JP7230996B2 - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、歯車加工装置及び歯車加工方法に関する。
特許文献１には、工作物と歯切り工具（カッタ）とを同期回転させながら工作物に歯車を創成する技術が開示されている。
特開２０１２－１７１０２０号公報
歯切り工具によって工作物に歯車を創成する際、歯切り工具の回転速度を上昇させたり、切込量を大きくしたりすると、工作物にびびり振動が発生しやすくなる。そして、そのびびり振動は、工作物に対して歯切り工具の刃先が周期的に接触することにより増幅する。一方、歯切り工具による工作物への切込量を小さくすることによりびびり振動を低減させることができるものの、この場合には、歯車加工に要する時間が長くなり、加工能率が低下する。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、工作物に形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立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しようとするものである。
本発明の一態様は、スカイビングカッタと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スカイビングカッタを前記工作物に対して相対移動させることにより、前記スカイビングカッタのすくい面により前記工作物を加工して前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
前記スカイビングカッタと、
前記スカイビングカッタを回転する回転主軸と、
前記工作物を保持し前記工作物を回転する回転装置と、
前記スカイビングカッタと前記工作物との相対移動、前記スカイビングカッタの回転速度、及び、前記工作物の回転速度を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記工作物の回転速度を制御する工作物回転速度制御部と、
前記スカイビングカッタの回転速度を制御する工具回転速度制御部と、
を備え、
前記工作物回転速度制御部は、前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記工作物の回転速度を反復的に増減させ、
前記工具回転速度制御部は、前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記スカイビングカッタの回転速度を反復的に増減させ、反復的に増減される前記工作物の回転速度に前記スカイビングカッタの回転速度を同期させる、歯車加工装置にある。
本発明の他の態様は、スカイビングカッタを工作物と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スカイビングカッタを前記工作物に対して相対移動させることにより、前記スカイビングカッタのすくい面により前記工作物を加工して前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記工作物の回転速度を反復的に増減させ、
前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記スカイビングカッタの回転速度を反復的に増減させ、反復的に増減される前記工作物の回転速度に前記スカイビングカッタの回転速度を同期させる、歯車加工方法にある。
上記の歯車加工装置及び歯車加工方法によれば、スカイビングカッタにより工作物に歯車を形成（創成）する際に、スカイビングカッタが工作物に接触する周期が不規則となる。これにより、スカイビングカッタ及び工作物の回転速度が変動せずに一定である場合と比べて、工作物に発生するびびり振動の増幅が抑制される。その結果、歯車加工装置及び歯車加工方法では、工作物に発生するびびり振動の発生を抑制しつつ、工作物に対するスカイビングカッタの切込量を大きく設定することができる。よって、歯車加工装置及び歯車加工方法では、工作物に形成された加工面の面性状（surface texture，surface integrity）の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
本発明の実施形態における歯車加工装置の斜視図である。 回転主軸に固定された歯切り工具を拡大した図である。 スカイビング加工を行う際の歯切り工具と工作物との動作を示す図である。 制御装置のブロック図である。 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。 歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。 工作物の回転速度と安定限界増加率との関係を示すグラフであり、回転速度の変動率又は変動周波数率を異なる値に設定した５パターンの安定限界線図を示す。 工作物の回転速度と安定限界増加率との関係を示すグラフであり、回転速度の変動率を一定としつつ、変動周波数率を異なる値に設定した３パターンの安定限界線図を示す。 工作物の回転速度と安定限界との関係を示すグラフであり、歯切り工具及び工作物の回転速度を変動させた場合と変動させていない場合との比較を示す。 第一変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。 第二変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。 第三変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。 第四変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。 第五変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。 参考形態においてホブ加工を行う際の歯切り工具と工作物との動作を示す。
＜実施形態＞
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各実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１及び２を参照して、本発明の実施形態である歯車加工装置１の概略を説明する。
（１－１．歯車加工装置１の概略）
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、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、回転テーブル７０と、保持部８０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。このベッド１０の上面には、コラム２０及びＸ軸モータ（図示せず）が設けられ、コラム２０は、Ｘ軸モータに駆動されることにより、Ｘ軸方向（水平方向）へ移動可能に設けられる。さらに、コラム２０の側面には、サドル３０及びＹ軸モータ１１（図３参照）が設けられ、サドル３０は、Ｙ軸モータ１１によりＹ軸方向（鉛直方向）に移動可能に設けられる。回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１（図３参照）により回転可能に設けられる。回転主軸４０の先端には、歯切り工具４２が固定され、歯切り工具４２は、回転主軸４０の回転に伴って回転する。
ここで、図２を参照しながら、歯切り工具４２について説明する。図２に示すように、歯切り工具４２は、外周面に複数の刃４２ａを備えたスカイビングカッタであり、各々の刃４２ａの端面は、すくい角γを有するすくい面を構成する。各々の刃４２ａのすくい面は、歯切り工具４２の中心軸線を中心としたテーパ状としてもよく、刃４２ａごとに異なる方向を向く面状に形成してもよい。
