JP2019123029A - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工面の面性状を確保しつつ、工具寿命の向上を図ることができる歯車加工装置及び歯車加工方法を提供すること。【解決手段】歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向から見た歯切り工具４０の加工点Ｐを、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向から見て基準点Ｐ０からオフセットした位置に設定する加工点設定部１５０を備える。歯切り工具４０は、歯切り工具４０の回転軸線Ｌ２の投影線が、基準面Ｉに直交する方向から見た場合に、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１の投影線に対して平行であって、且つ、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１及び歯切り工具４０の回転軸線を含む平面に直交する方向から場合に、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１の投影線に対して交差するように配置され、加工点設定部１５０は、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向から見た加工点の基準点Ｐ０からのオフセット角を、荒加工時と仕上加工時とで変化させる。【選択図】図７

Description

本発明は、歯車加工装置及び歯車加工方法に関する。

歯切り工具の回転軸線と工作物の回転軸線とをねじれた状態にし、歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、工作物に対して歯切り工具を工作物の回転軸線方向に送ることにより、工作物に歯車を創成する技術が知られている。

上記技術を用いた歯車加工装置として、特許文献１には、突条工具刃の径方向外面が突条工具刃の延在方向に亘って同一の外径に形成された加工用工具を用いて、加工時の逃げ角を確保しながら歯車加工を行う歯車加工装置が開示されている。

特開２０１５−６７１３号公報

特許文献１に記載の技術では、加工時のすくい角は、逃げ角を大きくするほど負の方向へ大きくなる。逃げ角が十分に確保されないと、工作物の加工面には逃げ面との干渉による傷が発生しやすくなり、加工面の面性状が悪くなる。一方、すくい角が負の方向へ大きくなると、加工時の切削抵抗が大きくなり、工具寿命が低下する。

本発明は、加工面の面性状を確保しつつ、工具寿命の向上を図ることができる歯車加工装置及び歯車加工方法を提供することを目的とする。

本発明の歯車加工装置は、外周面に外接する面が円筒状となる複数の切れ刃を有する歯切り工具の回転軸線を、工作物の回転軸線の平行線に対して傾斜させた状態で、前記歯切り工具と前記工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置である。

前記工作物の回転軸線と前記工作物の外周面上の所定の基準点とを通る面を基準面と定義する。前記歯車加工装置は、前記工作物の回転軸線方向から見た前記歯切り工具の加工点を、前記工作物の回転軸線方向から見て前記基準点からオフセットした位置に設定する加工点設定部を備える。前記歯切り工具は、前記歯切り工具の回転軸線の投影線が、前記基準面に直交する方向から見た場合に、前記工作物の回転軸線の投影線に対して平行であって、且つ、前記工作物の回転軸線及び前記歯切り工具の回転軸線を含む平面に直交する方向から場合に、前記工作物の回転軸線の投影線に対して交差するように配置され、前記加工点設定部は、前記工作物の回転軸線方向から見た前記加工点の前記基準点からのオフセット角を、荒加工時と仕上加工時とで変化させる。

本発明の歯車加工装置によれば、加工点設定部は、工作物の回転軸線方向から見た加工点の基準点からのオフセット角を荒加工時と仕上加工時とで変化させる。これにより、加工点設定部は、仕上加工時に、工作物に所望の形状に形成された歯車を創成しつつ、荒加工時に、仕上加工時と比較して歯切り工具と工作物との干渉を回避しやすい位置、又は、切削抵抗が低減する位置に加工点を設定できる。よって、歯車加工装置は、加工面の面性状を確保しつつ、歯切り工具の工具寿命の向上を図ることができる

また、本発明の歯車加工方法は、外周面に外接する面が円筒状となる複数の切れ刃を有する歯切り工具の回転軸線を、工作物の回転軸線の平行線に対して傾斜させた状態で、前記歯切り工具と前記工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法である。

