、レリービングなどの連続変化する歯すじ、歯形（歯先、歯元）も同様に加工可能であり、噛み合いを最適化（良好な状態）にすることができる。

また、上述の例では、５軸マシニングセンタである加工装置１は、スリーブ１１５をＡ軸旋回可能とするものとした。これに対して、５軸マシニングセンタは、縦形マシニングセンタとして、加工用工具４２ＦをＡ軸旋回可能とする構成としてもよい。また、本発明をマシニングセンタに適用する場合を説明したが、歯車加工の専用機に対しても同様に適用可能である。また、歯車の歯底の加工を例に説明したが、一般的な円筒工作物の周面の溝の加工に適用可能である。

また、上述の例では、一つの加工用工具４２で６か所の加工部位、すなわち加工物（スリーブ１１５）の内歯１１５ａの左歯面１１５ｂ、右歯面１１５ｃ、及びギヤ抜け防止部１２０の左テーパ歯面１２１、右テーパ歯面１２２、左チャンファ歯面１３１、右チャンファ歯面１３２の切削加工に対応する場合を説明した。しかし、加工物（スリーブ１１５）の隣り合う内歯１１５ａの歯溝１１５ｇ（左歯面１１５ｂと右歯面１１５ｃ）の幅が狭い場合や、左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２のねじれ角度が大きい場合、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２のねじれ角度が大きい場合は、加工用工具４２と加工物（スリーブ１１５）とが干渉することがある。このような場合は、複数の加工用工具４２で加工することで、上記干渉を防止できる。

例えば、図１０Ｂに示すように、左テーパ歯面１２１のねじれ角度θｆ１と右テーパ歯面１２２のねじれ角度θｒ１が同じで、左チャンファ歯面１３１のねじれ角度θＬ１と右チャンファ歯面１３２のねじれ角度θＲ１が同じ場合を想定する。この場合、左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２は、同一のねじれ角度β１を有する加工用工具４２で交差角φを一定に保った状態で、同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を基準回転位相（０度）に対し補正角σｆ１及びσｒ１とすることで加工できる。また、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２は、同一のねじれ角度β２を有する加工用工具４２で交差角φを一定に保った状態で、同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を基準回転位相（０度）に対し補正角σＬ１及びσＲ１とすることで加工できる。

このように、６か所の加工部位に対して加工用工具４２を３本にできるので、工具交換頻度を抑えることができ、加工時間の短縮及び工具費用の削減が可能となる。また、６か所の加工部位に対して交差角を一定φにできるので、加工用工具４２の加工位置（位相等）の再調整は不要となり、加工時間の短縮が可能となる。また、調整が容易な補正角σｆ１，σｒ１，σＬ１及びσＲ１を変更するだけでよいので、加工時間の短縮が可能となる。

また、例えば、図１０Ｃに示すように、左テーパ歯面１２１のねじれ角度θｆ１と右テーパ歯面１２２のねじれ角度θｒ１が異なり、左チャンファ歯面１３１のねじれ角度θＬ１と右チャンファ歯面１３２のねじれ角度θＲ１が異なる場合を想定する。この場合、左テーパ歯面１２１、右テーパ歯面１２２、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２は、異なるねじれ角度β３、β４、β５、β６を有する加工用工具４２で交差角φを一定に保った状態で、同期回転時の加工用工具４２とスリーブ１１５の回転位相を基準回転位相（０度）に対し補正角σｆ２，σｒ２，σＬ２及びσＲ２とすることで加工できる。

このように、６か所の加工部位に対して交差角を一定φにできるので、加工用工具４２の加工位置（位相等）の再調整は不要となり、加工時間の短縮が可能となる。また、調整が容易な補正角σｆ２，σｒ２，σＬ２及びσＲ２を変更するだけでよいので、加工時間の短縮が可能となる。また、場合によっては、加工工程（歯面の種類）において、交差角を一部変更することで、工具交換頻度を抑制できることもあり、加工時間の短縮が可能となる。

１：加工装置、 ４２：加工用工具、 ４２ａ：工具刃、 ４２ｂ：刃すじ、 １００：制御装置、 １０１：加工制御部、 １０２：工具設計部、 １０３：工具状態演算部、 １０４：補正角算出部、 １０５：記憶部、 １１５：スリーブ（加工物）、 １２１：左テーパ歯面、 １２２：右テーパ歯面、 １３１：左チャンファ歯面、 １３２：右チャンファ歯面、 β：刃すじのねじれ角、 θｆ，θｒ，θＬ，θＲ，θｆ１，θｒ１，θＬ１，θＲ１，θｆ２，θｒ２，θＬ２，θＲ２：歯面のねじれ角、 φ：交差角、 σｆ，σｒ，σＬ，σＲ，σｆ１，σｒ１，σＬ１，σＲ１，σｆ２，σｒ２，σＬ２，σＲ２：補正角

Claims (5)

1. 加工物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して前記加工物の周面を切削加工する制御装置を備える加工装置であって、
   前記加工物の周面は、互いのねじれ角が異なる少なくとも二つの溝を有し、
   前記加工用工具は、一つの前記溝の切削加工が可能なように、前記一つの溝のねじれ角に対応する前記加工用工具の工具刃の刃すじのねじれ角を有し、
   前記制御装置は、
   前記少なくとも二つの溝のそれぞれについて、前記溝の切削加工のアプローチ位置から切削開始位置を通って切削完了位置に至るまでの距離、及び前記溝のねじれ角に基づいて、前記加工物の回転位相に対する補正角を算出する補正角算出部と、
   前記加工物の回転軸線と前記加工用工具の回転軸線との交差角を所定値に設定し、
   前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記一つの溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記一つの溝を切削加工し、
   このときの同期回転時の前記加工用工具と前記加工物の回転位相を基準回転位相として記憶し、
   前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記基準回転位相に対し残りの前記溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記残りの溝を切削加工する加工制御部と、を備える加工装置。
2. 前記加工装置の加工対象は、内歯車の内周歯又は外歯車の外周歯である、請求項１に記載の加工装置。
3. 前記一つの溝は、前記内周歯の歯溝又は外周歯の歯溝であり、前記残りの溝は、前記内周歯又は外周歯に形成されるテーパ歯面である、請求項２に記載の加工装置。
4. 前記一つの溝は、前記内周歯の歯溝又は外周歯の歯溝であり、前記残りの溝は、前記内周歯又は外周歯に形成されるチャンファ歯面である、請求項２又は３に記載の加工装置。
5. 加工物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して前記加工物の周面を切削加工する加工方法であって、
   前記加工物の周面は、互いのねじれ角が異なる少なくとも二つの溝を有し、
   前記加工用工具は、一つの前記溝の切削加工が可能なように、前記一つの溝のねじれ角に対応する前記加工用工具の工具刃の刃すじのねじれ角を有し、
   前記加工方法は、
   前記少なくとも二つの溝のそれぞれについて、前記溝の切削加工のアプローチ位置から切削開始位置を通って切削完了位置に至るまでの距離、及び前記溝のねじれ角に基づいて、前記加工物の回転位相に対する補正角を算出する算出工程と、
   前記加工物の回転軸線と前記加工用工具の回転軸線との交差角を所定値に設定する設定工程と、
   前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記一つの溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記一つの溝を切削加工する第一切削工程と、
   このときの同期回転時の前記加工用工具と前記加工物の回転位相を基準回転位相として記憶する記憶工程と、
   前記加工用工具と前記加工物の同期回転が、前記基準回転位相に対し残りの前記溝の前記補正角分だけずれるように制御して前記残りの溝を切削加工する第二切削工程と、を備える加工方法。

Images