図１に戻り、説明を続ける。ベッド１０の上面には、テーブル５０及びＺ軸モータ１２（図４参照）が設けられる。テーブル５０は、Ｚ軸モータ１２によりＺ軸方向（水平方向）に移動可能に設けられる。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６１が設けられる。そして、チルトテーブル支持部６１には、チルトテーブル６０がＡ軸（水平方向）回りに揺動可能に設けられる。チルトテーブル６０の底面には、テーブル用モータ６２（図３参照）が設けられ、回転テーブル７０は、テーブル用モータ６２によりＡ軸に直交するＣ軸回りに回転可能に設けられる。回転テーブル７０には、工作物Ｗを保持する保持部８０が装着される。
制御装置１００は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２、及び、工作物Ｗに対する歯切り工具４２の回転軸線方向（Ｚ軸方向）への送り速度Ｖ４を制御する。なお、本実施形態では、テーブル５０がＺ軸方向へ移動可能に構成される場合を例に挙げて説明するが、テーブル５０の代わりにコラム２０がＺ軸方向へ移動可能に構成されていてもよい。
ここで、図３に示すように、歯車加工装置１は、スカイビング加工により工作物Ｗに歯車を創成する。具体的に、歯車加工装置１は、チルトテーブル６０をＡ軸まわりに揺動させることにより、工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸を、歯切り工具４２の回転軸線Ｏに対して傾斜させる。なお、工作物Ｗの回転軸線に対する歯切り工具４２の回転軸線Ｏの傾斜角度を交差角δと称す。そして、歯車加工装置１は、工作物Ｗと歯切り工具４２とを同期回転させながら、歯切り工具４２を工作物Ｗの中心軸線方向へ送る（相対移動させる）ことにより、工作物Ｗに歯車を創成する。
また、スカイビング加工において、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２及び工作物Ｗの回転速度Ｖ１は、交差角δと切削速度Ｖ３に基づいて決定される。そして、切削速度Ｖ３及び送り速度Ｖ４は、歯車加工に要する加工時間（サイクルタイム）、歯切り工具４２の諸元、工作物Ｗの材質、及び、工作物Ｗに形成する歯車のねじれ角等に基づいて設定される。即ち、切削速度Ｖ３及び送り速度Ｖ４は、歯車加工を行う際の加工能率及び歯切り工具４２の工具寿命等を勘案し、最適な速度に設定される。また、スカイビング加工において、切削速度Ｖ３及び送り速度Ｖ４を速くするほど、加工能率が向上する一方、面性状等の品質が低下する傾向がある。
この点に関し、歯車加工装置１は、最適な切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される工作物Ｗの回転速度Ｖ１を基準回転速度Ｎｗとする。そして、歯車加工装置１は、基準回転速度Ｎｗを基準として工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させながら歯車加工を行う。これに伴い、歯車加工装置１は、歯車加工時において、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させ、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期させる。
さらに、歯車加工装置１は、最適な切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される工作物Ｗの送り速度Ｖ４を基準送り速度Ｆｗとする。そして、歯車加工装置１は、基準送り速度Ｆｗを基準として、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期するように送り速度Ｖ４を変動させる。
（１－２．制御装置１００について）
次に、図４を参照して、制御装置１００について詳細に説明する。制御装置１００は、基準回転速度設定部１１０と、基準送り速度設定部１２０と、工作物回転速度制御部１３０と、工具回転速度制御部１４０と、送り速度制御部１５０と、増減率設定部１６０と、を備える。
基準回転速度設定部１１０は、切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される基準回転速度Ｎｗを設定する。基準送り速度設定部１２０は、切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される基準送り速度Ｆｗを設定する。
工作物回転速度制御部１３０は、テーブル用モータ６２を駆動制御し、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる。工具回転速度制御部１４０は、主軸モータ４１を駆動制御し、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させると共に、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させる。送り速度制御部１５０は、Ｙ軸モータ１１及びＺ軸モータ１２を駆動制御し、送り速度Ｖ４と工作物Ｗの回転速度とが同期するように送り速度Ｖ４を変動させつつ、歯切り工具４２と工作物Ｗとの相対距離を調整する。
増減率設定部１６０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率及び周波数増減率を設定する。工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率は、工作物Ｗのびびり振動等の発生を抑制可能な増減率に設定される。そして、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数増減率は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２や、工作物Ｗの回転速度Ｖ１、工作物Ｗの切削力等に基づいたシミュレーションやハンマリング等による計測により求められる工作物Ｗの固有振動数に基づいて設定される。
（１－３．歯車加工処理）
次に、図５及び図６を参照して、制御装置１００により実行される歯車加工処理について説明する。なお、歯車加工処理を実行するにあたり、基準回転速度設定部１１０には基準回転速度Ｎｗが、基準送り速度設定部１２０には基準送り速度Ｆｗが、それぞれ設定される。また、増減率設定部１６０には、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率及び周波数増減率が設定される。
図５に示すように、歯車加工処理は、最初に、工作物回転速度制御部１３０による制御に基づき、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を設定する（Ｓ１：工作物回転速度設定工程）。具体的に、工作物回転速度制御部１３０は、図６に太線で示されるように、基準回転速度Ｎｗと速度増減率及び周波数増減率の値とに基づき、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の周期で反復的に増減する。
なお、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度上側値及び速度下側値は、基準回転速度Ｎｗに速度増減率を乗じた値を、基準回転速度Ｎｗに加算した値とする。例えば、基準回転速度Ｎｗを１０００ｍｉｎ－１、速度増減率を±１５％に設定した場合に、速度上側値は、１１５０ｍｉｎ－１となり、速度下側値は、８５０ｍｉｎ－１となる。そして、工作物Ｗの回転速度Ｖ１は、各変動周期において、速度上側値以下の回転速度と速度下側値以上の回転速度との間で周期的に変動する。つまり、工作物Ｗの回転速度Ｖ１は、少なくとも３００ｍｉｎ－１の速度変動幅を有し、少なくとも８５０ｍｉｎ－１～１１５０ｍｉｎ－１の範囲で周期的に増減する。なお、図６に示すグラフの変動振幅は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度変動幅に相当する。
