JP2020075296A - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤスカイビング加工で歯車を創成する場合の加工用工具の工具刃の抜け代を小さくできる歯車加工装置及び歯車加工方法を提供する。【解決手段】歯車加工装置の制御装置は、加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の刃先角が鈍角となるようにすくい角ξａ２を負の角度に設定するとともに、工具刃Ｔａ２に付ける刃付け角ξｃ２を工具刃Ｔａ２のねじれ角γｔ２と異なる角度に設定してすくい角ξａ２が負の加工用工具Ｔ２を設計する工具設計部と、すくい角ξａ２が負の加工用工具Ｔ２で工作物を加工して歯車を創成する加工制御部と、を備える。【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、歯車加工装置及び歯車加工方法に関するものである。

歯車の加工方法としてピ二オン加工やギヤスカイビング加工がある。ピ二オン加工に用いられる加工用工具（ピ二オンカッタ）においては、特許文献１に記載のように、工具刃のすくい面のすくい角を負に設定することで、工作物の切削面のムシレの発生を防止できるものがある。また、特許文献２に記載のように、工具刃のすくい面に横すくい角を設けることで、切削効率を向上できるものがある。

また、ギヤスカイビング加工は、外周に複数の工具刃を有する加工用工具（スカイビングカッタ）を用いて、加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度（交差角）を有する状態とする。そして、スカイビングカッタと工作物とを同期回転させながら、スカイビングカッタを工作物の中心軸線方向に直進させて切削する方法である。スカイビングカッタにおいては、特許文献３に記載のように、工具刃の逃げ面の逃げ角を負に設定することですくい面のすくい角を大きくし、刃先の強度低下を防止できるものがある。

特開２０１７−１０４９１０号公報 特開昭６２−１０２９６１号公報 特開２０１４−１６１９７２号公報

例えば、図６Ａに示すような工作物Ｗを想定する。すなわち、この工作物Ｗは、大径の円筒部材Ｗａと小径の円筒部材Ｗｂが、中心軸線Ｚｗ方向に同軸で一体化されている。さらに、大径円筒部材Ｗａの径より小さく小径円筒部材Ｗｂの径よりも大きい径を有する中径円筒部材Ｗｃが、小径円筒部材Ｗｂと中心軸線Ｚｗ方向に同軸で一体化されている。

このような工作物Ｗの中径円筒部材Ｗｃの外周に歯車の歯Ｗｇをギヤスカイビング加工で創成する場合、小径円筒部材Ｗｂの中心軸線Ｚｗ方向の長さｂは、加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１が大径円筒部材Ｗａにおける小径円筒部材Ｗｂ側の端面Ｗａａと干渉せず、且つ、加工用工具Ｔ１の工具刃が歯Ｗｇの歯形を完全に形成してから抜けるように設定する必要がある。従来は、小径円筒部材Ｗｂの中心軸線Ｚｗ方向の長さｂを大きめに設定しているため、工作物Ｗの形状や重量が大きくなる傾向にある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ギヤスカイビング加工で歯車を創成する場合の加工用工具の工具刃の抜け代を小さく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、外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度（交差角）を有する状態とし、前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する制御を行う制御装置を備える歯車加工装置であって、前記制御装置は、前記加工用工具の前記工具刃の刃先角が鈍角となるようにすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計部と、前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御部と、を備える。

本発明の歯車加工方法は、外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度（交差角）を有する状態とし、前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、前記加工用工具の前記工具刃のすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計工程と、前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御工程と、を備える。

本発明の歯車加工装置及び歯車加工方法によれば、加工用工具の工具刃のすくい角を負の角度に設定して、加工用工具の工具軌跡を変化させることができるので、工作物における加工用工具で除去される部分の形状を変化させることができる。よって、加工用工具の工具刃の抜け代を小さくでき、工作物の形状の小型化や重量の軽量化を図ることができる。