前記工作物の回転軸線と前記工作物の外周面上の所定の基準点とを通る面を基準面と定義する。前記工作物の回転軸線方向から見た前記歯切り工具の加工点を、前記工作物の回転軸線方向から見て前記基準点からオフセットした位置に設定し、前記歯切り工具による前記工作物の荒加工を行う荒加工工程と、前記工作物の回転軸線方向から見て前記基準点からオフセットした位置であって、前記荒加工工程での前記加工点とは異なる位置に前記加工点を設定し、前記歯切り工具による前記工作物の仕上加工を行う仕上加工工程と、を備える。

本発明の歯車加工方法は、荒加工工程と仕上加工工程とで、加工点を異なる位置に設定する。これにより、歯車加工方法は、仕上加工工程において、工作物に所望の形状に形成された歯車を創成しつつ、荒加工工程において、仕上加工工程よりも歯切り工具と工作物との干渉を回避しやすい位置、又は、切削抵抗が低減する位置に加工点を設定できる。よって、歯車加工装置は、加工面の面性状を確保しつつ、歯切り工具の工具寿命の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態における歯車加工装置の斜視図である。 歯切り工具の部分拡大断面図である。 切れ刃による工作物の加工時に形成されるすくい角及び逃げ角を説明する図である。 制御装置のブロック図である。 仕上加工時における歯切り工具と工作物との位置関係を模式的に表した図であって、工作物の回転軸線方向から見た状態を示す。 仕上加工時における歯切り工具と工作物との位置関係を模式的に表した図であって、図５Ａに示すＶＢ方向から見た状態を示す。 仕上加工時における歯切り工具と工作物との位置関係を模式的に表した図であって、図５Ａに示すＶＣ方向から見た状態を示す。 オフセット角とすくい角及び逃げ角との関係を示すグラフである。 荒加工時における歯切り工具と工作物との位置関係を模式的に表した図であって、工作物の回転軸線方向から見た状態を示す。 荒加工処理と仕上加工処理で歯切り工具が削り取る削り代を模式的に表した図である。 制御装置により実行される歯車加工処理のフローチャートである。 変形例において、第一荒加工時及び第二荒加工時での歯切り工具と工作物との位置関係を模式的に表した図であって、工作物の回転軸線方向から見た状態を示す。 第一荒加工処理、第二荒加工処理、及び、仕上加工処理で歯切り工具が削り取る削り代を模式的に表した図である。 制御装置により実行される歯車加工処理２のフローチャートである。

（１．歯車加工装置１の概略）
以下、本発明に係る歯車加工装置及び歯車加工方法を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態における歯車加工装置１の概略を説明する。

図１に示すように、歯車加工装置１は、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）と２つの回転軸（Ａ軸及びＣ軸）を駆動軸として有するマシニングセンタである。歯車加工装置１は、ベッド１０と、工具保持装置２０と、工作物保持装置３０と、制御装置１００と、を主に備える。

ベッド１０は、床上に配置される。ベッド１０の上面には、Ｘ軸方向へ延びる一対のＸ軸ガイドレール１１と、Ｚ軸方向へ延びる一対のＺ軸ガイドレール１２とが設けられる。工具保持装置２０は、コラム２１と、Ｘ軸駆動装置２２（図４参照）と、サドル２３と、Ｙ軸駆動装置２４（図４参照）と、工具主軸２５と、工具主軸モータ２６（図４参照）とを備える。なお、図１では、Ｘ軸駆動装置２２、Ｙ軸駆動装置２４、及び、工具主軸モータ２６の図示が省略されている。

コラム２１は、一対のＸ軸ガイドレール１１に案内されながらＸ軸方向へ移動可能に設けられる。Ｘ軸駆動装置２２は、ベッド１０に対し、コラム２１をＸ軸方向へ送るねじ送り装置である。また、コラム２１の側面には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のＹ軸ガイドレール２７が設けられ、サドル２３は、コラム２１に対し、一対のＹ軸ガイドレール２７に案内されながらＹ軸方向へ移動可能に設けられる。Ｙ軸駆動装置２４は、サドル２３をＹ軸方向へ送るねじ送り装置である。