さらに、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数は、工作物Ｗの基準回転速度Ｎｗの値に工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数増減率の値を乗じた値となる。例えば、基準回転速度Ｎｗが１２００ｍｉｎ－１（２０Ｈｚ）、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数増減率が５％であれば、変動周波数（Ｈｚ）は、２０Ｈｚ×５％＝１Ｈｚとなる。
Ｓ１の処理後、歯車加工処理は、工具回転速度制御部１４０による制御に基づき、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を設定する（Ｓ２：工具回転速度設定工程）。具体的に、工具回転速度制御部１４０は、工作物Ｗに形成する歯車と歯切り工具４２との歯数比と、工作物回転速度制御部１３０により設定された工作物Ｗの回転速度Ｖ１等とに基づき、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２と工作物Ｗの回転速度Ｖ１とが同期するように、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を設定する。
例えば、基準回転速度Ｎｗが１０００ｍｉｎ－１、速度増減率が±１５％であり、工作物Ｗに形成される歯車と歯切り工具４２との歯数比の比が３：１であるとする。この場合、工具回転速度制御部１４０は、２５５０ｍｉｎ－１～３４５０ｍｉｎ－１の範囲で歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を周期的に変動させる。この場合、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の変動周波数が１Ｈｚとなるように（工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数と同一となるように）、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を反復的に増減させる。
これにより、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期しながら周期的に増減する。そして、歯切り工具４２は、工作物Ｗに噛合しながら、工作物Ｗに連続的な歯車加工を行い、工作物Ｗに歯面形状を創成する。
Ｓ２の処理後、歯車加工処理は、送り速度制御部１５０による制御に基づき、送り速度を設定する（Ｓ３：送り速度設定工程）。Ｓ３の処理において、送り速度制御部１５０は、基準送り速度Ｆｗと工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数とに基づき、送り速度Ｖ４が工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数と同期するように、送り速度Ｖ４を変動させる。これにより、送り速度Ｖ４は、一定の周期で反復的に増減する。
ここで、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動と、歯車加工時において工作物Ｗに発生するびびり振動との関係について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、所定の速度増減率及び所定の変動周波数率で歯車加工を行う場合における工作物Ｗの回転速度Ｖ１（基準回転速度Ｎｗ）と歯切り工具４２による切込量の増加率（安定限界増加率）との関係を示すグラフである。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、横軸は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１（基準回転速度Ｎｗ）を、縦軸は、基準回転速度Ｎｗを維持したまま回転速度Ｖ１を変動させずに歯車加工を行った場合と比較したときの安定限界増加率を、それぞれ示している。また、このグラフに示す安定限界増加率は、工作物Ｗの回転数、歯切り工具４２の回転数、工作物Ｗの切削力（抵抗）等に基づくシミュレーションやハンマリング等により算出した工作物Ｗの固有振動数に基づいて求められる。
図７Ａ及び図７Ｂに示すグラフは、所定の基準回転速度Ｎｗで回転する工作物Ｗに対する切込量（安定限界）が、線図Ａ～Ｈで示す切込量の値よりも小さく設定されていれば、工作物Ｗにびびり振動を発生させることなく、安定した歯車加工を行うことができることを示す。また、図７Ａ及び図７Ｂに示すグラフでは、安定限界増加率が高くなるほど加工能率が向上することを示す。
図７Ａに示す線図Ａは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±５％、回転速度の変動周波数率を２０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｂは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を１０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｃは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を２０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｂ及び線図Ｃは、線図Ａと比べて、安定限界増加率が高いことから、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±１０％の場合には、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±５％である場合と比べて、安定限界増加率が高くなると考えられる。
線図Ｄは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１５％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を１０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｅは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１５％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を３０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｄ及び線図Ｅは、線図Ｂ及び線図Ｃと比べて、安定限界増加率が高いことから、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±１５％の場合には、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±１０％である場合と比べて、安定限界増加率が高くなると考えられる。
図７Ｂに示す線図Ｆは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±２０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を１％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｇは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±２０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を５％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｈは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±２０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を２０％としたときの安定限界増加率を示す。
