JP4542189B2 - 歯車加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、シェービング工程により被削歯車の歯面を成形する歯車加工方法に関する。

近時の自動車は高出力でありながらも静粛性及び耐久性が要求されており、動力伝達（例えば変速機）に用いられる歯車には動力を確実に伝達すると共に騒音を発生しないように一層高精度な歯面が望まれている。

このような高精度な歯車の加工としては、一般的にホブによる粗切削加工、面取り加工、シェービングカッタによる歯面の成形、熱処理による浸炭及び焼入れを行い、さらに精度を向上させるために歯車研削やギアホーニング加工を行う。このうち、シェービングカッタによるシェービング工程は、歯面を高精度に仕上げる工程である。

特許文献１には、シェービング工程を２工程に分け、目標仕上げ歯面までの切削代を残して粗仕上げする第１シェービング工程と、粗仕上げされた歯面を目標仕上げ歯面までさらに切削する第２シェービング工程とを実施する加工方法が開示されている。これにより、得られる歯車の歯面精度を均一にすることができる、としている。

また、特許文献２には、シェービングカッタの使用限界を簡単且つ正確に判定するため、シェービングカッタの切れ刃（セレーション）の端面に使用限界線を設けた構成が開示されている。

特開平２−２６２９１３号公報 特開平１１−３２０２５４号公報

ところで、上記特許文献１の加工方法のように、第１及び第２シェービング工程を行う場合には、通常、２つのシェービングカッタが必要となる。そこで、特許文献１には、切削代の寸法のみが要求され且つ歯面精度の要求がない第１シェービング工程に、第２シェービング工程で所定の歯面精度を再現できなくなったシェービングカッタを用い、実質的なカッタライフを延ばすことが記載されている。

ところが、当該従来技術では、単に第２シェービング工程に不適当となったシェービングカッタを第１シェービング工程に利用する点に着目しているにすぎず、換言すれば、加工工程の初期段階等では、第１及び第２シェービング工程のそれぞれに新品のシェービングカッタを使用する必要があり、工具コストの低減は限定的である。しかも、シェービングカッタは、新品に刃付けのための研削を施した上でシェービング工程に用いることが一般的である。このため、上記従来技術では、上記のように新品のシェービングカッタを各工程用にそれぞれ準備する必要があり、当該刃付け工程に所定の時間を要するため効率的でない。

また、上記の刃付け研削を施したシェービングカッタであっても刃具寿命が安定しない不安定領域が一定期間存在することがあり、結果として、第２シェービング工程での歯面成形精度を安定させることができない場合があり、得られる製品歯車の歯面精度の低下や品質のばらつきを惹起する可能性もある。

さらに、当該従来技術では、シェービングカッタの再使用の基準にはふれておらず、どのような状態のシェービングカッタが再使用可能であるのか不明である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、被削歯車の歯面を成形するためのシェービングカッタを効率的に使用して、工具コストを可及的に抑制することができ、また、製品歯車の歯面精度を向上させることができる歯車加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係る歯車加工方法は、以下の特徴を有する。

第１の特徴：素材から歯切りされた被削歯車の歯面成形を行う歯車加工方法であって、シェービング基準外にある第１シェービングカッタにより、前記被削歯車の歯面の粗仕上げ切削を行う第１シェービング工程と、前記シェービング基準内にある第２シェービングカッタにより、前記被削歯車の歯面の精密仕上げ切削を行う第２シェービング工程とを有し、未使用の状態で前記シェービング基準外にあるシェービングカッタを前記第１シェービング工程で第１シェービングカッタとして使用した結果、前記シェービング基準内に至った該第１シェービングカッタを、前記第２シェービング工程で第２シェービングカッタとして使用し、その結果、再び前記シェービング基準外となった該第２シェービングカッタを前記第１シェービングカッタとして使用することを特徴とする。

この方法によれば、例えば、同一のシェービングカッタを第１シェービングカッタ及び第２シェービングカッタとして前記シェービング基準に基づき適切に使い分ける。従って、シェービングカッタを効率的に使用して、工具コストを可及的に抑制することができる。また、前記シェービング基準に基づいて使い分けることにより、各シェービング工程に適した切れ刃状態のシェービングカッタを適切に使用することができ、生産効率や製品歯車の歯面精度を向上させることができる。

第２の特徴：前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタの噛合い圧力角であり、前記第１シェービングカッタとして、未使用の状態から前記第１シェービング工程での使用を開始し、前記噛合い圧力角が所定範囲に至るまでのものと、前記第２シェービング工程で使用されたことで、前記噛合い圧力角が所定範囲外となったものとを用い、前記第２シェービングカッタとして、前記第１シェービング工程で使用された結果、前記噛合い圧力角が前記所定範囲に至ったものを用いてもよい。

第３の特徴：前記第１シェービングカッタとして、未使用の状態から前記第１シェービング工程での使用を開始し、前記噛合い圧力角が所定範囲に至るまでのものを用いることにより、未使用のシェービングカッタに必要な刃付けのための研削工程を省略し又は極めて短時間で行うことができるため、工具の使用効率を向上させることができる。また、噛合い圧力角が前記所定範囲に至るまでのものを第１シェービングカッタとして用いることにより、一般にシェービングカッタに発生する工具寿命が安定しない不安定領域を、歯面成形の要求精度の低い第１シェービングカッタとして有効に利用することができ、これにより第２シェービング工程での歯面成形精度も向上させることができる。

第４の特徴：前記噛合い圧力角が前記所定範囲に至った前記第１シェービングカッタを、前記第２シェービングカッタとして用いると、第２シェービング工程で高精度な歯面成形を行うことができる。

第５の特徴：前記第１シェービングカッタとして、前記第２シェービング工程で使用されたことで、前記噛合い圧力角が所定範囲外となった前記第２シェービングカッタを用いると、第２シェービングカッタとしては不適用となったシェービングカッタを、第１シェービングカッタとして再利用することができ、当該シェービングカッタのトータルライフを長くすることができる。

第６の特徴：前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタの歯面切削幅であってもよい。

第７の特徴：前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタの再研磨回数であってもよい。

第８の特徴：前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタでの前記被削歯車の加工数であってもよい。

第９の特徴：前記第１シェービングカッタと前記第２シェービングカッタとが、それぞれ異なる工程で再研磨されると、各カッタに要求される歯面精度に応じた最適な歯面として再研磨できるため好ましい。

第１０の特徴：前記第１シェービングカッタの前記再研磨は、粗研削とスパークアウトの２工程を有し、前記第２シェービングカッタの前記再研磨は、前記粗研削と前記スパークアウトの２工程に加えて、さらに前記粗研削と前記スパークアウトとの間に少なくとも１工程の研削工程を有することにより、高精度な歯形形成が要求されない一方で切れ味が重視される第１シェービングカッタの歯面を適切な状態へと再研磨することができる。

本発明によれば、被削歯車の歯面の粗仕上げ切削を行う第１シェービング工程と、その後の精密仕上げ切削を行う第２シェービング工程とに使用するシェービングカッタについて、例えば、同一のシェービングカッタを第１シェービングカッタ及び第２シェービングカッタとしてシェービング基準に基づき適切に使い分ける。従って、シェービングカッタを効率的に使用して、工具コストを可及的に抑制することができる。また、前記シェービング基準に基づいてシェービングカッタを使い分けることにより、各シェービング工程に適した切れ刃状態のシェービングカッタをそれぞれの工程に適切に適用することができ、生産効率や製品歯車の歯面精度を向上させることができる。

本実施の形態に係る歯車加工方法で加工する被削歯車の一例を示す斜視図である。 シェービング加工部の一部省略斜視図である。 シェービングカッタの加工歯を示す一部省略斜視図である。 被削歯車とシェービングカッタをそれぞれ噛み合いピッチ円筒上で周面に沿って展開した模式図である。 面取り加工部の一部省略斜視図である。 被削歯車とフレージングカッタをそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。 第１例に係る歯車加工装置の平面図である。 第２例に係る歯車加工装置の斜視図である。 第３例に係る歯車加工装置の平面図である。 本実施の形態に係る歯車加工方法を含む歯車加工工程の全体を説明するためのフローチャートである。 シェービング工程の手順を示すフローチャートである。 シェービングカッタのライフサイクルを説明するグラフである。 本実施の形態に係る歯車加工方法でのシェービングカッタの使用方法の説明図である。 図１４Ａは、外端面の中ほどが凸となったシェービングカッタの歯面形状の一例を示す説明図であり、図１４Ｂは、外端面の中ほどが略直線となったシェービングカッタの歯面形状の一例を示す説明図であり、図１４Ｃは、外端面の中ほどが凹となったシェービングカッタの歯面形状の一例を示す説明図である。 一般的な噛み合い条件について説明する説明図である。 図１６Ａは、第１シェービングカッタの再研磨工程の説明図であり、図１６Ｂは、第２シェービングカッタの再研磨工程の説明図である。