工具主軸２５は、サドル２３に対し、Ｚ軸方向に平行な軸線まわりに回転可能に支持される。工具主軸２５の先端には、工作物Ｗの加工に用いる歯切り工具４０が着脱可能に装着される。歯切り工具４０は、コラム２１の移動に伴ってＸ軸方向へ移動し、サドル２３の移動に伴ってＹ軸方向へ移動する。工具主軸モータ２６は、工具主軸２５を回転させるための駆動力を付与するモータであり、サドル２３の内部に収容される。

工作物保持装置３０は、送り台３１と、Ｚ軸駆動装置３２（図４参照）と、チルト装置３３と、工作物回転装置３４とを備える。なお、図１では、Ｚ軸駆動装置３２の図示が省略されている。送り台３１は、ベッド１０に対し、一対のＺ軸ガイドレール１２に案内されながらＺ軸方向へ移動可能に設けられる。Ｚ軸駆動装置３２は、送り台３１をＺ軸方向へ送るねじ送り装置である。

チルト装置３３は、一対のテーブル支持部３５と、チルトテーブル３６と、Ａ軸モータ３７（図４参照）とを備える。一対のテーブル支持部３５は、送り台３１の上面に設置され、チルトテーブル３６は、一対のテーブル支持部３５に対し、Ｘ軸に平行なＡ軸まわりに揺動可能に支持される。Ａ軸モータ３７は、チルトテーブル３６をＡ軸まわりに揺動させるための駆動力を付与するモータであり、テーブル支持部３５の内部に収容される。

工作物回転装置３４は、回転テーブル３８と、Ｃ軸モータ３９（図４参照）とを備える。回転テーブル３８は、チルトテーブル３６の底面に対し、Ａ軸に直交するＣ軸まわりに回転可能に設置される。そして、回転テーブル３８には、工作物Ｗを固定する保持部３８ａが設けられる。Ｃ軸モータ３９は、回転テーブル３８を回転させるための駆動力を付与するモータであり、チルトテーブル３６の下面に設けられる。

歯車加工装置１は、歯車加工を行う際、チルトテーブル３６を揺動させることにより、工作物Ｗの回転軸線の平行線に対して歯切り工具４０の回転軸線を傾斜させる。その状態で、歯車加工装置１は、歯切り工具４０と工作物Ｗとを同期回転させつつ、工作物Ｗの回転軸線方向に歯切り工具４０を送りながら切削加工を行う。

（２．歯切り工具４０について）
次に、図２を参照して、歯切り工具４０について説明する。図２に示すように、歯切り工具４０は、複数の切れ刃４１を備える。各々の切れ刃４１には、歯切り工具４０の先端側（図２左側）を向く端面に、工具すくい角δｔを有するすくい面４２が形成される。
また、各々の切れ刃４１の外周面４３は、歯切り工具４０の回転軸線方向において同一の外径に設定され、複数の切れ刃４１の外周面４３に外接する面は、円筒状となる。この場合、歯切り工具４０は、外周面が円錐状に形成される場合と比べて、再研磨の前後で切れ刃４１の形状が変形することを抑制できる。即ち、歯切り工具４０は、外周面４３に工具逃げ角を設ける場合と比べて、再研磨の回数を増やしても切れ刃４１の形状を高精度に所望の形状に成形できる。その結果、歯切り工具４０は、工具寿命の向上を図ることができる。