線図Ｇ及び線図Ｈは、線図Ｆと比べて、安定限界増加率がマイナスとなる工作物Ｗの回転速度Ｖ１の範囲が小さい。これにより、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数率が５％以上である場合には、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数率が１％である場合と比べて、びびり振動の発生が抑制されると考えられる。
図８は、回転速度Ｖ１を変動させずに歯車加工を行う場合の安定限界と、回転速度Ｖ１の速度増減率を±１５％、且つ、回転速度Ｖ１の変動周波数率を５％に設定した場合の安定限界とを比較したグラフである。図８に示すように、例えば、基準回転速度が１２００ｍｉｎ－１であるとき、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させた場合には、回転速度Ｖ１を変動させない場合と比べて、安定限界増加率を約２倍上昇させることができる。
なお、歯車加工装置１による歯車加工では、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と安定限界との関係に基づき、工作物Ｗに応じた基準回転速度Ｎｗを基準回転速度設定部１１０に設定する。そして、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させ、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら増減させる。この場合、歯車加工装置１は、歯切り工具４２の基準回転速度Ｎｗを設定する場合と比べて、歯切り工具４２と工作物Ｗとの歯数比を考慮することが不要である分、基準回転速度Ｎｗの設定を容易に行うことができる。
このように、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を高速で反復的に増減させると共に、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させる。この場合、歯切り工具４２の各々の刃４２ａ（図２参照）が工作物Ｗを切削する切削力（切削断面積）が不均一となる。その結果、歯車加工時において、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させずに一定とする場合と比べて、歯車加工装置１は、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗに対する歯車加工において、工作物Ｗに発生するびびり振動を抑制しつつ、工作物Ｗに対する歯切り工具４２の切込量（安定限界）を大きく設定することができる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
また、工作物回転速度制御部１３０は、各変動周期において、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度上側値が１０％以上、好ましくは１５％以上に到達し、且つ、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度下側値が－１０％以下、好ましくは－１５％以下に到達するように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を設定する。これに加え、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数率を５％以上に設定し、各変動周期において、速度上側値以下の回転速度Ｖ１と速度下側値以上の回転速度Ｖ１との間で、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を増減させる。これにより、歯車加工装置１は、工作物Ｗに対する歯車加工において、安定限界を効果的に増加させることができる。
ここで、歯切り工具４２の送り速度を一定にした状態で、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させると、工作物Ｗに形成された加工面にうねり等が発生しやすく、加工面の面性状が低下する。これに対し、送り速度制御部１５０は、１つの工作物Ｗを加工するサイクルタイムにより設定される基準送り速度Ｆｗに対し、送り速度Ｖ４を増減させる。そして、送り速度制御部１５０は、送り速度Ｖ４の増減周期を工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数に同期させる。
これにより、歯切り工具４２により工作物Ｗに形成される歯面は、送り速度Ｖ４を変動させずに工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を増減させる場合と比べて、歯面の面性状を向上させることができる。また、歯車加工装置１は、スカイビング加工による歯車加工を行う場合において、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
なお、工作物Ｗを保持する保持部８０や回転テーブル７０、チルトテーブル６０は、歯切り工具４２と比べて保持剛性が低く、びびり振動が発生しやすい。この点に関し、歯車加工装置１では、工作物回転速度制御部１３０が工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させ、工具回転速度制御部１４０が、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら増減させる。これにより、歯車加工装置１は、歯切り工具４２を高速回転させつつ、工作物Ｗに発生するびびり振動の発生を効果的に抑制できる。
また、工作物Ｗがはすば歯車である場合、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２は、工作物Ｗの歯すじ方向に合わせてずらすことにより歯車を形成（創成）することができる。このとき、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動範囲（変動周波数や速度変動幅）は、工作物Ｗであるはすば歯車の歯すじ方向に合わせて調整される。
（１－４：実施形態の変形例）
ここで、実施形態の変形例を説明する。上記実施形態において、工作物回転速度制御部１３０が、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させる場合について説明した。これに対し、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を直線的に加速又は減速させてもよい。
例えば、工作物回転速度制御部１３０は、図９Ａに示す第一変形例のように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度で加速させてもよい。同様に、工作物回転速度制御部１３０は、図９Ｂに示す第二変形例のように、工作物の回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させてもよい。
これらの場合において、基準回転速度設定部１１０は、歯車加工に要する加工時間（サイクルタイム）、歯切り工具４２の諸元、工作物Ｗの材質、及び、工作物Ｗに形成する歯車のねじれ角等に基づき、最適な切削速度を算出する。そして、基準回転速度設定部１１０は、算出した切削速度から導出される工作物Ｗの回転速度Ｖ１を基準回転速度Ｎｗに設定する。
さらに、工作物回転速度制御部１３０は、工具寿命の観点から許容される切削速度の範囲を算出し、許容される工作物Ｗの回転速度Ｖ１である上限値及び下限値である限界速度上限値及び限界速度下限値を算出する。そして、工作物回転速度制御部１３０は、回転速度Ｖ１の限界速度上限値及び限界速度下限値と加工時間とに基づき、歯車加工時の回転速度Ｖ１が限界速度上限値及び限界速度下限値を超えないように、回転速度Ｖ１の加速度又は減速度、及び、歯車加工の開始時及び終了時における回転速度Ｖ１を設定する。