以下、本発明に係る歯車加工方法について実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施の形態に係る歯車加工方法は、ホブによる歯切り工程（粗歯切り工程）を終了した被削歯車に対して、少なくとも歯面のシェービング加工を２工程行って所定の歯車を製造する方法である。この歯車加工方法は、例えば、歯車加工装置１０ａ（図７参照）、１０ｂ（図８参照）、１０ｃ（図９参照）を用いて行われる。

歯車加工装置１０ａ〜１０ｃについて、先ず、被削歯車を第１シェービングカッタ（シェービングカッタ、プリシェービングカッタ）２０ａで加工する第１シェービング加工部１３ａ、及び、第２シェービングカッタ（シェービングカッタ）２０ｂで加工する第２シェービング加工部１３ｂについて説明する。第１シェービングカッタ２０ａは粗仕上げの歯面切削用であり、第２シェービングカッタ２０ｂは精密仕上げの歯面切削用である。なお、第１及び第２シェービング加工部１３ａ、１３ｂは、加工歯４４（図３参照）の状態等が多少異なる以外は実質的に同様な構成を適用可能であるため、以下では、第１シェービング加工部１３ａを代表的に説明し、第２シェービング加工部１３ｂの説明は適宜省略する。

図１に示すように、被削歯車１４は、例えば、はすば歯車であって、ホブにより素材から粗歯切りされた状態であり、第１及び第２シェービング加工部１３ａ、１３ｂで歯２６の歯面２８を切削することで所定の歯面精度に成形する。なお、本実施の形態に係る歯車加工方法で加工する被削歯車１４は、はすば歯車に限られず、平歯車等であってもよい。被削歯車１４は、例えば、車両用変速機の歯車である。第１及び第２シェービング加工部１３ａ、１３ｂを用いて当該歯車加工方法で加工した歯車は高精度であり、静粛性及び耐久性に優れ、車両用変速機に好適である。

図２は、第１シェービング加工部１３ａ（第２シェービング加工部１３ｂ）の一部省略斜視図である。

図２に示すように、第１シェービング加工部１３ａは、被削歯車１４を軸支するワーク支持部としての軸Ｊ１と、シェービング工具である第１シェービングカッタ２０ａと、該第１シェービングカッタ２０ａを軸支するカッタ支持部としての軸Ｊ３とを有する。軸Ｊ３は図示しない駆動源により回転可能である。軸Ｊ１は、被削歯車１４が第１シェービングカッタ２０ａに噛合することにより連れ回りする。

図３は、第１シェービングカッタ２０ａ（第２シェービングカッタ２０ｂ）の加工歯４４の拡大斜視図である。図４は、被削歯車１４の歯２６と、第１シェービングカッタ２０ａ（第２シェービングカッタ２０ｂ）の加工歯４４との相対的な位置関係を示すものであり、被削歯車１４と第１シェービングカッタ２０ａをそれぞれ噛み合いピッチ円筒上で周面に沿って展開した模式図である。

図３及び図４に示すように、第１シェービングカッタ２０ａの各加工歯４４の歯面には、切削刃として複数のセレーション４６が設けられている。セレーション４６は、歯幅方向に対して直角で、換言すれば歯底から歯先に向かう方向に延在している。

軸Ｊ３は、軸Ｊ１に設けられた被削歯車１４に対して第１シェービングカッタ２０ａを噛合させるように該第１シェービングカッタ２０ａを軸支する。軸Ｊ３は、第１シェービングカッタ２０ａを被削歯車１４に対して０でない軸交差角ψ２をもって噛合させる（図４参照）。軸交差角ψ２は、被削歯車１４の軸Ｊ１と第１シェービングカッタ２０ａの軸Ｊ３とのなす角度であり（図４参照）、被削歯車１４の種類にもよるが、例えば、４°〜２０°の範囲で設定されるとよい。

図４に示すように、第１シェービングカッタ２０ａが回転駆動されると、該第１シェービングカッタ２０ａは図４の上方向（矢印Ａ３方向）に回転し、被削歯車１４は角度ψ２だけ斜め方向（矢印Ａ１方向）に回転する。これにより、加工歯４４と歯２６とは、該歯２６の歯すじ方向で相対的にすべり運動をして、歯面２８がセレーション４６によって切削される。すなわち、加工歯４４は、図４中の矢印Ｃ１で示すように歯面２８に対して横方向に擦れるように当接し、歯２６は、図４中の矢印Ｃ２で示すように当接し、この結果、歯面２８がセレーション４６によって所定の精度に成形される。この切削は、歯面２８を成形するためのものであって、ホブ等による粗切削とは異なり、仕上げ切削に分類される。

第１シェービングカッタ２０ａ（第２シェービングカッタ２０ｂ）は、歯面２８の切削に繰り返し使用されるが、セレーション４６の切れ味を維持するために、該セレーション４６の外端面（歯面）４７（図３参照）を再研磨（切れ刃の再生）する必要があるが、詳細は後述する。

このような第１及び第２シェービング加工部１３ａ、１３ｂによるシェービング工程に先立ち、ホブにより素材から粗歯切りされた被削歯車１４について、歯２６の左右の端面角部３０、３１に対する面取り加工を行うこともできる。この面取り加工は、例えば、図５に示すような面取り加工部１２を用いて行われる。

図５に示すように、面取り加工部１２は、被削歯車１４を軸支するワーク支持部としての軸Ｊ１と、面取り工具であるフレージングカッタ１８と、該フレージングカッタ１８を軸支するカッタ支持部としての軸Ｊ２とを有する。軸Ｊ２は図示しない駆動源により回転可能である。軸Ｊ１は、被削歯車１４がフレージングカッタ１８に噛合することにより連れ回りする。

フレージングカッタ１８は、厚み方向の一方に面取り用の加工歯３２ａの一群を有するピースと、他方に面取り用の加工歯３２ｂの一群を有するピースとを備え、これらがボス３６に対して固定された、いわゆるスリーピース型の構造である。

軸Ｊ２は、軸Ｊ１に設けられた被削歯車１４に対してフレージングカッタ１８を噛合させるように該フレージングカッタ１８を軸支する。

図６は、被削歯車１４の歯２６と、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａ、３２ｂとの相対的な位置関係を示すものであり、被削歯車１４とフレージングカッタ１８をそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。

図６に示すように、軸Ｊ２は、フレージングカッタ１８を被削歯車１４に対して０でない軸交差角ψ１をもって噛合させ、且つフレージングカッタ１８の加工歯３２ａ、３２ｂが被削歯車１４の歯面２８に干渉しない角度に設けられている。軸交差角ψ１は、被削歯車１４の軸Ｊ１とフレージングカッタ１８の軸Ｊ２とのなす角度であり、例えば、５°〜８°の範囲で設定される。すなわち、図６から明らかなように、被削歯車１４とフレージングカッタ１８とは軸交差角ψ１を有して斜めに交わる。従って、フレージングカッタ１８が回転駆動されると、被削歯車１４は図６の右方向（矢印Ｄ１方向）に回転し、フレージングカッタ１８は角度ψ１だけ斜め方向（矢印Ｄ２方向）に回転する。

これにより、被削歯車１４の厚みに応じて離間する加工歯３２ａ、３２ｂが、左右の端面角部３０、３１に対して押圧及び押しつぶすことで面取りをすることができる。面取り加工を行うと、その後のシェービング工程を一層円滑に行うことができ、シェービングカッタの負担も軽減することができる。

次に、基本的には以上のように構成される第１シェービング加工部１３ａ及び第２シェービング加工部１３ｂを有する歯車加工装置１０ａ、１０ｂ及び１０ｃについて順に説明する。勿論、第１及び第２シェービング加工部１３ａ、１３ｂをそれぞれ別体の加工装置に設けた構成としてもよい。

図７に示すように、第１例に係る歯車加工装置１０ａは、複数の被削歯車１４の面取り加工と、第１及び第２シェービング加工とを同時に行うものである。歯車加工装置１０ａは、被削歯車１４を９０°毎に間欠回転させる送りテーブル１０１と、被削歯車１４に対してフレージングカッタ１８により面取り加工を行う第１ステージ１０２と、被削歯車１４に対して１回目のシェービング加工（以下、第１シェービング加工ともいう）を行う第２ステージ１０４と、被削歯車１４に対して２回目のシェービング加工（以下、第２シェービング加工ともいう）を行う第３ステージ１０６と、被削歯車１４の入れ換えを行う搬入搬出ステージ１０８とを有する。送りテーブル１０１は、例えば水平回転する。