なお、図３に示すように、歯車加工装置１は、歯車加工時に切れ刃４１と工作物Ｗとが接触する加工点Ｐを、切れ刃４１の外周面４３と工作物Ｗとのなす逃げ角αが所定の角度以上となる位置に設定する。これにより、歯車加工装置１は、歯切り工具４０を用いて歯車加工を行う場合であっても、歯車加工時に逃げ角を形成できる。その結果、歯車加工装置１は、加工時の工作物Ｗの加工面と切れ刃４１との干渉を抑制することができるので、加工面の面性状の向上を図ることができる。なお、歯車加工時の歯切り工具４０と工作物Ｗとの位置関係については、図５Ａから図５Ｃを参照しながら後述する。

（３．制御装置１００について）
次に、図４を参照して、制御装置１００について説明する。図４に示すように、制御装置１００は、工具回転制御部１１０と、工作物回転制御部１２０と、チルト制御部１３０と、位置制御部１４０と、加工点設定部１５０とを備える。工具回転制御部１１０は、工具主軸モータ２６の駆動制御を行い、工具主軸２５に装着された歯切り工具４０を回転させる。工作物回転制御部１２０は、Ｃ軸モータ３９の駆動制御を行い、回転テーブル３８に固定された工作物Ｗを回転軸線周り（Ｃ軸まわり）に回転させる。チルト制御部１３０は、Ａ軸モータ３７の駆動制御を行い、チルトテーブル３６を揺動させることにより、回転テーブル３８に固定された工作物ＷをＡ軸まわりに揺動させる。

位置制御部１４０は、Ｘ軸駆動装置２２の駆動制御を行い、コラム２１をＸ軸方向へ移動させると共に、Ｙ軸駆動装置２４の駆動制御を行い、サドル２３をＹ軸方向へ移動させる。これにより、工具保持装置２０に保持された歯切り工具４０は、工作物保持装置３０に保持された工作物Ｗに対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ相対移動する。また、位置制御部１４０は、Ｚ軸駆動装置３２の駆動制御を行い、送り台３１をＺ軸方向へ移動させる。これにより、工作物保持装置３０に保持された工作物Ｗは、工具保持装置２０に保持された歯切り工具４０に対し、Ｚ軸方向へ相対移動する。

加工点設定部１５０は、工作物Ｗに対して歯切り加工を行う加工点Ｐを設定する。具体的に、歯車加工装置１は、工作物Ｗに対して歯車加工を行う歯車加工処理として、荒加工処理と仕上加工処理とを実行する（図９参照）。この点に対し、加工点設定部１５０は、荒加工処理での加工点である荒加工点Ｐｒを、仕上加工処理での加工点である仕上加工点Ｐｆとは異なる位置に設定する。

（４．工作物Ｗに対する歯切り工具４０の配置）
次に、図５Ａから図５Ｃを参照して、工作物Ｗに対する歯切り工具４０の位置関係について、仕上加工処理の場合を例に挙げながら説明する。なお、本実施形態では、工作物Ｗに外歯車を形成する場合について説明する。また、以下において、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１と工作物Ｗの外周面上における所定の基準点Ｐ０とを通る仮想平面（ＹＺ平面）を基準面Ｉと定義する。この基準点Ｐ０は、逃げ角が０度となる加工点である。

図５Ａに示すように、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向（Ｚ軸方向）から見た場合に、工作物Ｗに対する歯切り工具４０の仕上加工点Ｐｆは、基準点Ｐ０からオフセットされた位置に設定される。換言すると、仕上加工点Ｐｆは、基準点Ｐ０を工作物Ｗの回転軸線Ｌ１周りに所定角度（オフセット角θｆ）だけ位相をずらした位置に設定される。

また、図５Ｂに示すように、工作物Ｗ及び歯切り工具４０は、基準面Ｉに直交する方向（Ｘ軸方向）から見た場合に、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１の投影線と歯切り工具４０の回転軸線Ｌ２の投影線とが平行となるように配置される。

そして、図５Ｃに示すように、工作物Ｗ及び歯切り工具４０は、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１及び歯切り工具４０の回転軸線Ｌ２を含む平面（ＺＸ平面）に直交する方向（Ｙ軸方向）から見た場合に、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１の投影線と歯切り工具４０の回転軸線Ｌ２の投影線とは、歯切り工具４０のすくい面４２が向く側で交差するように配置される。