この場合においても、歯車加工装置１は、歯車加工時において、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
また、歯車加工装置１は、一定の加速度又は減速度で工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる。この場合、歯車加工装置１は、加速度又は減速度を変えながら工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる場合と比べて、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制することができる。さらに、第一変形例及び第二変形例における歯車加工装置１は、歯車加工を開始してから終了するまでの間、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させるので、再生びびり振動の増幅を効果的に抑制できる。
またこの場合に、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させる場合と比べて、回転速度Ｖ１を緩やかに変動させることができる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２及び送り速度Ｖ４との同期誤差を抑制できる。その結果、歯車加工装置１は、工具回転速度制御部１４０による歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の同期制御、及び、送り速度制御部１５０による送り速度Ｖ４の同期制御を簡素化できる。
さらに、工作物回転速度制御部１３０は、図９Ｃに示す第三変形例のように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度で加速させた後、回転速度Ｖ１が限界速度上限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定にしてもよい。同様に、工作物回転速度制御部１３０は、図９Ｄに示す第四変形例のように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させた後、回転速度Ｖ１が限界速度下限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定にしてもよい。
これらの場合、歯車加工装置１は、第一変形例及び第二変形例と同様に、一定の加速度又は減速度で工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制できる。また、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させる場合と比べて、回転速度Ｖ１を緩やかに変動させることができるので、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２及び送り速度Ｖ４との同期誤差を抑制できる。よって、歯車加工装置１は、工具回転速度制御部１４０による歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の同期制御、及び、送り速度制御部１５０による送り速度Ｖ４の同期制御を簡素化できる。
これに加え、第三変形例及び第四変形例の歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１が限界速度（限界速度上限値又は限界速度下限値）に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定にすることにより、歯切り工具４２の工具寿命の低下を抑制できる。またその結果、第三変形例及び第四変形例の歯車加工装置１は、加工時間が長い場合であっても、回転速度Ｖ１を最適な加速度又は減速度で変動させることができる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
また、第三変形例の場合、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１が限界速度上限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を限界速度上限値に設定した状態で歯車加工を行うので、歯車加工に要する時間の短縮を図ることができる。
なお、第三変形例及び第四変形例では、工作物回転速度制御部１３０が、歯車加工の開始時から回転速度Ｖ１を変動させ、回転速度Ｖ１が限界速度に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定の速度とする場合について説明したが、これに限られるものではない。即ち、工作物回転速度制御部１３０は、歯車加工の開始時の回転速度Ｖ１を一定としつつ、所定時間経過後に回転速度Ｖ１の変動を開始してもよい。これにより、例えば、歯車加工を開始してから所定時間経過後に回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させる場合に、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１が低速となる時間が長くなることを回避できるので、歯車加工に要する時間が長くなることを抑制できる。
また、図９Ｅに示す第五変形例のように、工作物回転速度制御部１３０は、回転速度Ｖ１が限界速度上限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させ、回転速度Ｖ１が限界速度下限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定の加速度で加速させてもよい。この場合、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１を反復して増減させる場合であっても、加速度又は減速度を変化させながら工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる場合と比べて、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制することができる。さらにこの場合、歯車加工装置１は、加工を開始してから終了するまでの間、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させるので、再生びびり振動の増幅を効果的に抑制できる。
なお、第五変形例における歯車加工装置１は、実施形態で説明した歯車加工処理（図６参照）と比べて、回転速度Ｖ１の変動周期をはるかに長くすることにより、回転速度Ｖ１を緩やかに変動させることができる。さらにこの場合、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１の加速から減速、又は、減速から加速への切り替え回数を少なくすることができる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制することができる。
以上のように、第一変形例から第五変形例の歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０は、少なくとも一時的に、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度又は減速度で変動させる。これに伴い、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら一定の加速度又は減速度で変動させる。よって、歯車加工装置１は、歯車加工時において、歯切り工具４２を高速回転させつつ、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