送りテーブル１０１は、被削歯車１４を軸支可能な４つの回転軸（ワーク支持部）１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ及び１１０ｄを外周近傍に等間隔（９０°）に備え、それぞれが図示しないモータにより回転可能である。４つの回転軸１１０ａ〜１１０ｄは、４つのモータにより独立的に回転してもよいし、１つのモータで駆動力を分配して回転させてもよい。回転軸１１０ａ〜１１０ｄのうち搬入搬出ステージ１０８にあるものは、被削歯車１４の搬入搬出のために停止させ、対応するモータを停止させ又はクラッチを切っておく。

第１ステージ１０２には、被削歯車１４の端面角部３０、３１の面取り加工を行うための面取り加工部１２（図５参照）が設けられている。上記したように、面取り加工部１２はフレージングカッタ１８を有しており、該フレージングカッタ１８を軸交差角ψ１を有して被削歯車１４に噛合させる。該フレージングカッタ１８は送りテーブル１０１からみて径方向（切り込み方向）に進退可能であり、被削歯車１４の面取り加工をするときには該被削歯車１４に噛み合い、送りテーブル１０１を回転させるときには、外方に退避する。

第２ステージ１０４には、被削歯車１４の歯面２８の第１シェービング加工を行うための第１シェービング加工部１３ａ（図２参照）が設けられている。上記したように、第１シェービング加工部１３ａは第１シェービングカッタ２０ａを有しており、該第１シェービングカッタ２０ａを軸交差角ψ２を有して被削歯車１４に噛合させる。第１シェービングカッタ２０ａは送りテーブル１０１からみて径方向（切り込み方向）に進退可能であり、被削歯車１４の加工をするときには該被削歯車１４に噛み合い、送りテーブル１０１を回転させるときには、外方に退避する。第２ステージ１０４の第１シェービング加工は、粗仕上げに相当する。

第３ステージ１０６には、被削歯車１４の歯面２８の第２シェービング加工を行うための第２シェービング加工部１３ｂ（図２参照）が設けられている。上記したように、第２シェービング加工部１３ｂは第２シェービングカッタ２０ｂを有しており、該第２シェービングカッタ２０ｂを軸交差角ψ２を有して被削歯車１４に噛合させる。第２シェービングカッタ２０ｂは送りテーブル１０１からみて径方向（切り込み方向）に進退可能であり、被削歯車１４の加工をするときには該被削歯車１４に噛み合い、送りテーブル１０１を回転させるときには、外方に退避する。第３ステージ１０６の第２シェービング加工は、精密仕上げに相当する。

被削歯車１４を軸支する回転軸１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ及び１１０ｄは垂直となるように構成し、これに対して、第１ステージ１０２、第２ステージ１０４及び第３ステージ１０６の各工具は、軸交差角ψ１、ψ２を有するように斜めに設けるとよい。この角度は調整可能にするとよい。

第３ステージ１０６まで加工が終了した被削歯車１４は搬入搬出ステージ１０８に送られ、歯車加工装置１０ａから取り出されて後工程（例えば、熱処理加工）に送られる。

このような歯車加工装置１０ａによれば、１台の装置において、第１ステージ１０２（面取り工程）で面取り加工を行い、第２ステージ１０４（第１シェービング工程）及び第３ステージ１０６（第２シェービング工程）で第１及び第２シェービングカッタ２０ａ、２０ｂによる歯面２８のシェービング加工を行うことができ、効率的である。すなわち、面取り工程、第１シェービング工程及び第２シェービング工程の間で、被削歯車１４の装置間搬送が不要であり、しかも面取り工程と各シェービング工程が１台の装置にまとまり省スペースである。

また、ワーク支持部としての回転軸１１０ａ〜１１０ｄが、第１ステージ１０２、第２ステージ１０４、第３ステージ１０６及び搬入搬出ステージ１０８に応じて設けられているため、３つの被削歯車１４を第１ステージ１０２、第２ステージ１０４及び第３ステージ１０６により同時に加工をすることができる。

歯車加工装置１０ａでは、搬入搬出ステージ１０８を除いて３つの加工ステージを有するが、例えば、加工ステージの数を４つにして、第１ステージ１０２の前にホブ切りの加工ステージ（歯切り工程）を設ける等してもよい。

次に、第２例に係る歯車加工装置１０ｂについて説明する。この歯車加工装置１０ｂの説明では、横手方向をＸ方向、奥行き方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。

図８に示すように、歯車加工装置１０ｂは、ベース台２００に設けられた回転テーブル２０２と、該回転テーブル２０２上に設けられたワーク支持部２０４と、駆動盤２０６と、該駆動盤２０６に隣接して設けられた工具支持部２０８とを有する。図８では、歯車加工装置１０ｂの操作盤、潤滑装置、油圧源及びクーラント等の図示を省略している。

ワーク支持部２０４は、回転テーブル２０２上に設けられたＸスライドベース２１０と、該Ｘスライドベース２１０に対してＸ方向にスライドするＸスライダ２１２と、Ｘスライダ２１２上で被削歯車１４を左右から回転自在に支持するヘッドストック２１４及びテールストック２１６と、Ｙ方向奥に設けられ、被削歯車１４のばり取りを行うローラカッタユニット２２０とを有する。Ｘスライダ２１２は、Ｘモータ２１９の作用下にＸスライドベース２１０の長尺方向（ψ１（ψ２）＝０のときはＸ方向である。以下、簡略的にＸ方向ともいう。）に移動可能である。

スライドベース２１０にはベース回転モータ２２２が設けられており、該ベース回転モータ２２２の作用下に、スライドベース２１０は回転テーブル２０２に対して水平面内で回転をする。回転テーブル２０２に対してスライドベース２１０が回転をする機構は、例えばウォームホイール機構が用いられる。回転テーブル２０２にはスライドベース２１０の回転量を精密に計測するセンサ（例えばロータリエンコーダ）２２４が設けられており、該センサ２２４の信号に基づいてフルクローズド方式のフィードバックを行うことによりスライドベース２１０を正確に位置決め制御することができる。つまり、ベース回転モータ２２２の回転量に基づく間接的なフィードバック（いわゆるセミクローズド制御）ではなく、センサ２２４によりスライドベース２１０の回転量を直接的に検出するので、精密な制御が可能である。

回転テーブル２０２には、位置決め制御の終了したスライドベース２１０を固定する複数（例えば４台）のクランプ２２６が設けられている。クランプ２２６は、回転テーブル２０２の周囲に等間隔に設けられている（図８中では１台のみ示す）。スライドベース２１０の回転は軸交差角ψ１、ψ２に相当し、例えば±２０°程度の回転が可能に構成されている。基準状態の回転角度０°のときには、ψ１（ψ２）＝０°で、被削歯車１４の軸がＸ方向に一致するものとする。

ヘッドストック２１４は、Ｘ方向のサブスライダ２３０と、該サブスライダ２３０に対してＸ方向にスライド可能な軸支持ボックス２３２と、軸支持ボックス２３２を駆動するストックモータ２３４と、被削歯車１４の一方の側を支持する支持軸２３６とを有する。支持軸２３６は、前記の軸Ｊ１に相当する。テールストック２１６はヘッドストック２１４に対して基本的に左右対称構成であることから、テールストック２１６の構成要素と同符号を付して詳細な説明を省略する。ヘッドストック２１４とテールストック２１６は、Ｘ方向に移動する駆動力が異なり、ヘッドストック２１４の方が駆動力が大きく設定され、該ヘッドストック２１４により被削歯車１４のＸ方向位置が規定される。ヘッドストック２１４及びテールストック２１６は、被削歯車１４の着脱時に接近及び離間をする。ヘッドストック２１４及びテールストック２１６には被削歯車１４を回転させる駆動源は設けられていない。

ローラカッタユニット２２０は、Ｘ方向に並列した２枚のローラカッタ２２８と、これらのローラカッタ２２８を回転自在に支持するローラカッタ支持台２４０と、Ｙスライドベース２４２と、Ｙモータ２４４とを有する。Ｙモータ２４４は、Ｙスライドベース２４２に対してローラカッタ支持台２４０をＸスライドベース２１０の短尺方向（ψ１（ψ２）＝０のときはＹ方向である。以下、簡略的にＹ方向ともいう。）に進退させる。２枚のローラカッタ２２８の間隔は、被削歯車１４の歯幅に合うように調整されており、被削歯車１４に当ててばりを除去することができる。ローラカッタユニット２２０にはローラカッタ２２８を回転させる駆動源は設けられてなく、該ローラカッタ２２８は被削歯車１４に当接して連れ回りしながらばりを除去する。ローラカッタユニット２２０はスライドベース２１０に設けられている。

次に、工具支持部２０８は、Ｚスライドベース２５０と、該Ｚスライドベース２５０に対してＺ方向に昇降する工具支持機構ボックス２５２と、工具支持機構ボックス２５２に対して間欠回転するターレット機構２５４とを有する。

Ｚスライドベース２５０は、駆動盤２０６に隣接して設けられてＺ方向に延在しており、工具支持機構ボックス２５２をＺ方向に昇降自在に保持する。Ｚスライドベース２５０の上部には、工具支持機構ボックス２５２を昇降させるＺモータ２５６が設けられている。