制御装置１００は、工作物Ｗ及び歯切り工具４０を図５Ａから図５Ｃに図示された位置関係に配置した状態で、工作物Ｗ及び歯切り工具４０を同期回転させながら、工作物Ｗに対して歯切り工具４０を工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向に送る。

歯車加工装置１は、工作物Ｗ及び歯切り工具４０を図５Ａから図５Ｃに示す位置関係に配置することにより、仕上加工点Ｐｆにおいて、歯切り工具４０の外周面と工作物Ｗの外周面との間に逃げ角αｆを形成することができる。このように、歯車加工装置１は、逃げ角αｆを形成するための駆動軸を別に設けることなく逃げ角αｆを形成できるので、歯車加工装置１の構造を簡素化できる。

ここで、図６のグラフに示されるように、歯車加工装置１において、逃げ角αは、オフセット角θを大きくするほどを大きな角度に設定することができ、歯車加工装置１は、工作物Ｗと歯切り工具４０との回避しやすくすることができるので、工作物Ｗの加工面の面性状を確保できる。その一方で、すくい角δは、オフセット角θを大きくするほど、負の方向に大きくなる。すくい角が負の方向に大きくなるほど、加工時の切削抵抗が大きくなるので、歯切り工具４０が早期に摩耗しやすくなる。また、切削抵抗が大きくなることで加工能率が低下するので、歯車加工に要する時間が長くなる。

この点に関し、図７に示すように、加工点設定部１５０は、荒加工処理でのオフセット角θｒを、仕上加工処理でのオフセット角θｆよりも小さな角度に設定する。この場合、図６に示すように、歯車加工装置１は、荒加工点Ｐｒで加工する際のすくい角δｒを、仕上加工点Ｐｆで加工する際のすくい角δｆよりも正の方向に大きくすることができる。特に、加工点設定部１５０は、仕上加工点Ｐｆで加工する際のすくい角δｆが負の角度である場合に、すくい角δｒが正の角度となる位置に荒加工点Ｐｒを設定している。

これにより、歯車加工装置１は、荒加工時の切削抵抗を低減させることができるので、荒加工時の切削加工を円滑に行うことができる分、荒加工処理に要する時間の短縮を図ることができる。また、加工点設定部１５０は、荒加工点Ｐｒを、逃げ角αｒを十分に確保できる位置に設定することで、切れ刃４１の外周面４３と工作物Ｗの加工面との干渉を回避しやすくすることができる。

なお、歯切り工具４０の切れ刃４１（図２参照）は、仕上加工点Ｐｆで加工を行うことを前提とした形状に形成される。即ち、歯車加工装置１は、加工点Ｐを仕上加工点Ｐｆに設定することにより、工作物Ｗに所望の形状に形成された歯車を創成することができる。従って、歯車加工装置１は、加工点Ｐを荒加工点Ｐｒに設定した場合に、工作物Ｗに所望の形状の歯車を形成することはできない。

そこで、歯車加工装置１は、図８に示すように、歯車加工処理で削り取る削り代Ｓのうち、荒加工処理では削り代Ｓ１の部分を削り取る。即ち、荒加工処理は、削り代Ｓ２を残した状態で歯切り工具４０による歯車加工を行う。そして、歯車加工装置１は、荒加工処理後に残存する削り代Ｓ２を仕上加工処理で削り取ることにより、工作物Ｗに所望の形状に形成された歯車を創成することができる。

なお、歯車加工装置１は、工作物Ｗに外歯車を形成する場合、内歯車を形成する場合と比べて、加工点Ｐ以外での工作物Ｗと歯切り工具４０との干渉を回避しやすい分、荒加工点Ｐｒ及び仕上加工点Ｐｆの設定の自由度を高くすることができる。