また、第一変形例から第五変形例の歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度又は減速度で変動させることにより、工具回転速度制御部１４０による歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の同期制御、及び、送り速度制御部１５０による送り速度Ｖ４の同期制御を簡素化できる。その結果、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２及び送り速度Ｖ４との同期誤差を抑制することができる。
さらに、基準回転速度設定部１１０は、工作物Ｗの材質及び歯切り工具４２の諸元に基づいて基準回転速度Ｎｗを設定し、工作物回転速度制御部１３０は、その基準回転速度Ｎｗを基準として、前記工作物の回転速度を一定の加速度又は減速度で変動させる。これにより、歯車加工装置１は、歯切り工具４２の工具寿命の低下を抑制できる。
また、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させ、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら一定の加速度又は減速度で変動させる。この場合、歯車加工装置１は、歯切り工具４２の基準回転速度Ｎｗを設定する場合と比べて、歯切り工具４２と工作物Ｗとの歯数比を考慮することが不要である分、基準回転速度Ｎｗの設定を容易に行うことができる。
＜参考形態＞
次に、図１０を参照して、参考形態について説明する。実施形態において、歯切り工具４２がスカイビングカッタであり、歯車加工装置１は、スカイビング加工による歯車加工を行う場合について説明した。これに対し、参考形態では、歯切り工具２４２がホブカッタであり、歯車加工装置１が、ホブ加工による歯車加工を行う場合を説明する。なお、上記した実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。
（２－１．工作物Ｗ及び歯切り工具２４２の動作）
図１０に示すように、歯切り工具２４２は、ホブカッタである。歯車加工装置１は、歯切り工具２４２の回転軸線Ｏと工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸とが交差するように、歯切り工具２４２及び工作物Ｗを配置する。なお、図１０には、歯切り工具２４２の回転軸線Ｏと工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸とが直交するように、歯切り工具２４２及び工作物Ｗが配置されている。
そして、歯車加工装置１は、歯車加工時において、工作物Ｗ及び歯切り工具４２をそれぞれ回転させながら、歯切り工具４２を工作物Ｗの中心軸線であるＺ軸方向へ送る（相対移動させる）ことにより、工作物Ｗに歯車を創成する。このとき、歯車加工装置１は、歯車加工時において、工作物回転速度制御部１３０による制御に基づいて工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させ、工具回転速度制御部１４０による制御に基づいて、歯切り工具２４２の回転速度Ｖ２を工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させる。これにより、歯車加工装置１は、歯切り工具４２を高速回転させつつ、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
＜３．その他＞
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施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。
例えば、上記各実施形態において、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の周波数で増減させる場合を例に挙げて説明したが、少なくとも工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させればよく、必ずしも一定の周波数で増減させなくてもよい。また、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数を不規則に変えてもよい。さらに、上記各実施形態では、各変動周期における工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数が、変動周波数と一致する場合について説明したが、これに限られるものではなく、各変動周期における工作物Ｗの回転速度Ｖ１が、変動周波数以上の周波数で増減するように設定されていればよい。
上記各実施形態では、工作物回転速度制御部１３０が工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させ、工具回転速度制御部１４０が、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら増減させる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、工具回転速度制御部１４０が歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を反復的に増減させ、工作物回転速度制御部１３０が、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２に同期させながら増減させてもよい。また、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の変動周波数を不規則に変えてもよい。
上記各実施形態では、送り速度制御部１５０が、送り速度Ｖ４が工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期するように送り速度Ｖ４を変動させる場合について説明した。しかしながら、送り速度制御部１５０は、必ずしも送り速度Ｖ４を変動させる必要はない。即ち、歯車加工装置１は、少なくとも工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２とが同期するように工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させることにより、工作物Ｗに発生するびびり振動（再生型など）の増幅を抑制できる。また、送り速度制御部１５０は、送り速度Ｖ４を不規則に変動させてもよい。
なお、歯車加工装置１は、横形マシニングセンタやマシニングセンタであってもよい。そして、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転軸線又は歯切り工具４２の回転軸線の何れかに直交する駆動軸を追加して設けることにより、工作物Ｗの回転軸線と歯切り工具４２の回転軸線との相対角度を調整可能な構成としてもよい。さらに、歯車加工装置１は、加工工程（粗加工工程、仕上げ加工工程等）に合わせて歯切り工具４２を交換するための工具交換装置を備えていてもよい。
＜４．効果＞
以上説明したように、本発明における歯車加工装置１は、歯切り工具４２，２４２と工作物Ｗとを同期回転させながら、工作物Ｗの回転軸線方向に沿って歯切り工具４２，２４２を工作物にＷ対して相対移動させることにより、工作物Ｗに歯車を創成する歯車加工装置である。歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を制御する工作物回転速度制御部１３０と、歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を制御する工具回転速度制御部１４０と、を備える。