工具支持機構ボックス２５２は、ターレット機構２５４を６０°毎に間欠回転させるインデックスモータ２５８と、スピンドルモータ２６０とを備え、相当程度の重量を有する。工具支持機構ボックス２５２は、さらに図示しない位置決めピン機構及びクラッチ機構を有する。位置決めピン機構により、ターレット機構２５４を正確に位置決めすることができる。クラッチ機構によりターレット機構２５４に対する動力伝達を制御することができる。

ターレット機構２５４は、側面視で六角形であり、インデックスモータ２５８の作用下にＹＺ平面内で６０°毎の回転をする。ターレット機構２５４における六角形の各頂部近傍には、順に第１アーム２６２ａ、第２アーム２６２ｂ、第３アーム２６２ｃ、第４アーム２６２ｄ、第５アーム２６２ｅ及び第６アーム２６２ｆがそれぞれＸ方向を指向して設けられている。これらのアーム２６２ａ〜２６２ｆはフレージングカッタ１８、第１及び第２シェービングカッタ２０ａ、２０ｂ等の各種工具が着脱可能となっている。

ターレット機構２５４は、６つのアーム２６２ａ〜２６２ｆのうち最も下方のものが被削歯車１４のちょうど上方に配置されるように構成されている。６つのアーム２６２ａ〜２６２ｆは等間隔（６０°）に配置され、被削歯車１４に対向するように下方に配置されたいずれか１つのアームに設けられた工具が、所定のクラッチ機構を介してスピンドルモータ２６０により回転可能である。ターレット機構２５４には図示しない歯面検出センサが設けられており、該歯面検出センサの信号に基づいて工具を被削歯車１４に対して自動的に噛合させることができる。

第１アーム２６２ａは、被削歯車１４に対してフレージングカッタ１８により面取り加工を行うものであり、ワーク支持部２０４の支持軸２３６（軸Ｊ１）が、回転テーブル２０２の旋回によって軸交差角ψ１を有することから、第１アーム２６２ａ（軸Ｊ２）と支持軸２３６により面取り加工部１２（図５参照）が形成される。

第１アーム２６２ａによる面取り加工をしているときに、Ｙモータ２４４の作用下に２枚のローラカッタ２２８を被削歯車１４の両端部に押し当てることにより、該両端部のばりを除去することができる。つまり、ターレット機構２５４とローラカッタユニット２２０とは、被削歯車１４に対して異なる方向（Ｚ方向とＹ方向）からそれぞれ接近して、面取り加工とばりとり加工とを同時に行うことが可能であり、加工時間を短縮することができる。ばり取り加工後は、ローラカッタ２２８を元の位置に戻しておく。

第３アーム２６２ｃは、被削歯車１４に対して第１シェービングカッタ２０ａにより第１シェービング加工をするものである。第５アーム２６２ｅは、被削歯車１４に対して第２シェービングカッタ２０ｂにより第２シェービング加工をするものである。ここで、ワーク支持部２０４の支持軸２３６（軸Ｊ１）が、回転テーブル２０２の旋回によって軸交差角ψ２を有することから、第３アーム２６２ｃ（軸Ｊ３）と支持軸２３６により第１シェービング加工部１３ａ（図２参照）が形成され、第５アーム２６２ｅ（軸Ｊ３）と支持軸２３６により第２シェービング加工部１３ｂが形成される（図２参照）。

第２アーム２６２ｂ、第４アーム２６２ｄ及び第６アーム２６２ｆは予備であるが、例えば、上記したフレージングカッタ１８、第１及び第２シェービングカッタ２０ａ、２０ｂの予備を設けておくこともできるし、歯切り加工用のホブを設けておくこともできる。

このように工具を３つ用いる場合には予備を１つおきとすることによりターレット機構２５４のバランスがよくなる。工具を２つ用いる場合には対向する位置に工具を設け、他を予備とするとよい。

ターレット機構２５４によれば、その回転により順に第１アーム２６２ａ、第３アーム２６２ｃ及び第５アーム２６２ｅがワーク支持部２０４の被削歯車１４と対面する位置に移動し、該被削歯車１４を加工することができる。つまり、ターレット機構２５４の各工具は、Ｚモータ２５６の作用下に昇降可能であることから、被削歯車１４の面取り加工や第１及び第２シェービング加工をするときには下降して該被削歯車１４に噛み合い、ターレット機構２５４を回転させるときには上昇して退避する。

被削歯車１４の加工をするときには、該被削歯車１４はターレット機構２５４の工具が噛合することにより連れ回りで回転する。従って、被削歯車１４を回転させる駆動源は不要であり、構成が簡便である。ターレット機構２５４に接続される各工具は被削歯車１４と比較して大きいことから、イナーシャも大きく、必然的にスピンドルモータ２６０もある程度大型である。このような大きいスピンドルモータ２６０を用いることにより、工具を介して被削歯車１４を加減速する時間を短くすることができる。つまり、被削歯車１４はイナーシャが比較的小さいことから、工具に容易に追従して加減速するからであって、加工時間の短縮が可能となる。

歯車加工装置１０ｂでは、駆動箇所に応じて油圧駆動、空圧駆動及び電動を使い分けている。Ｘモータ２１９、ベース回転モータ２２２、Ｙモータ２４４及びＺモータ２５６に係る各軸はＮＣ制御で精密に位置決めされる。

被削歯車１４の加工をするときには、工具支持機構ボックス２５２及びターレット機構２５４の重量は被削歯車１４に加わる。これらの工具支持機構ボックス２５２及びターレット機構２５４の重量は相当程度の重量を有しており、Ｚモータ２５６が過度に大きい力を発生させなくても（例えば、Ｚモータ２５６の電流が０であっても）被削歯車１４に対して十分な荷重を効率的に加えることができる。これにより、被削歯車１４を適度に押しながらの加工が可能となり、加工時の被削歯車１４のぶれや偏心を防止でき、安定した加工をすることができる。

このように構成される歯車加工装置１０ｂ（ターレット機構２５４）によれば、１台の装置において、第１アーム２６２ａでフレージングカッタ１８による面取り加工を行い、第３アーム２６２ｃ及び第５アーム２６２ｅで第１及び第２シェービングカッタ２０ａ、２０ｂによる歯面２８の第１及び第２シェービング加工を連続して行うことができ、効率的である。

また、ワーク支持部２０４は、各アーム２６２ａ〜２６２ｆに対して向きを調整する回転テーブル２０２に設けられていていることから被削歯車１４に応じた適切な軸交差角ψ１（ψ２）を設定することができる。これにより、ターレット機構２５４の各アーム２６２ａ〜２６２ｆは、ワーク支持部２０４の軸Ｊ１に対して軸交差角ψ１（ψ２）を有する状態になる。つまり、ターレット機構２５４自体が軸Ｊ１に対して相対的に斜めになることから、フレージングカッタ１８、並びに、第１及び第２シェービングカッタ２０ａ、２０ｂのいずれも被削歯車１４に対して容易に軸交差角ψ１（ψ２）をもって噛合させることができる。勿論、軸交差角ψ１と軸交差角ψ２を同一角度に設定する場合には、加工工程毎の個別の角度調整が不要で、より簡便な構成とすることができる。

歯車加工装置１０ｂでは、Ｘモータ２１９及びＺモータ２５６の同時協調的動作により、被削歯車１４に対して種々の歯面を形成することも可能である。

図９に示すように、第３例に係る歯車加工装置１０ｃは、面取り加工及び第１シェービング加工で使用されるターレット機構２５４と、第２シェービング加工及び被削歯車１４の入れ換えで使用される送りテーブル１７０とを有する。送りテーブル１７０は、前記送りテーブル１０１（図７参照）と同様に回転可能であり、複数（図９では４台）のワーク支持部１７２が等間隔（９０°間隔）で設けられている。

歯車加工装置１０ｃでは、送りテーブル１７０を回転させ、各ワーク支持部１７２を移動させて各工程を実施する。すなわち、歯車加工装置１０ｃは、被削歯車１４に対し、ターレット機構２５４により面取り加工及び第１シェービング加工を行う第１ステージ１６３と、ターレット機構２５４の次工程側に配置された第２シェービングカッタ２０ｂを駆動して第２シェービング加工を行う第２ステージ１６４と、被削歯車１４の搬出及び搬入をそれぞれ行う第３ステージ１６８及び第４ステージ１６９とを有する。ワーク支持部１７２は、テーブル１７０上の傾動機構１７４の回転により軸交差角ψ１（ψ２）を調整可能にしてもよい。