以上説明したように、加工点設定部１５０は、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向から見た加工点Ｐの基準点Ｐ０からのオフセット角θを荒加工時と仕上加工時とで変化させる。そして、加工点設定部１５０は、荒加工時のオフセット角θｒを仕上加工時のオフセット角θｆよりも小さくする。これにより、加工点設定部１５０は、仕上加工時に、工作物Ｗに所望の形状に形成された歯車を創成しつつ、荒加工時に、仕上加工時との比較において、歯切り工具４０と工作物Ｗとの干渉を回避しやすい位置に荒加工点Ｐｒを設定できる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗの加工面の面性状を確保しつつ、歯切り工具４０の工具寿命の向上を図ることができる。

（５．歯車加工処理について）
次に、図９に示すフローチャートを参照しながら、制御装置１００により実行される歯車加工処理を説明する。図９に示すように、歯車加工処理は、最初に、切れ刃４１が荒加工点Ｐｒに配置されるように歯切り工具４０を移動させる（Ｓ１）。Ｓ１の処理後、歯車加工処理は、荒加工処理を実行する（Ｓ２）。なお、歯車加工装置１は、荒加工処理の中で図８に示す削り代Ｓ１を削り取るにあたり、切削加工を複数回行い、一回の切削加工で削り取る削り代を小さくしてもよい。

Ｓ２の処理後、歯車加工処理は、切れ刃４１が仕上加工点Ｐｆに配置されるように歯切り工具４０を移動させる（Ｓ３）。Ｓ３の処理後、歯車加工処理は、仕上加工処理を実行し（Ｓ４）、本処理を終了する。なお、歯車加工装置１は、仕上加工処理の中で図８に示す削り代Ｓ２を削り取る場合も同様に、切削加工を複数回行い、一回の切削加工で削り取る削り代を小さくしてもよい。

このように、歯車加工処理は、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向から見た場合に、荒加工点Ｐｒを基準点Ｐ０からオフセットした位置に設定し、歯切り工具による工作物Ｗの荒加工を行う荒加工工程と、仕上加工点Ｐｆを、基準点Ｐ０からオフセットした位置であって荒加工点Ｐｒとは異なる位置に設定する仕上加工工程とを備える。これにより、歯車加工装置１は、仕上加工工程において、工作物Ｗに所望の形状に形成された歯車を創成しつつ、荒加工工程おいて、切削抵抗が低減する位置に荒加工点Ｐｒを設定できる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗの加工面の面性状を確保しつつ、歯切り工具４０の工具寿命の向上を図ることができる。

（６．歯車加工処理の変形例）
次に、図１０から図１２を参照しながら、上記した歯車加工処理の変形例を説明する。上記実施形態では、加工点設定部１５０が、荒加工点Ｐｒと仕上加工点Ｐｆとの２つの加工点Ｐを設定する場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、加工点Ｐを３つ以上設定してもよい。例えば、歯車加工処理は、荒加工処理の中で荒加工を複数回行い、加工点設定部１５０は、荒加工時のオフセット角θｒを段階的に変化させながら、仕上加工時のオフセット角に近づけてもよい。この歯車加工処理の例として、以下に、荒加工処理として、第一荒加工点Ｐｒ１で荒加工を行う第一荒加工処理と、第二荒加工点Ｐｒ２で荒加工を行う第二荒加工処理とを行う歯車加工処理２を説明する。

図１０に示すように、工作物Ｗの回転軸線Ｌ１方向（Ｚ軸方向）から見た場合に、歯車加工装置１は、歯車加工処理２において、第二荒加工処理でのオフセット角θｒ２を、第一荒加工処理でのオフセット角θｒ１よりも大きくし、オフセット角θｒ２を仕上加工処理でのオフセット角θｆに近づける。これにより、第二荒加工点Ｐｒ２は、第一荒加工点Ｐｒ１よりも仕上加工点Ｐｆに対して近い位置となる。