本実施形態の歯車加工装置の概略を示す図である。 図１の制御装置の工具設計部の処理を説明するためのフローチャートである。 図１の制御装置の加工制御部の処理を説明するためのフローチャートである。 ギヤスカイビング加工で用いられる加工用工具の概略を示す斜視図である。 ギヤスカイビング加工で用いられる一般的な加工用工具をＸｔ方向から見た部分断面図である。 ギヤスカイビング加工で用いられる本実施形態の加工用工具をＸｔ方向から見た部分断面図である。 ギヤスカイビング加工前の一般的な加工用工具と多段形状の工作物の位置関係を示す図である。 ギヤスカイビング加工時の一歯溝の加工完了直前の一般的な加工用工具と多段形状の工作物の位置関係を示す図である。 図５Ａの加工用工具が図６Ｂの位置のとき、一つの歯溝における一つの工具刃の歯溝方向の１回の送りで除去される部分を示す図である。 図５Ｂの加工用工具が図６Ｂの位置のとき、一つの歯溝における一つの工具刃の歯溝方向の１回の送りで除去される部分を示す図である。 図７Ａと図７Ｂを重ね合わせた状態を示す図である。 工具設計で用いる式の変数を加工用工具で対応させて示す図である。 ギヤスカイビング加工時の加工用工具と工作物の位置関係を工作物の径方向に見た図である。 ギヤスカイビング加工時の加工用工具と工作物の位置関係を工作物の中心軸線方向に見た図である。

（１．歯車加工装置の機械構成）
本実施形態では、歯車加工装置の一例として、ギヤスカイビング加工が可能な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、当該歯車加工装置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、歯車加工装置１は、ベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０、チルトテーブル６０、ターンテーブル７０、工作物保持具８０及び制御装置１００等を備える。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、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Ｔ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。ギヤスカイビング加工用の加工用工具（スカイビングカッタ）Ｔ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Ｔ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軸線方向及びＹ軸線方向に移動する。なお、加工用工具Ｔ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軸線回りで回転可能に設けられる。ターンテーブル７０には、工作物Ｗを保持する工作物保持具８０が装着される。ターンテーブル７０は、工作物Ｗ及び工作物保持具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、工具設計部１０２、記憶部１０３等を備える。ここで、加工制御部１０１、工具設計部１０２及び記憶部１０３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、主軸モータ４１を駆動制御して、加工用工具Ｔを回転させる。また、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃを駆動制御して、加工用工具Ｔと工作物ＷとをＸ軸線方向、Ｚ軸線方向、Ｙ軸線方向に相対移動する。また、Ａ軸モータ６１、Ｃ軸モータ６２を駆動制御して、工作物Ｗと加工用工具ＴとをＡ軸線回り、Ｃ軸線回りに相対回転させることにより、工作物Ｗのギヤスカイビング加工を行う。

具体的には、加工制御部１０１は、Ｃ軸モータ６２を駆動制御して、工作物Ｗの回転軸線Ｌｗと加工用工具Ｔの回転軸線Ｌｔとを所定の交差角φ（図９Ａ参照）に設定する。そして、主軸モータ４１及びＡ軸モータ６１を駆動制御して、加工用工具Ｔ及び工作物Ｗを同期回転させる。そして、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃを駆動制御して、加工用工具Ｔを工作物Ｗの回転軸線方向（Ｃ軸線方向）に相対移動して工作物Ｗのギヤスカイビング加工を行う。

工具設計部１０２は、詳細は後述するが、加工用工具Ｔの諸元を求めて加工用工具Ｔを設計する。
記憶部１０３には、加工用工具Ｔ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、工具刃Ｔａの刃数Ｚ等及び工作物Ｗ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１０３は、工具設計部１０２で設計された加工用工具Ｔの形状データを記憶する。

（２．加工用工具）
一般的なギヤスカイビング加工用の加工用工具Ｔ１は、図４及び図５Ａに示すように、外周に複数の工具刃Ｔａ１を有し、加工用工具Ｔ１の中心軸線Ｚｔ回りに回転可能に支持される。各工具刃Ｔａ１は、突条に形成される。工具刃Ｔａ１は、加工用工具Ｔ１の中心軸線Ｚｔに対してねじれ角γｔ１を有している。ただし、ねじれ角γｔ１がゼロとなるように、工具刃Ｔａ１を形成してもよい。また、工具刃Ｔａ１の径方向外面Ｔｃ１は、中心軸線Ｚｔに対して傾斜している。つまり、工具刃Ｔａ１の外接面は、円錐状に形成される。工具刃Ｔａ１の径方向外面Ｔｃ１の傾斜角度ξｂ１は、切削における逃げ角に相当する。