このような歯車加工装置１０ｃによれば、第１ステージ１６３で所定の被削歯車１４に面取り工程及び第１シェービング工程を連続して行っている間、同時に、第２ステージ１６４で第１ステージ１６３を経た他の被削歯車１４に第２シェービング工程を行うことができ、その間、第３ステージ１６８及び第４ステージ１６９でそれぞれ被削歯車１４の搬出及び搬入を行うことができる。すなわち、最も長い加工時間を必要とする第２シェービング工程を行っている間に、面取り工程及び第１シェービング工程を行うことができる。換言すれば、比較的短時間で実施可能な面取り工程後の無駄な待ち時間（遊休時間）に第１シェービング工程を行うことができ、しかも、面取り工程及び第１シェービング工程を行っている間に第２シェービング工程を行うことができ、効率的である。

次に、本実施の形態に係る歯車加工方法について説明する。

先ず、図１０のフローチャートを参照しながら、素材を歯切りして被削歯車１４を成形するとともに、本実施の形態に係る歯車加工方法によって歯面２８の成形を行った後、熱処理等を行う場合について説明する。

図１０のステップＳ１０１において、素材に対してホブ等による歯切りを行う（歯切り工程）。この歯切りにより被削歯車１４の歯２６の概略形状が形成される。

ステップＳ１０２において、面取り加工部１２による被削歯車１４の面取り加工を行う（面取り工程）。上記のように、面取り加工部１２ではフレージングカッタ１８が被削歯車１４に対して軸交差角ψ１を有して噛合して面取りをする。このため、被削歯車１４の端面角部３０、３１に対して押し潰して面取りをするだけでなく、押し潰しによる余肉の盛り上がりの発生を抑制することができ、次工程の第１シェービング工程や第２シェービング工程での切削が容易且つ高精度となる。このステップＳ１０２や以降のステップＳ１０３、Ｓ１０４は、例えば、歯車加工装置１０ａ〜１０ｃを用いて行われる。

ステップＳ１０３において、第１シェービング加工部１３ａによる被削歯車１４の第１シェービング加工を行う（第１シェービング工程）。上記のように、第１シェービング加工部１３ａでは第１シェービングカッタ２０ａが被削歯車１４に対して軸交差角ψ２を有して噛合してシェービング加工をし、所定の取り代まで歯面を粗仕上げ切削する歯面成形を行う。

図１１に示すように、このような第１シェービング工程では、先ず、ステップＳ１１１において、第１シェービングカッタ２０ａを被削歯車１４との噛合位置を加工原点として切削開始位置まで切り込み方向に早送りで前進させるアプローチ工程を行う。前記切り込み方向は、例えば、歯車加工装置１０ａでは送りテーブル１０１からみて径方向であり、歯車加工装置１０ｂでは、ターレット機構２５４からみて径方向であり、つまり第１シェービングカッタ２０ａと被削歯車１４とが径方向で互いに近づく方向である。

ステップＳ１１２では、第１シェービングカッタ２０ａを前記切削開始位置から切込完了位置まで所定の加工速度で前進させながら歯面２８を切削する切削工程を行う。

ステップＳ１１３では、第１シェービングカッタ２０ａの切り込み方向での位置を前記切込完了位置に保持した状態で回転させてスパークアウトをする第１スパークアウト工程を行う。この第１スパークアウト工程は、切削を終えた第１シェービングカッタ２０ａの切り込み方向への送りを停止させ、その停止位置で、該第１シェービングカッタ２０ａを所定時間回転させる、いわゆるスパークアウトを実施して、当該第１シェービング工程での歯面の削り残しをなくす。

ステップＳ１１４では、第１シェービングカッタ２０ａを前記切込完了位置から所定の離脱位置まで後退させるバックムーブメント工程を行う。該バックムーブメント工程は、第１シェービングカッタ２０ａによる切削時に発生した被削歯車１４の弾性変形を除去するためである。

ステップＳ１１５では、第１シェービングカッタ２０ａの切り込み方向での位置を前記離脱位置に保持した状態で回転させてスパークアウトをする第２スパークアウト工程を行う。この第２スパークアウト工程は、上記第１スパークアウト工程と略同様であるが、その回転数や回転方向は適宜変更可能である。

ステップＳ１１６では、第１シェービングカッタ２０ａを前記離脱位置から前記噛合位置まで早戻しで後退させる逆アプローチ工程を行う。以上によって、第１シェービング工程（図１０のステップＳ１０３参照）が完了する。

次に、図１０のステップＳ１０４において、第２シェービング加工部１３ｂによる被削歯車１４の第２シェービング加工を行う（第２シェービング工程）。この第２シェービング工程においても、第２シェービングカッタ２０ｂを使用して図１１に示す第１シェービング工程と略同様なシェービング加工を行うとよい。第２シェービング工程は、被削歯車１４の歯面２８を目標仕上げ歯面まで仕上げる精密仕上げに相当する。このため、切込速度やスパークアウトに関する設定を適宜最適に変更することで、一層精密な成形と削り残しの回避とを実現する。

ステップＳ１０５において、被削歯車１４の熱処理による浸炭及び焼入を行う（熱処理工程）。これにより被削歯車１４は硬度が高くなる。

ステップＳ１０６において、被削歯車１４の歯車研削加工を行う（歯車研削工程）。歯車研削加工は、被削歯車１４に対して螺旋条を有する砥石（図示せず）を噛合させながら同期回転させ、歯２６の歯面２８を仕上げる加工である。この時点では、熱処理によって被削歯車１４は相当に硬くなっているが、面取り工程において面取りがなされるとともに盛り上がり部の発生が抑制されていることから、砥石に過度な負荷がかかることがない。

ステップＳ１０７において、被削歯車１４のギアホーニング加工を行う（ホーニング工程）。ギアホーニング加工は、内歯砥石（図示せず）に対して被削歯車１４を噛合させながら回転をして、歯２６の歯面２８をさらに高精度に仕上げる加工である。

なお、熱処理後の歯面仕上げ工程は、歯車研削加工及びギアホーニング加工に限られず、例えば、仕上げホブ工程及びリーマ工程等で、歯面を仕上げることのできる工程のうちのいずれか１つ以上を条件に応じて選択すればよい。また上記実施の形態では、明記した工程以外にも、必要に応じて端面切削工程、内径ホーニング工程等を行ってもよいことは勿論である。

上記ステップＳ１０２、Ｓ１０５〜Ｓ１０７での各工程は、製品である加工後の被削歯車１４の要求品質や種類等によっては、省略することもできる。本実施の形態に係る歯車加工方法では、素材から歯切りされた被削歯車１４に対して、第１シェービング工程（ステップＳ１０３）及び第２シェービング工程（ステップＳ１０４）を行うことにより、ステップＳ１０２及びＳ１０５〜Ｓ１０７での各工程を省略しても、製品歯車の要求精度等によっては十分な精度を持つ歯車を製造することができるからである。

次に、本実施の形態に係る歯車加工方法を構成する第１及び第２シェービング工程について、使用するシェービングカッタとの関係で詳細に説明する。

第１シェービング工程は、上記したように歯面２８の粗仕上げ切削を行う工程であり、第２シェービング工程は、歯面２８の精密仕上げ切削を行う工程である。従って、それぞれのシェービング工程で要求される歯面成形の精度は異なり、換言すれば、第１シェービング工程では歯面２８を単に所定の取り代（切削代）まで切削できればよく歯形転写の精度等をほとんど考慮する必要がない。

そこで、本実施の形態に係る歯車加工方法は、第１シェービング工程に用いる第１シェービングカッタ２０ａと、第２シェービング工程に用いる第２シェービングカッタ２０ｂとに、同一のシェービングカッタを使用し、これを切削刃（セレーション４６）の状態に応じて使い分けることで、工具コストの削減と効率向上を達成するものである。

図１２及び図１３を参照して、シェービング工程を１工程のみで行う一般的なシェービング工程に用いられるシェービングカッタのライフサイクルと、本実施の形態に係る歯車加工方法で行う２工程のシェービング工程で用いられるシェービングカッタのライフサイクルにつき、比較検討して説明する。

図１２は、シェービングカッタのライフサイクルを説明するグラフであり、縦軸は、被削歯車１４の加工数（個数）を示し、横軸は、シェービングカッタのセレーション４６の高さｈ（図３参照）の変化を示す（ｈ０＞ｈ１＞ｈ２＞ｈ３＞ｈ４＞ｈ５）。なお、セレーション４６の再研磨を所定の取り代（例えば、１回あたり０．０４ｍｍ）で行うと、図１２の横軸は、実質的にセレーション４６の再研磨回数を示すことになる。また、図１３は、本実施の形態に係る歯車加工方法でのシェービングカッタの使用方法の説明図である。

先ず、一般的な１工程のみのシェービング工程でのシェービングカッタの使用方法を説明する。

図１２において、この一般的なシェービング工程では、先ず、切削刃であるセレーション４６の高さｈ（図３参照）が、未使用（新品。いわゆる納入時）の状態（セミグランド研削状態）での高さｈ０から高さｈ１までの間（図１２及び図１３の領域Ｈ１）、刃付けのための研削をする工程を実施する。例えば、未使用時のセレーション４６の高さｈが０．６ｍｍの場合には、０．０８ｍｍ削減されるまで外端面４７を研削する（図１３の領域Ｈ１参照）。