この場合、図１１に示すように、歯車加工装置１は、第一荒加工処理後に仕上加工処理を行う場合と比べて、第二荒加工処理後に残存する削り代Ｓ２０、即ち、仕上加工処理で削り取る削り代Ｓ２０を、第二荒加工処理で削り取る削り代Ｓ１２の分だけ小さくすることができる。これにより、歯車加工装置１は、仕上加工処理を通して歯切り工具４０に加わる切削負荷の軽減を図ることができる。

また、第一荒加工処理は、第二荒加工処理と比べて、すくい角δを正の方向に大きくできる分、荒加工時の切削抵抗を軽減できる。よって、歯車加工装置１は、第一荒加工処理を行わずに最初から第二荒加工処理を行う場合と比べて、第一荒加工処理及び第二荒加工処理を含む荒加工処理全体を通して歯切り工具４０に加わる切削負荷の軽減を図ることができる。その結果、歯車加工装置１は、歯切り工具４０の工具寿命を向上させることができる。さらに、歯車加工装置１は、第一荒加工処理で削り取る削り代Ｓ１１を少なくすることで、第一荒加工処理で誤って削り代Ｓ以外の部分が削り取られることを回避できる。

次に、図１２に示すフローチャートを参照しながら、制御装置１００により実行される歯車加工処理２を説明する。図１２に示すように、歯車加工処理２は、最初に、切れ刃４１が第一荒加工点Ｐｒ１に配置されるように歯切り工具４０を移動させる（Ｓ１１）。Ｓ１１の処理後、歯車加工処理は、第一荒加工処理を実行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理後、歯車加工処理は、切れ刃４１が第二荒加工点Ｐｒ２に配置されるように歯切り工具４０を移動させる（Ｓ１３）。Ｓ１３の処理後、歯車加工処理は、第二荒加工処理を実行する（Ｓ１４）。

Ｓ１４の処理後、歯車加工処理は、切れ刃４１が仕上加工点Ｐｆに配置されるように歯切り工具４０を移動させる（Ｓ３）。Ｓ３の処理後、歯車加工処理は、仕上加工処理を実行し（Ｓ４）、本処理を終了する。なお、歯車加工装置１は、第一荒加工処理、第二荒加工処理、及び、仕上加工処理のそれぞれにおいて、切削加工を複数回行い、一回の切削加工で削り取る削り代を小さくしてもよい。

ここで、ギヤスカイビング加工において、歯切り工具としてのスカイビングカッタが接する加工点と工作物Ｗの回転軸線とを含む平面に直交する方向から見た歯切り工具の回転軸線及び工作物Ｗの回転軸線は、互いに垂直でも平行でもない。つまり、ギヤスカイビング加工は、スカイビングカッタの回転軸線及び工作物Ｗの回転軸線をねじれた状態で配置し、スカイビングカッタと工作物Ｗとを同期させながら高速回転することにより、効率の高い歯車加工を行うことが可能となる。これに加え、スカイビングカッタは、前逃げ角及び側逃げ角を有するので、再研磨によって形状が変わりやすく、再研磨可能な研磨量に限りがある。

一方、歯切り工具４０は、円筒状であるため、再研磨をしても形状を維持しやすく、スカイビングカッタと比べて、再研磨可能な研磨量を大きく取ることができる。さらに、歯切り工具４０は、スカイビングカッタと比べて、剛性が高いので、早期の破損を抑制できる。

なお、歯切り工具５０が円筒状であることにより、オフセット角によってはすくい角が負となり、切削抵抗が大きくなるので、加工能率の悪化や工具寿命の低下を生じさせる要因となる。この点に関し、歯車加工装置１による歯車加工方法は、オフセット角の設定によって切削抵抗の低減を図ることができるので、歯車加工の最適化を図ることができ、加工能率及び工具寿命の向上を図ることができる。