また、工具刃Ｔａ１のすくい面Ｔｂ１は、中心軸線Ｚｔに直交する平面に対して径方向に角度ξａ１だけ傾斜している。工具刃Ｔａ１のすくい面Ｔｂ１の傾斜角度ξａ１は、切削におけるすくい角に相当する。さらに、工具刃Ｔａ１のすくい面Ｔｂ１は、中心軸線Ｚｔに直交する平面に対して周方向に角度ξｃ１だけ傾斜している。工具刃Ｔａ１のすくい面Ｔｂ１の傾斜角度ξｃ１は、刃付け角に相当する。ただし、刃付け角ξｃ１がゼロとなるように、工具刃Ｔａ１を形成してもよい。

ここで、背景技術で説明したように、図６Ａに示す工作物Ｗの中径円筒部材Ｗｃの外周に歯車の歯Ｗｇをギヤスカイビング加工で創成する場合、小径円筒部材Ｗｂの中心軸線Ｚｗ方向の長さｂは、加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１が大径円筒部材Ｗａの端面Ｗａａと干渉せず、且つ、加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１が歯車の歯形を完全に形成してから抜けるように設定する必要がある。

本願発明者は、歯車加工のシミュレーションを行うことで、小径円筒部材Ｗｂの中心軸線Ｚｗ方向の長さｂを小さくすることができることを見出した。具体的には、図６Ａに対応させて示す図６Ｂのように、加工用工具Ｔ１の中心軸線Ｚｔは、工作物Ｗの中心軸線Ｚｗに平行な軸線に対し交差角θを有している。つまり、両者の中心軸線Ｚｔ，Ｚｗが平行ではないという意味である。

交差角θは、加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１のねじれ角γｔ１と工作物Ｗの中径円筒部材Ｗｃに形成される歯車の歯Ｗｇのねじれ角γｗとの差で表される。このため、加工用工具Ｔ１は、図６Ｂに示す位置に達したとき、工具刃Ｔａ１の一部が中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃから中心軸線Ｚｔ方向に長さａの分だけ突出する。

図６Ｂに示す加工用工具Ｔ１の位置は、以下のように定義される。すなわち、中心軸線Ｚｔに直交し且つ各工具刃Ｔａ１の刃先を含む平面Ｓ１を設定する。そして、この平面Ｓ１と中心軸線Ｚｔとの交点Ｑ１（以下、「加工用工具Ｔ１の交点Ｑ１」という、図５Ａも参照）を設定する。そして、この加工用工具Ｔ１の交点Ｑ１が、中径円筒部材Ｗｃにおける加工終了側の端面Ｗｃｃと一致したときの位置が、図６Ｂに示す加工用工具Ｔ１の位置となる。

また、加工用工具Ｔ１の交点Ｑ１が、中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃと一致したとき、中径円筒部材Ｗｃの歯溝（歯Ｗｇと歯Ｗｇの間の部分）は、図７Ａに示すような加工状態となっている。すなわち、図７Ａにおける歯溝の輪郭Ｗｇｇ間に示す網線部分Ａ１は、加工用工具Ｔ１の交点Ｑ１と中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃとが一致したときに加工用工具Ｔ１で除去される部分を示している。

中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃよりも上部の網線部分Ａｕ１は、仮想の除去部分を示し、工具刃Ｔａ１の先端側は、歯溝から抜けている状態にある。また、中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃよりも下部の網線部分Ａｄ１は、実際の除去部分を示し、工具刃Ｔａ１の後端側は、歯溝内に残っている状態にある。よって、工具刃Ｔａ１の抜け代は、中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃから下部の網線部分Ａｄのうち最下点Ｐ１までの中心軸線Ｚｗ方向の距離ｃ１となる。

以上から、小径円筒部材Ｗｂの中心軸線Ｚｗ方向の長さｂは、工具刃Ｔａ１の突出長さａと工具刃Ｔａ１の抜け代ｃ１との和（ａ＋ｃ１）で表される。よって、小径円筒部材Ｗｂの中心軸線Ｚｗ方向の長さｂを小さくするには、工具刃Ｔａ１の突出長さａ又は工具刃Ｔａ１の抜け代ｃ１を小さくすればよい。