この刃付け研削によって、セレーション４６の高さｈが、図１２の高さｈ１に到達して上記のように刃付け研削が完了すると、次に、当該シェービングカッタは、図１２の高さｈ１から高さｈ４までの間（図１２及び図１３の領域Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４）、つまり高さｈ１から高さｈ４まで繰り返し再研磨を施されながらシェービング工程に使用される。

その間、当該シェービングカッタは、例えば、被削歯車１４の歯面２８の精度が所定範囲で維持されている間は、再研磨されることなくシェービング加工に用いられ、歯面２８の精度が所定範囲外になった際、再研磨を施され、その切れ味を維持しながらシェービング加工に使用される。このようなシェービングカッタの再研磨は、セレーション４６の切れ刃の磨耗を取り除き、適切な刃付けをするために行うものである。

例えば、図１２において、セレーション４６が高さｈ１であるシェービングカッタは、７００個程度の被削歯車１４へのシェービング加工に用いられた後、再研磨されて、つまりセレーション４６が削減されて、高さｈ１から高さｈ１１となる。次に、このシェービングカッタは、高さｈ１１の状態で、例えば８００個程度の被削歯車１４へのシェービング加工に用いられた後、再び再研磨されて高さｈ１２となり、該高さｈ１２の状態で、例えば９００個程度の被削歯車１４へのシェービング加工に用いられた後、再び再研磨され、以降はこのような手順が繰り返されながらシェービング加工に使用される。

そして、セレーション４６が高さｈ４より低くなり（図１２及び図１３の領域Ｈ０参照）、例えば目視等によりセレーション４６の確認が困難になると、当該シェービングカッタは正常な使用が不可能と判断されて、新たなシェービングカッタに交換される。なお、上記特許文献１に記載の従来技術では、このような領域Ｈ０に入ったシェービングカッタを第１シェービングカッタ２０ａとして再利用することを提案していると考えられる。

この場合、図１２に示すように、セレーション４６の高さｈが、高さｈ１から高さｈ２までの領域Ｈ２、及び、高さｈ３から高さｈ４までの領域Ｈ４では、その寿命の変化（つまり、セレーション４６の再研磨を必要とするまでの一度で加工可能な加工数。図１２のグラフの傾き）が著しく変化している。すなわち、これら領域Ｈ２、Ｈ４は、シェービングカッタの寿命が安定しない不安定領域と言える。この場合、シェービングカッタの歯面形状は、領域Ｈ２では、側面視で外端面４７の中ほどが凸となった歯形であり（図１４Ａ参照）、領域Ｈ４では、外端面４７の中ほどが凹となった歯形である（図１４Ｃ参照）。

一方、図１２の高さｈ２から高さｈ３までの領域Ｈ３では、その寿命の変化は少なく、つまり安定して多くの加工数をこなすことができる当該領域Ｈ３は安定領域と言える。この場合、その歯面形状は、外端面４７の中ほどが略直線となり、高精度に安定したシェービング加工を行うことができる歯形である（図１４Ｂ参照）。

このように、前記不安定領域（領域Ｈ２、Ｈ４）では、シェービングカッタの寿命が安定しないことから、当然、被削歯車１４の歯面精度も安定させることが難しく、所望の歯面精度を持たない不良な歯面成形が行われる可能性があり、歩留まりの低下を惹起する。一方、前記安定領域（領域Ｈ３）では、安定して高精度な切削を行うことができる。換言すれば、上記特許文献１に記載の従来技術では、前記不安定領域にあるシェービングカッタも全て第２シェービング工程に使用しているものと考えられる。

このような一般的な方法に対して、次に、本実施の形態に係る歯車加工方法でのシェービングカッタの使用方法の一例を説明する。本実施の形態に係る歯車加工方法は、上記したように、歯面精度がほとんど要求されない粗仕上げである第１シェービング工程を行った後、所定の歯面精度で切削を行う精密仕上げである第２シェービング工程を実施する。

当該方法では、先ず、未使用（新品）のシェービングカッタ（領域Ｈ１）を、初期の刃付け研削工程を施さず、又は刃欠け等を防止するための若干の刃付け研削のみを施しただけで、第１シェービングカッタ２０ａとして第１シェービング工程に使用する。これにより、前記刃付け研削工程を省略し、又は大幅に短縮して、未使用のシェービングカッタをすぐに第１シェービングカッタ２０ａとして使用することができる。同時に、このような第１シェービングカッタ２０ａは、第１シェービング加工に使用されることで、セレーション４６に適切な刃付けがなされる。その際、第１シェービングカッタ２０ａの歯面形状は、外端面４７の中ほどが凸となった歯形となる（図１４Ａ参照）。この領域Ｈ１の間もカッタ歯面の再研磨が行われる。

このようにして、領域Ｈ１で第１シェービング工程に使用され、刃付けがなされた第１シェービングカッタ２０ａは、前記不安定領域（領域Ｈ２）に至り、繰り返し再研磨を施されつつ、さらに第１シェービング工程に使用される（図１３参照）。その後、当該第１シェービングカッタ２０ａは、不安定領域である領域Ｈ２を越えて高さｈ２となり（図１２参照）、寿命の安定する安定領域に至る。

安定領域（図１２の高さｈ２）に到達した第１シェービングカッタ２０ａは、外端面４７の中ほどが略直線となり、高精度なシェービング加工に好適な歯形であることから（図１４Ｂ参照）、繰り返し再研磨を施されつつ、第２シェービングカッタ２０ｂとして第２シェービング工程に転用される。

すなわち、本実施の形態によれば、第１シェービング工程に用いられ、工具寿命が安定し且つ高精度な歯形形成が可能となった安定領域（領域Ｈ３参照）に到達した第１シェービングカッタ２０ａを、第２シェービングカッタ２０ｂとして第２シェービング工程に使用する。これにより、第２シェービング工程では、極めて高精度な歯面切削を安定して行うことができる。

第２シェービング工程に使用され、安定領域を越えて高さｈ３となり、後半の不安定領域（領域Ｈ４）に至った第２シェービングカッタ２０ｂは、外端面４７の中ほどが凹となった歯形となり（図１４Ｃ参照）、当該不安定領域（領域Ｈ４）において、再び第１シェービングカッタ２０ａとして、繰り返し再研磨を施されつつ第１シェービング工程に使用される（図１３参照）。

その後、第１シェービング工程では、前記不安定領域（領域Ｈ４）を越えて、セレーション４６が消耗状態と判定される高さｈ４に到達する（領域Ｈ０）。この際、本実施の形態では、領域Ｈ０に至った第１シェービングカッタ２０ａについても、該領域Ｈ０の前半の一部（領域Ｈ０１）を第１シェービングカッタ２０ａとして使用し続ける。消耗領域と言っても、第１シェービングカッタ２０ａとしては十分に使用可能な状態も含むからである。そして、最終的に領域Ｈ０２（図１２及び図１３参照）に至った第１シェービングカッタ２０ａは、使用不可能と判断し、新たなシェービングカッタと交換される。

この場合、前記安定領域（図１２及び図１３の領域Ｈ３）と、不安定領域（図１２及び図１３の領域Ｈ２、Ｈ４）との間の判定は、例えば、セレーション４６の高さｈを直接的に測定等する方法以外にも、各種方法で行うことができる。

そこで、本実施の形態では、シェービングカッタの第１シェービングカッタ２０ａ及び第２シェービングカッタ２０ｂとしての使い分けの判定を、以下で説明するシェービング基準に基づき判定する。このシェービング基準とは、新品のシェービングカッタを第１シェービングカッタ２０ａとして使用してから第２シェービングカッタ２０ｂに切り替える際の基準、第２シェービングカッタ２０ｂとして使用してから再び第１シェービングカッタ２０ａに切り替える際の基準、及び、第２シェービングカッタ２０ｂから第１シェービングカッタ２０ａとして使用した第１シェービングカッタ２０ａの使用終了時の基準を示すものである。

第１に、前記シェービング基準として、噛合い圧力角α（図１５参照）を用いる方法を例示する。

図１５に示すように、第１及び第２シェービングカッタ２０ａ、２０ｂは歯車の一種であり、噛合いする一方の歯車であるシェービングカッタ（２０ａ、２０ｂ）と、他方の歯車である被削歯車１４とは、それぞれの基礎円１２４、１２６及び所定のモジュール値に基づいて一般に設計・製作される。すなわち、公知の歯車と同様に、シェービングカッタ（２０ａ、２０ｂ）及び被削歯車１４の中心点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ中心線１２７と、基礎円１２４と基礎円１２６の接線である作用線１２８への前記中心点Ｐ１、Ｐ２からの垂線との間の角度が噛合い圧力角αとなる。