（７．その他）
以上、上記各実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施形態において、加工点設定部１５０が、荒加工処理でのオフセット角θｒを仕上加工処理でのオフセット角θｆよりも小さな角度にする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。即ち、加工点設定部１５０は、荒加工時と仕上加工時とでオフセット角θを変化させるにあたり、荒加工処理でのオフセット角θｒを仕上加工処理でのオフセット角θｆよりも大きな角度に設定してもよい。この場合、歯車加工装置１は、荒加工時の逃げ角αを仕上加工時の逃げ角よりも大きくなる位置、即ち、荒加工時において仕上加工時よりも歯切り工具４０と工作物Ｗとの干渉を回避しやすい位置に荒加工点Ｐｒを設定できる。

上記実施形態では、工作物Ｗに外歯車を創成する場合に本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、工作物Ｗに内歯車を創成する場合にも適用できる。

１：歯車加工装置、 ２０：工具保持装置、 ３０：工作物保持装置、 ４０：歯切り工具、 ４１：切れ刃、 ４３：切れ刃の外周面、 １５０：加工点設定部、 Ｉ：基準面、 Ｌ１：工作物の回転軸線、 Ｌ２：歯切り工具の回転軸線、 Ｐ：加工点、 Ｐ０：基準点、 Ｗ：工作物、 θ：オフセット角、 θｒ：荒加工時のオフセット角、 θｆ：仕上加工時のオフセット角

Claims (5)

1. 外周面に外接する面が円筒状となる複数の切れ刃を有する歯切り工具の回転軸線を、工作物の回転軸線の平行線に対して傾斜させた状態で、前記歯切り工具と前記工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
   前記工作物の回転軸線と前記工作物の外周面上の所定の基準点とを通る面を基準面と定義し、
   前記歯車加工装置は、前記工作物の回転軸線方向から見た前記歯切り工具の加工点を、前記工作物の回転軸線方向から見て前記基準点からオフセットした位置に設定する加工点設定部を備え、
   前記歯切り工具は、前記歯切り工具の回転軸線の投影線が、前記基準面に直交する方向から見た場合に、前記工作物の回転軸線の投影線に対して平行であって、且つ、前記工作物の回転軸線及び前記歯切り工具の回転軸線を含む平面に直交する方向から場合に、前記工作物の回転軸線の投影線に対して交差するように配置され、
   前記加工点設定部は、前記工作物の回転軸線方向から見た前記加工点の前記基準点からのオフセット角を、荒加工時と仕上加工時とで変化させる、歯車加工装置。
2. 前記加工点設定部は、荒加工時の前記オフセット角を仕上加工時の前記オフセット角よりも小さくする、請求項１に記載の歯車加工装置。
3. 前記歯車加工装置は、荒加工を複数回行い、
   前記加工点設定部は、荒加工時の前記オフセット角を段階的に変化させながら、仕上加工時の前記オフセット角に近づける、請求項２に記載の歯車加工装置。
4. 前記歯車加工装置は、前記工作物に外歯車を形成する、請求項１−３の何れか一項に記載の歯車加工装置。
5. 外周面に外接する面が円筒状となる複数の切れ刃を有する歯切り工具の回転軸線を、工作物の回転軸線の平行線に対して傾斜させた状態で、前記歯切り工具と前記工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
   前記工作物の回転軸線と前記工作物の外周面上の所定の基準点とを通る面を基準面と定義し、
   前記工作物の回転軸線方向から見た前記歯切り工具の加工点を、前記工作物の回転軸線方向から見て前記基準点からオフセットした位置に設定し、前記歯切り工具による前記工作物の荒加工を行う荒加工工程と、
   前記工作物の回転軸線方向から見て前記基準点からオフセットした位置であって、前記荒加工工程での前記加工点とは異なる位置に前記加工点を設定し、前記歯切り工具による前記工作物の仕上加工を行う仕上加工工程と、
   を備える、歯車加工方法。

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