工作物回転速度制御部１３０又は工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２の何れか一方の回転速度を変動させ、工作物回転速度制御部１３０又は工具回転速度制御部１４０の何れか他方は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２の何れか他方の回転速度を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２の何れか一方の回転速度に同期させる。
この歯車加工装置１によれば、歯切り工具４２，２４２により工作物Ｗに歯車を形成する際に、歯切り工具４２，２４２が工作物Ｗを切削する切削力（切削断面積）が不均一となる。これにより、歯切り工具４２，２４２及び工作物Ｗの回転速度Ｖ１が変動せずに一定である場合と比べて、工作物Ｗに発生するびびり振動の増幅が抑制される。その結果、歯車加工装置１は、工作物Ｗに発生するびびり振動の発生を抑制しつつ、工作物Ｗに対する歯切り工具４２の切込量を大きく設定することができる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
上記した歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２の何れか一方の回転速度を反復的に増減させる。この歯車加工装置１は、工作物Ｗに発生するびびり振動の発生を抑制できるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
上記した歯車加工装置１において、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２の速度上側値及び速度下側値は、工作物Ｗの加工の基準となる基準回転速度Ｎｗに予め設定された速度増減率を乗じた値とし、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、速度上側値以下の回転速度と速度下側値以上の回転速度との間で、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を増減させる。この歯車加工装置１は、工作物Ｗに発生するびびり振動が効果的に抑制されるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状を向上させることができる。
上記した歯車加工装置１において、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を反復的に増減させる変動周波数は、工作物Ｗ又は歯切り工具４２，２４２の何れか一方の基準回転速度Ｎｗに基づいて決定され、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を変動周波数以上の周波数で変動させる。この歯車加工装置１は、工作物Ｗに発生するびびり振動が効果的に抑制されるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状を向上させることができる。
上記した歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を一定の周波数で増減させる。この歯車加工装置１では、工作物回転速度制御部１３０による工作物Ｗの回転速度Ｖ１の制御又は工具回転速度制御部１４０による歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２の制御を簡素化できる。
上記した歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させ、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら増減させる。この歯車加工装置１は、基準回転速度Ｎｗの設定を容易に行うことができる。
上記した歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、少なくとも一時的に、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２の何れか一方の回転速度を一定の加速度又は減速度で変動させる。
この歯車加工装置１は、工作物Ｗに発生するびびり振動の発生を抑制できるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。さらに、この歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度又は減速度で変動させることにより、工具回転速度制御部１４０による歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の同期制御を簡素化できる。よって、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制することができる。
上記した歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、歯車加工を開始してから終了するまでの間、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を一定の加速度又は減速度で変動させる。この歯車加工装置１は、加工を開始してから終了するまでの間、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を変動させるので、再生びびり振動の増幅を効果的に抑制できる。
上記した歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２が予め設定された限界速度（限界速度上限値又は限界速度下限値）に到達した場合に、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を一定にする。
この歯車加工装置１は、加工時間が長い場合であっても、工作物Ｗの回転速度Ｖ１又は歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を最適な加速度又は減速度で変動させつつ、工具寿命の低下を抑制できる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
上記した歯車加工装置１において、工作物回転速度制御部１３０及び工具回転速度制御部１４０の何れか一方は、工作物Ｗの材質及び歯切り工具４２，２４２の諸元に基づいて設定される基準回転速度Ｎｗを基準として、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度又は減速度で変動させ、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら一定の加速度又は減速度で変動させる。この歯車加工装置１は、基準回転速度Ｎｗの設定を容易に行うことができる。
また、上記した歯車加工装置１は、工作物Ｗに対する歯切り工具４２の回転軸線方向への送り速度Ｖ４を、変動する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数に同期させながら変動させる送り速度制御部１５０を備える。この歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させる一方で送り速度Ｖ４を変動させずに一定とする場合と比べて、工作物Ｗに形成された加工面の面性状を更に向上させることができる。
また、上記した歯車加工装置１において、歯切り工具４２は、スカイビングカッタであり、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転軸線を歯切り工具４２の回転軸線に対して傾斜させた状態で、歯切り工具４２を工作物Ｗに対して工作物Ｗの回転軸線方向に沿って相対移動させることにより、工作物Ｗに歯車のスカイビング加工を行う。この歯車加工装置１は、工作物Ｗに歯車のスカイビング加工を行う場合において、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