工具刃Ｔａ１の突出長さａは、加工用工具Ｔ１の外径及び交差角θを変更することで可能であるが、加工用工具Ｔ１の外径及び交差角θが制限されることになる。工具刃Ｔａ１の抜け代ｃ１は、加工用工具Ｔ１の工具諸元を変更することで可能である。すなわち、加工用工具Ｔ１の工具諸元を変更すると、加工用工具Ｔ１の工具軌跡が変化するので、加工用工具Ｔ１で除去される部分の形状を変化させることができる。よって、本実施形態では、工具刃Ｔａ１の抜け代ｃ１を小さくすることで対応する。

これに対応するには、図５Ｂに示す加工用工具Ｔ２（以下、「第二加工用工具Ｔ２」という）を用いることで対応可能となる。この第二加工用工具Ｔ２は、工具刃Ｔａ２の刃先角が鈍角となるようにすくい面Ｔｂ２のすくい角ξａ２を負の角度に設定し、さらに刃付け角ξｃ２をねじれ角γｔ２と異なる角度に設定する。なお、以下の説明では、図５Ａに示すすくい面Ｔｂ１のすくい角ξａ１を正の角度に設定し、さらに刃付け角ξｃ１をねじれ角γｔ１と同じ角度に設定した加工用工具Ｔ１を第一加工用工具Ｔ１という。また、図５Ｂにおいて、図５Ａと同一部位は添え字の番号のみを１から２に変更して示しており、詳細な説明は省略する。

図７Ｂは、第二加工用工具Ｔ２の交点Ｑ２（第一加工用工具Ｔ１の交点Ｑ１と同様、図５Ｂ参照）が、中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃと一致したときの中径円筒部材Ｗｃの歯溝の加工状態を図７Ａ（第一加工用工具Ｔ１の場合）に対応させて示す。なお、図７Ｂにおいて、図７Ａと同一部位は添え字の番号のみを１から２に変更して示しており、詳細な説明は省略する。図７Ａ及び図７Ｂを重ね合わせた図７Ｃから明らかなように、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の抜け代ｃ２は、第一加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ１の抜け代ｃ１と比べて長さｃｃの分だけ小さくなっている。

ここで、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２のすくい角ξａ２は、交差角θ以下の角度に設定する。この理由は、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２のすくい角ξａ２を交差角θよりも大きい角度に設定すると、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の突出長さを第一加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１の突出長さａと同じにできず、ａよりも大きくなり、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の抜け代ｃ２を小さくし難くなるからである。

また、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の刃付け角ξｃ２は、工具刃Ｔａ２の左右刃面のうち、加工開始側の刃面（リーディング刃面、図５Ｂにおいて左刃面）を鋭角にする方向に設定する。この理由は、リーディング刃面が加工開始時に工作物Ｗに対し確実に切り込めるからである。

なお、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の刃付け角ξｃ２をねじれ角γｔ２と異なる角度に設定することで、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の抜け代ｃ２を小さくできる理由は以下のように考えられる。ギヤスカイビング加工では、原理上、第二加工用工具Ｔ２（第一加工用工具Ｔ１）のすくい面Ｔｂ２（Ｔｂ１）の各部で切削状態が異なる。

しかし、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の刃付け角ξｃ２をねじれ角γｔ２と異なる角度に設定することで、リーディング刃面に掛かる切削力とトレーリング刃面（加工終了側の刃面）に掛かる切削力のバランスを図ることができる。よって、図７Ｃにおける長さｃｃを大きくすることができ、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の抜け代ｃ２を第一加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１の抜け代ｃ１よりも小さくできる。

ただし、第二加工用工具Ｔ２は、すくい角ξａ２が負の角度であるため工具刃Ｔａ２が摩耗し易く、切削条件が第一加工用工具Ｔ１と比べて不利となる。そこで、先ず、本実施形態の歯車加工では、第一加工用工具Ｔ１を用い、第一加工用工具Ｔ１の交点Ｑ１と中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃとが一致するまでの荒加工を行う。次に、第二加工用工具Ｔ２を用い、工具刃Ｔａ２が中径円筒部材Ｗｃの端面Ｗｃｃから完全に抜けるまでの仕上げ加工を行う。これにより、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の摩耗を抑制でき、加工効率を向上できる。