この噛合い圧力角αは、セレーション４６の高さｈが変化することにより変化し、その結果、該噛合い圧力角αが所定範囲内である場合、例えば、２０．７°〜１９．３°の間では、セレーション４６の外端面４７が略直線となり（図１４Ｂ参照）、被削歯車１４に高精度で歯形を転写することができる。

従って、噛合い圧力角αが所定範囲内（適正噛合い圧力角範囲内）にある場合には、シェービングカッタはシェービング基準内であり、前記安定領域（領域Ｈ３）にあると判定し、第２シェービングカッタ２０ｂとして第２シェービング工程に用い、噛合い圧力角αが所定範囲外（適正噛合い圧力角範囲外）である場合には、シェービングカッタはシェービング基準外であり、前記不安定領域（領域Ｈ２、Ｈ４）にあると判定し、第１シェービングカッタ２０ａとして第１シェービング工程に用いるとよい。さらに、第２シェービングカッタ２０ｂから切り替えられた第１シェービングカッタ２０ａの噛合い圧力角αが所定の終了基準に達した場合には、使用不能領域（領域Ｈ０２）にあると判定し、その使用を終了するとよい。なお、噛合い圧力角αの判断は、直接的に測定する以外にも、例えば、切削後の被削歯車１４の歯面形状の定期的な抜き打ち検査等を行い、該歯面形状が、シェービングカッタが所定の適正噛合い圧力角範囲内にある場合の歯形形状の寸法範囲内にあるか否かを測定することや、再研磨回数をカウントし、このカウント値を噛合い圧力角αを予め測定し取得しておいた再研磨回数と噛合い圧力角αとの関係を示すグラフやテーブルに当てはめる等によっても判断することができる。

第２に、前記シェービング基準として、シェービングカッタの歯面切削幅を用いる方法を例示する。

先ず、新品のシェービングカッタを第１シェービングカッタ２０ａとして使用しながら適宜歯面の再研磨を行い、その歯面切削幅、つまりセレーション４６の高さｈ（図４参照）の取り代が、例えば、０．０８ｍｍとなった際に前記シェービング基準に達した（シェービング基準外の領域Ｈ１、Ｈ２からシェービング基準内の領域Ｈ３となった）ものとして、第２シェービングカッタ２０ｂとしての使用に切り替える。

続いて、第２シェービングカッタ２０ｂとして使用しながら適宜歯面の再研磨を行い、その歯面切削幅が、例えば、０．４ｍｍ（ここまでの合計では０．４８ｍｍ切削）となった際に、前記シェービング基準に達した（シェービング基準内の領域Ｈ３からシェービング基準外の領域Ｈ４となった）ものとして、再び第１シェービングカッタ２０ａとしての使用に切り替える。

次いで、第２シェービングカッタ２０ｂから切り替えられた第１シェービングカッタ２０ａについても適宜歯面の再研磨を行いながら使用して、その歯面切削幅が、例えば、０．１２ｍｍ（ここまでの合計では０．６ｍｍ切削）となった際に、前記シェービング基準（領域Ｈ０２）に達したものとして、その使用を終了する。

第３に、前記シェービング基準として、シェービングカッタの歯面の再研磨回数を用いる方法を例示する。

先ず、新品のシェービングカッタを第１シェービングカッタ２０ａとして使用しながら適宜歯面の再研磨を行い、その再研磨回数が、例えば、２回となった際に前記シェービング基準に達した（シェービング基準外の領域Ｈ１、Ｈ２からシェービング基準内の領域Ｈ３となった）ものとして、第２シェービングカッタ２０ｂとしての使用に切り替える。

続いて、第２シェービングカッタ２０ｂとして使用しながら適宜歯面の再研磨を行い、その再研磨回数が、例えば、２０回（ここまでの合計では２２回再研磨）となった際に、前記シェービング基準に達した（シェービング基準内の領域Ｈ３からシェービング基準外の領域Ｈ４となった）ものとして、再び第１シェービングカッタ２０ａとしての使用に切り替える。

次いで、第２シェービングカッタ２０ｂから切り替えられた第１シェービングカッタ２０ａについても適宜歯面の再研磨を行いながら使用して、その再研磨回数が、例えば、３回（ここまでの合計では２５回再研磨）となった際に、前記シェービング基準（領域Ｈ０２）に達したものとして、その使用を終了する。

第４に、前記シェービング基準として、シェービングカッタの被削歯車１４の加工数を用いる方法を例示する。

先ず、新品のシェービングカッタを第１シェービングカッタ２０ａとして使用し、その加工数（被削歯車１４の加工個数）が、例えば、６０００個となった際に前記シェービング基準に達した（シェービング基準外の領域Ｈ１、Ｈ２からシェービング基準内の領域Ｈ３となった）ものとして、第２シェービングカッタ２０ｂとしての使用に切り替える。

続いて、第２シェービングカッタ２０ｂとして使用し、その加工数が、例えば、３４０００個（ここまでの合計では４００００個加工）となった際に、前記シェービング基準に達した（シェービング基準内の領域Ｈ３からシェービング基準外の領域Ｈ４となった）ものとして、再び第１シェービングカッタ２０ａとしての使用に切り替える。

次いで、第２シェービングカッタ２０ｂから切り替えられた第１シェービングカッタ２０ａでは、その加工数が、例えば、９０００個（ここまでの合計では４９０００個加工）となった際に、前記シェービング基準（領域Ｈ０２）に達したものとして、その使用を終了する。

なお、シェービングカッタの使い分けの基準を示す前記シェービング基準としては、上記の第１〜第４で説明した基準（噛合い圧力角、歯面切削幅、再研磨回数及び加工数）以外であっても勿論よく、要は、作業者等が客観的に判断可能なものとして数値化でき、第１シェービングカッタと第２シェービングカッタとを適切に使い分けできるものであればよい。

以上のように、本実施の形態では、同一のシェービングカッタについて、通常、刃付け研削が施される未使用からの刃付け領域（領域Ｈ１）と、工具寿命が安定しない前半の不安定領域（領域Ｈ２）とを第１シェービングカッタ２０ａとして第１シェービング工程に使用する。次いで、前記シェービング基準に基づき、第１シェービングカッタ２０ａとして使用したカッタを第２シェービングカッタ２０ｂとして再利用し、第２シェービング工程に使用する。その後、前記シェービング基準に基づき、第２シェービングカッタ２０ｂとして使用したカッタが前記不安定領域（領域Ｈ４）に達すると、再び第１シェービングカッタ２０ａとして再利用し、第１シェービング工程に使用すると共に、消耗状態にある領域の一部（領域Ｈ０１）についても第１シェービングカッタ２０ａとして使用した後、その使用を終了する。

従って、本実施の形態に係る歯車加工方法によれば、精密仕上げである第２シェービング工程では、高い精度と安定した品質が想定される前記安定領域にある第２シェービングカッタ２０ｂを用いるため、製品品質を一層向上させ且つ安定させることができる。さらに、粗仕上げである第１シェービング工程では、第２シェービング工程に適さない領域にあるものを第１シェービングカッタ２０ａとして用いるため、工具コストの削減と効率化が可能となる。すなわち、第１シェービングカッタ２０ａには、粗仕上げ切削用としての切れ味が重視されることから、歯形転写の精度はほとんど要求されず、前記領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ４、Ｈ０１にあるものでも十分に使用することができる。なお、領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ４、Ｈ０１のうち、一部の領域又は全ての領域にあるシェービングカッタを第１シェービングカッタ２０ａとして用いるか否かは、要求される歯車の精度やタクトタイム等を考慮して適宜設定すればよい。

また、シェービング工程を２工程で行うことにより、比較的時間のかかる第２シェービング工程中に、面取り工程や第１シェービング工程を行うことができる。これにより、歯車加工工程全体としての工程編成率を向上させることができると共に、同一の加工ライン上で被削歯車の各工程を行うため、製品品質を一層安定させることができる。

さらに、同一のシェービングカッタを適切に使い分け、第２シェービング工程の前に第１シェービング工程で歯面の粗仕上げを行い、歯面を所定の取り代で切削しておくことができることから、精密仕上げを担当する第２シェービングカッタ２０ｂでの切削精度を一層向上させることができると共に、当該第２シェービングカッタ２０ｂとしての工具寿命を延ばすことができる。

第１シェービング工程の前工程として、前記面取り工程を行うと、被削歯車の端面角部３０、３１（図１参照）の尖鋭部を有効に消去した後、第１シェービング工程及び第２シェービング工程を行うことができる。このため、シェービングカッタの寿命を一層延ばすことができ、また、各シェービング工程に要する時間を可及的に短縮して生産効率を一層向上させることができる。