また、上記した歯車加工装置１において、歯切り工具２４２は、ホブカッタであり、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転軸線を歯切り工具２４２の回転軸線に対して傾斜させた状態で、歯切り工具２４２を工作物Ｗに対して工作物Ｗの回転軸線方向に沿って相対移動させることにより、工作物Ｗに歯車のホブ加工を行う。この歯車加工装置１は、工作物Ｗに歯車のホブ加工を行う場合において、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
さらに、本発明の歯車加工方法は、歯切り工具４２，２４２を工作物Ｗと同期回転させながら、工作物Ｗの回転軸線方向に沿って歯切り工具４２，２４２を工作物Ｗに対して相対移動させることにより、工作物Ｗに歯車を創成する歯車加工方法である。歯車加工方法は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる工作物回転速度設定工程Ｓ１と、歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を、工作物回転速度設定工程により設定された工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動に同期させながら変動させる工具回転速度設定工程Ｓ２と、を備える。
この歯車加工方法によれば、歯切り工具４２，２４２により工作物Ｗに歯車を形成する際に、歯切り工具４２，２４２が工作物Ｗに接触する周期が不規則となる。これにより、歯切り工具４２，２４２及び工作物Ｗの回転速度が変動せずに一定である場合と比べて、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅が抑制される。その結果、歯車加工方法は、工作物Ｗに発生するびびり振動の発生を抑制しつつ、工作物Ｗに対する歯切り工具４２，２４２の切込量を大きく設定することができる。よって、歯車加工方法は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。
また、上記した歯車加工方法は、工作物Ｗに対する歯切り工具４２，２４２の回転軸線方向への送り速度Ｖ４を、変動する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数に同期させながら変動させる送り速度設定工程Ｓ３を備える。この歯車加工方法は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２，２４２の回転速度Ｖ２を変動させる一方で送り速度Ｖ４を変動させずに一定とする場合と比べて、工作物Ｗに形成された加工面の面性状を向上させることができる。
１ 歯車加工装置
４０ 回転主軸
４２ 歯切り工具
７０ 回転テーブル
１００ 制御装置
１３０ 工作物回転速度制御部
１４０ 工具回転速度制御部
１５０ 送り速度制御部
Ｎｗ 基準回転速度
Ｗ 工作物
Ｓ１ 工作物回転速度設定工程
Ｓ２ 工具回転速度設定工程
Ｓ３ 送り速度設定工程

Claims (8)

  1. スカイビングカッタと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スカイビングカッタを前記工作物に対して相対移動させることにより、前記スカイビングカッタのすくい面により前記工作物を加工して前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
    前記スカイビングカッタと、
    前記スカイビングカッタを回転する回転主軸と、
    前記工作物を保持し前記工作物を回転する回転装置と、
    前記スカイビングカッタと前記工作物との相対移動、前記スカイビングカッタの回転速度、及び、前記工作物の回転速度を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記工作物の回転速度を制御する工作物回転速度制御部と、
    前記スカイビングカッタの回転速度を制御する工具回転速度制御部と、
    を備え、
    前記工作物回転速度制御部は、前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記工作物の回転速度を反復的に増減させ、
    前記工具回転速度制御部は、前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記スカイビングカッタの回転速度を反復的に増減させ、反復的に増減される前記工作物の回転速度に前記スカイビングカッタの回転速度を同期させる、歯車加工装置。
  2. 前記工作物回転速度制御部は、前記工作物の回転速度を一定の周波数で増減させ、
    前記工具回転速度制御部は、前記スカイビングカッタの回転速度を一定の周波数で増減させる、請求項１に記載の歯車加工装置。
  3. 前記工作物回転速度制御部及び前記工具回転速度制御部の何れか一方は、速度上側値以下の回転速度と速度下側値以上の回転速度との間で、前記工作物又は前記スカイビングカッタの回転速度を反復的に増減させ、
    前記速度上側値及び前記速度下側値は、前記工作物又は前記スカイビングカッタの基準回転速度に対して予め設定された速度増減率を乗じた値を、前記基準回転速度に加算した値とし、
    前記基準回転速度は、前記工作物の材質及び前記スカイビングカッタの諸元に基づいて設定される、請求項１又は２に記載の歯車加工装置。
  4. 前記工作物回転速度制御部は、前記工作物の回転速度を滑らかに変動させ、
    前記工具回転速度制御部は、前記スカイビングカッタの回転速度を滑らかに変動させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の歯車加工装置。
  5. 前記工作物回転速度制御部は、
    前記工作物の回転速度を増加させる際には前記工作物の回転速度を一定の加速度で変動させ、
    前記工作物の回転速度を減少させる際には前記工作物の回転速度を一定の減速度で変動させ、
    前記工具回転速度制御部は、
    前記スカイビングカッタの回転速度を増加させる際には前記スカイビングカッタの回転速度を一定の加速度で変動させ、
    前記スカイビングカッタの回転速度を減少させる際には前記スカイビングカッタの回転速度を一定の減速度で変動させる、請求項１～３の何れか１項に記載の歯車加工装置。
  6. さらに、前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記工作物に対する前記スカイビングカッタの回転軸線方向への送り速度を、変動する前記工作物の回転速度に同期させながら変動させる送り速度制御部を備える、請求項１～５の何れか一項に記載の歯車加工装置。
  7. スカイビングカッタを工作物と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スカイビングカッタを前記工作物に対して相対移動させることにより、前記スカイビングカッタのすくい面により前記工作物を加工して前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
    前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記工作物の回転速度を反復的に増減させ、
    前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記スカイビングカッタの回転速度を反復的に増減させ、反復的に増減される前記工作物の回転速度に前記スカイビングカッタの回転速度を同期させる、歯車加工方法。
  8. 前記スカイビングカッタにより前記工作物を加工する際中に、前記工作物に対する前記スカイビングカッタの回転軸線方向への送り速度を、変動する前記工作物の回転速度の周波数に同期させながら変動させる、請求項７に記載の歯車加工方法。
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