以上のような第二加工用工具Ｔ２によれば、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２のすくい角ξａ２を負の角度に設定して、第二加工用工具Ｔ２の工具軌跡を変化させることができるので、工作物Ｗにおける第二加工用工具Ｔ２で除去される部分の形状を変化させることができる。よって、第二加工用工具Ｔ２の工具刃Ｔａ２の抜け代ｃ２を小さくでき、工作物Ｗの形状の小型化や重量の軽量化を図ることができる。そして、加工可能な工作物の形状が多くなる。

ここで、第一加工用工具Ｔ１は、工具刃Ｔａ１の刃先幅が小さいと、加工時に刃先が変形してびびり振動が発生し、加工精度が低下する問題がある。そこで、第一加工用工具Ｔ１の設計においては、刃先幅の所定の閾値を設けておき、刃先幅が係る閾値以上となるようにする。以上のことは第二加工用工具Ｔ２も同様である。以下に、第一加工用工具Ｔ１を例に刃先幅を求めるための演算例を説明する。

図８に示すように、工具刃Ｔａ１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Ｔａ１の刃数Ｚ、工具刃Ｔａ１のねじれ角γｔ１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）。

また、刃先円刃厚の半角Ψａは、工具刃Ｔａ１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Ｔａのねじれ角γｔ１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）。

（３．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による処理（工具設計工程、歯車加工方法）について、図２を参照して説明する。なお、第一加工用工具Ｔ１及び第二加工用工具Ｔ２の設計処理は同様であるため、第一加工用工具Ｔ１を例に説明する。また、第一加工用工具Ｔ１に関するデータ、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は、記憶部１０３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、作業者により入力される第一加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１の刃数Ｚを記憶部１０３に記憶する（図２のステップＳ１）。そして、工具設計部１０２は、作業者により入力される第一加工用工具Ｔ１の中心軸線（回転軸線）Ｚｔと工作物Ｗの中心軸線（回転軸線）Ｚｗとの交差角θを記憶部１０３に記憶し、この交差角θに基づいて第一加工用工具Ｔ１の工具刃Ｔａ１のねじれ角γｔ１を求める（図２のステップＳ２）。

工具設計部１０２は、記憶した刃数Ｚ及び求めたねじれ角γｔ１に基づいて、工具刃Ｔａ１の刃先幅Ｓａを求める（図２のステップＳ３）。そして、工具設計部１０２は、記憶部１０３から予め記憶されている刃先幅Ｓａの閾値を読み出し、求めた刃先幅Ｓａが閾値以上になったか否かを判断する（図２のステップＳ４）。

工具設計部１０２は、求めた刃先幅Ｓａが閾値未満のときは、ステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返し、求めた刃先幅Ｓａが閾値以上になったら、求めたねじれ角γｔ１及び記憶した刃数Ｚに基づいて、第一加工用工具Ｔ１の形状を決定する（図２のステップＳ５）。そして、工具設計部１０２は、決定した第一加工用工具Ｔ１の形状を記憶部１０３に記憶し、全ての処理を終了する。

（４．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による処理（加工制御工程、歯車加工方法）について、図３及び図９Ａ，Ｂを参照して説明する。ここで、作業者は、工具設計部１０２で設計した第一加工用工具Ｔ１及び第二加工用工具Ｔ２の各形状データに基づいて、第一加工用工具Ｔ１及び第二加工用工具Ｔ２を製作し、歯車加工装置１の自動工具交換装置に配置しているものとする。また、工作物Ｗは、歯車加工装置１の工作物保持具８０に装着されているものとする。

制御装置１００の加工制御部１０１は、自動工具交換装置で第一加工用工具Ｔ１を回転主軸４０の先端に装着する（図３のステップＳ１１）。そして、図９Ａ，Ｂに示すように、加工制御部１０１は、第一加工用工具Ｔ１の回転軸線Ｚｔと工作物Ｗの回転軸線Ｚｗとの交差角がθとなるように第一加工用工具Ｔ１及び工作物Ｗを配置する（図３のステップＳ１２）。