ところで、上記のように第１シェービング工程と第２シェービング工程とでは、要求される歯面の切削精度が異なるため、両工程での第１及び第２シェービングカッタ２０ａ、２０ｂの再研磨（歯面研削、歯研）、つまりセレーション４６の再生についても、その方法を変更することにより、生産工程全体を一層効率化することができる。

すなわち、第２シェービングカッタ２０ｂは、歯面２８を精密仕上げして高精度な歯形形成をするためのものであるため、そのカッタ自身の歯面再研磨も高精度に行う必要がある。一方、第１シェービングカッタ２０ａは、歯面２８の粗仕上げをするためのものであるため、加工時間や効率を考慮すると、高精度な歯形形成よりも切れ味重視とすることが好ましく、そのカッタ自身の歯面再研磨もある程度の精度で行えばよい。

そこで、次に、このようなシェービングカッタの歯面の再研磨方法（歯面研削方法、歯面再生方法）について、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して説明する。

図１６Ａ及び図１６Ｂは、第１シェービングカッタ２０ａと第２シェービングカッタ２０ｂの再研磨方法の説明図であり、当該再研磨方法を構成する各工程とそのときの取り代（セレーション４６の外端面４７の切削代）の一例を示している。このようなシェービングカッタの再研磨方法は、公知の歯形研削盤を用いて実施すればよく、例えば、三和精機株式会社の製品であるカールフェルトシェービングカッター歯形研削盤（ＳＲＳ４００）等が挙げられる。

図１６Ａに示すように、第１シェービング工程用の第１シェービングカッタ２０ａは、加工歯４４（図３参照）のセレーション４６（外端面４７）について片面毎に、粗研削を１周（１回転）した後（取り代は、０．０１ｍｍ）、スパークアウトを１周する（取り代はなし、つまり切り込みなし）。従って、第１シェービングカッタ２０ａの片面につき、２工程で合計２周の再研磨工程を行い、合計取り代は０．０１ｍｍとなる。なお、前記粗研削は、セレーション４６の切れ刃の磨耗を取り除くものであり、前記スパークアウトは、上記したシェービング工程の場合と同様、磨耗を取り除いた切れ刃に適切な刃付けをしてばらつきを抑制するためのものである。

一方、図１６Ｂに示すように、第２シェービング工程用の第２シェービングカッタ２０ｂは、加工歯４４のセレーション４６（外端面４７）の片面毎に、粗研削を２周（２回転）した後（取り代は、０．０１ｍｍ）、中研削を２周し（取り代は、０．０１ｍｍ）、続いて、仕上げ研削を２周した後（取り代はなし又は僅か、つまり切り込みはなし又は僅か）、最後に、スパークアウトを２周する（取り代はなし、つまり切り込みはなし）。従って、第２シェービングカッタ２０ｂの片面につき、４工程で合計８周の再研磨を行い、合計取り代は０．０２ｍｍとなる。なお、前記粗研削、中研削及び仕上げ研削は、順に行うことでセレーション４６の切れ刃の磨耗を段階的に取り除いて高精度に仕上げるためのものであり、前記スパークアウトは第１シェービングカッタ２０ａの場合と同様である。なお、このような第２シェービングカッタ２０ｂの再研磨に係る工程は、被削歯車１４の歯面形成の要求精度に応じて、例えば、前記第１シェービングカッタ２０ａの前記粗研削と前記スパークアウトの２工程に加えて、さらに前記粗研削と前記スパークアウトとの間に少なくとも１工程（中研削、仕上げ研削）の研削工程を行えばよく、当然、切削工程を４工程以上に細分化してもよい。

以上のように、このようなシェービングカッタの再研磨方法によれば、歯面２８の粗仕上げのための第１シェービングカッタ２０ａは、高精度な歯形形成が要求されない一方で切れ味が重視されることから、第２シェービングカッタ２０ｂよりも、少ない工程数（２工程）で再研磨する。これにより、４工程で行う第２シェービングカッタ２０ｂでは、段取り時間を除いても１００分程度の合計加工時間を要する歯面の再研磨が、第１シェービングカッタ２０ａの場合には２５分程度で行うことができる。従って、シェービングカッタの歯面の再研磨にかかる時間を大幅に短縮し、工具コストの一層の低減と生産効率の一層の向上とが可能となる。さらに、上記の２工程で行うことにより、第１シェービングカッタ２０ａを所望の切れ味を持つ適切な歯面へと再研磨することができる。

また、上記したように、前記シェービング基準に基づき、同一のシェービングカッタを第１シェービングカッタ２０ａ及び第２シェービングカッタ２０ｂとして有効に使い分けすると共に、さらに、第１シェービングカッタ２０ａとしての使用時には再研磨を２工程とし、第２シェービングカッタ２０ｂとしての使用時には再研磨を４工程とする。これにより、シェービングカッタの使用条件に応じた効率的な使い分け及び再研磨が可能となり、被削歯車１４の歯面２８の切削精度の品質を高品質且つ均一品質に保持したまま、シェービングカッタを一層効率的に使用でき、工具コストのさらなる削減と生産効率の向上とが可能となる。

換言すれば、１つのシェービングカッタについて、歯形の出にくい領域（図１２及び図１３の領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ４、Ｈ０１）を第１シェービングカッタ２０ａとして使用し、歯形の出やすい領域（図１２及び図１３の領域Ｈ３）を第２シェービングカッタ２０ｂとして使用することで、工具として使用できる実質的なトータルライフを拡大することもできる。なお、このような再研磨方法は、同一のシェービングカッタを２つの工程に再利用しながら使用する場合の再研磨以外にも、例えば、第１及び第２シェービング工程でシェービングカッタを互いに利用せず、それぞれ独立してシェービングカッタを使用する場合であっても有効に適用することができることは勿論である。

また、第１シェービングカッタ２０ａについては、上記のような２工程による再研磨を行うことから、再研磨時の取り代が第２シェービングカッタ２０ｂに比べて少なく（上記では５０％となる）、第１シェービング工程での使用回数、つまり第１シェービングカッタ２０ａの工具寿命（図１２及び図１３の領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ４、Ｈ０１での加工可能数）を増加させることができる。

本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至工程を採り得ることはもちろんである。

１０ａ〜１０ｃ…歯車加工装置 １２…面取り加工部
１３ａ…第１シェービング加工部 １３ｂ…第２シェービング加工部
１４…被削歯車 １８…フレージングカッタ
２０ａ…第１シェービングカッタ ２０ｂ…第２シェービングカッタ
２６…歯 ２８…歯面
３２ａ、３２ｂ、４４…加工歯 ４６…セレーション
４７…外端面

Claims (7)

1. 素材から歯切りされた被削歯車の歯面成形を行う歯車加工方法であって、
   シェービング基準外にある第１シェービングカッタにより、前記被削歯車の歯面の粗仕上げ切削を行う第１シェービング工程と、
   前記シェービング基準内にある第２シェービングカッタにより、前記被削歯車の歯面の精密仕上げ切削を行う第２シェービング工程と、
   を有し、
   未使用の状態で前記シェービング基準外にあるシェービングカッタを前記第１シェービング工程で第１シェービングカッタとして使用した結果、前記シェービング基準内に至った該第１シェービングカッタを、前記第２シェービング工程で第２シェービングカッタとして使用し、その結果、再び前記シェービング基準外となった該第２シェービングカッタを前記第１シェービングカッタとして使用することを特徴とする歯車加工方法。
2. 請求項１記載の歯車加工方法において、
   前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタの噛合い圧力角であり、
   前記第１シェービングカッタとして、未使用の状態から前記第１シェービング工程での使用を開始し、前記噛合い圧力角が所定範囲に至るまでのものと、前記第２シェービング工程で使用されたことで、前記噛合い圧力角が所定範囲外となったものとを用い、
   前記第２シェービングカッタとして、前記第１シェービング工程で使用された結果、前記噛合い圧力角が前記所定範囲に至ったものを用いることを特徴とする歯車加工方法。
3. 請求項１記載の歯車加工方法において、
   前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタの歯面切削幅であることを特徴とする歯車加工方法。
4. 請求項１記載の歯車加工方法において、
   前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタの再研磨回数であることを特徴とする歯車加工方法。
5. 請求項１記載の歯車加工方法において、
   前記シェービング基準は、前記第１シェービングカッタ及び前記第２シェービングカッタでの前記被削歯車の加工数であることを特徴とする歯車加工方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯車加工方法において、
   前記第１シェービングカッタと前記第２シェービングカッタとは、それぞれ異なる工程で再研磨されることを特徴とする歯車加工方法。
7. 請求項６記載の歯車加工方法において、
   前記第１シェービングカッタの前記再研磨は、粗研削とスパークアウトの２工程を有し、
   前記第２シェービングカッタの前記再研磨は、前記粗研削と前記スパークアウトの２工程に加えて、さらに前記粗研削と前記スパークアウトとの間に少なくとも１工程の研削工程を有することを特徴とする歯車加工方法。

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