加工制御部１０１は、第一加工用工具Ｔ１と工作物Ｗとを同期回転させながら第一加工用工具Ｔ１を工作物Ｗの回転軸線Ｚｗ方向に送り操作（移動操作）し、中径円筒部材Ｗｃの周面を荒加工して外歯を形成する（図３のステップＳ１３）。そして、中径円筒部材Ｗｃの周面の荒加工が完了したか否かを判断し（図３のステップＳ１４）、中径円筒部材Ｗｃの周面の荒加工が完了していない場合は、ステップＳ１３に戻って上述の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１４において、加工制御部１０１は、中径円筒部材Ｗｃの周面の荒加工が完了した場合は、自動工具交換装置で第一加工用工具Ｔ１を第二加工用工具Ｔ２に交換する（図３のステップＳ１５）。そして、第二加工用工具Ｔ２の回転軸線Ｚｔと工作物Ｗの回転軸線Ｚｗとの交差角がθとなるように第二加工用工具Ｔ２及び工作物Ｗを配置する（図３のステップＳ１６）。

加工制御部１０１は、第二加工用工具Ｔ２と工作物Ｗとを同期回転させながら第二加工用工具Ｔ２を工作物Ｗの回転軸線Ｚｗ方向に送り操作（移動操作）し、中径円筒部材Ｗｃの周面に形成した外歯を仕上げ加工する（図３のステップＳ１７）。そして、中径円筒部材Ｗｃの周面に形成した外歯の仕上げ加工が完了したか否かを判断し（図３のステップＳ１８）、中径円筒部材Ｗｃの周面に形成した外歯の仕上げ加工が完了していない場合は、ステップＳ１７に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１８において、加工制御部１０１は、中径円筒部材Ｗｃの周面に形成した外歯の仕上げ荒加工が完了したら、全ての処理を終了する。

（５．その他）
なお、上述の実施形態では、第一加工用工具Ｔ１で工作物Ｗの荒加工を行い、第二加工用工具Ｔ２で仕上げ加工を行う場合を説明したが、第二加工用工具Ｔ２のみで荒加工及び仕上げ加工を行うようにしてもよい。また、加工用工具Ｔ１，Ｔ２を工作物Ｗの中心軸線Ｚｗ方向に移動させて工作物Ｗをギヤスカイビング加工する場合を説明したが、工作物Ｗを加工用工具Ｔ１，Ｔ２の中心軸線Ｚｔ方向に移動させてギヤスカイビング加工を行うようにしてもよい。また、工作物Ｗの外周面に歯車の歯Ｗｇを創成する場合を説明したが、段付歯車、止まり穴のうち歯車、やまば歯車等の各歯を創成する場合にも適用可能である。

１：歯車加工装置、 １００：制御装置、 １０１：加工制御部、 １０２：工具設計部、 １０３：記憶部、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２：加工用工具、 Ｔａ１，Ｔａ２：工具刃、 Ｔｂ１，Ｔｂ２：すくい面、 Ｗ：工作物、 θ：交差角、 γｔ１，γｔ２：工具刃のねじれ角、 γｗ：工作物のねじれ角、 ξａ１，ξａ２：すくい角、 ξｃ１，ξｃ２：刃付け角

Claims (5)

1. 外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度（交差角）を有する状態とし、
   前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、
   前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する制御を行う制御装置を備える歯車加工装置であって、
   前記制御装置は、
   前記加工用工具の前記工具刃の刃先角が鈍角となるようにすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計部と、
   前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御部と、
   を備える、歯車加工装置。
2. 前記工具設計部は、前記すくい角が負の加工用工具の前記工具刃のすくい角を、前記交差角より小さい角度に設定する、請求項１に記載の歯車加工装置。
3. 前記工具設計部は、前記すくい角が負の加工用工具の前記工具刃に付ける刃付け角を、前記工具刃における左右の刃面のうち、加工開始側の前記刃面を鋭角にする方向に設定する、請求項１又は２に記載の歯車加工装置。
4. 前記工具設計部は、前記工具刃の刃先角が鋭角となるようにすくい角を正の角度に設定するするとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と同じ角度に設定して前記すくい角が正の加工用工具を設計し、
   前記加工制御部は、前記すくい角が正の加工用工具で前記工作物の荒加工を行い、前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物の仕上げ加工を行って前記歯車を創成する、請求項１−３の何れか一項に記載の歯車加工装置。
5. 外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度（交差角）を有する状態とし、
   前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、
   前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
   前記加工用工具の前記工具刃のすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計工程と、
   前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御工程と、
   を備える、歯車加工方法。

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