JPWO2010092711A1

JPWO2010092711A1 - 歯車加工方法

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Publication number: JPWO2010092711A1
Application number: JP2009548514A
Authority: JP
Inventors: 真也川出
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2012-08-16
Also published as: WO2010092711A1

Abstract

本発明は、歯車加工方法及び該歯車加工方法で製造される歯車に関し、先ず、素材から歯切りされた被削歯車（１４）の端面角部（３０、３１）を面取りする面取り工程を行い、次に、被削歯車（１４）の歯面（２８）を成形する第１シェービング工程を行う。さらに、前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間と同一時間以上を要して、被削歯車（１４）の歯面（２８）をさらに成形する第２シェービング工程を行う。これにより、面取り工程後の遊休時間に第１シェービング工程を行うと共に、第２シェービング工程に要する時間を低減し、各工程のタクトタイムを揃えて高い工程編成率で所定の精度の歯車を加工する。

Description

本発明は、歯車の端面角部を面取りした後、シェービング工程により歯面を成形する歯車加工方法及び該歯車加工方法で製造される歯車に関する。

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。

このような高精度の歯車の加工としては、一般的にホブやギアシェーバーによる粗切削加工（歯切り加工）、面取り加工、シェービングカッタによる歯面の成形（シェービング加工）、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加工やギアホーニング加工を行う。

上記したような複数の工程が実施される歯車加工では、歯車精度の維持向上を図りながらも、各工程に要する加工時間（タクトタイム）に基づき加工ラインの構成を最適化すること、つまり工程編成率を向上させることが生産効率向上に必要である。特に、シェービングカッタによるシェービング工程は、歯面の高精度に仕上げるための工程であることから、その所要時間が長い傾向にある。

このように、ホブやギアシェーバーによる前工程の歯切り加工から一発加工で歯面を出すシェービング工程では、その加工条件は基本的に被削歯車の緒元、刃具緒元及び加工要件値（ラインタクト等）でほとんど決まってしまい、この加工条件が刃具寿命や品質精度に大きく影響することになる。

例えば、シェービング加工での刃具寿命や品質精度を上げるためには、加工条件を下げたり、刃具交換の頻度を増やす等、生産性を低下させて、つまりラインタクトを落として生産量を下げることで対応している。また、工程間のタクト差が大きい場合には、設備台数を増加して対応し、工程編成率を合わせるということが行われている。

一方、シェービング工程を並列の２工程に分け、これにより加工時間を短縮することが提案されている。ところが、この方法では各工程で別々に製品が生産されることから、製品品質に不均一を生じる可能性がある。

そこで、日本国特開平２−２６２９１３号公報には、上記した製品品質の不均一の解消に着目し、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。

上記のように、シェービング加工での刃具寿命や品質精度を現状維持又は向上させるためにラインタクトを落としてしまうと、当然ながら生産効率は低下し、コストや操業時間に影響が出る。また、何らかの理由で刃具寿命や品質精度が低下した場合、先ずは刃具仕様の改善かラインタクト低下しか対応策がなく、刃具新作費用が発生したり、コストや操業時間に影響が出たりすることになる。工程間のタクト差が大きい場合、つまり工程編成率が低い場合は、設備台数を増やして律速になっている工程に合わせることにより工程編成率は向上するが、コストや操業時間に影響が出る。

一方、上記の日本国特開平２−２６２９１３号公報に記載の加工方法では、前記第１及び第２シェービング工程を同一ライン上で実施することにより、得られる歯車の精度の均一化は図ることができるが、結果として加工時間を短縮することができず、場合によっては加工時間のさらなる増大を惹起する。

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、品質を安定させると共に、生産効率の向上を図ることができ、さらに、状況に応じて品質の安定と生産効率の向上のバランスを調整することができる歯車加工方法及び該歯車加工方法で製造される歯車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及び該歯車加工方法で製造される歯車は、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端面角部を面取りする面取り工程と、前記面取り工程の後、前記被削歯車の歯面を成形する第１シェービング工程と、前記第１シェービング工程の後、前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間と同一時間以上を要して、前記被削歯車の歯面をさらに成形する第２シェービング工程とを有することを特徴とする。

この方法によれば、面取り工程、第１シェービング工程及び第２シェービング工程を有し、各工程のうち、比較的時間のかかる第２シェービング工程の加工時間が、面取り工程及び第１シェービング工程の合計加工時間と同一時間以上を要するように設定される。これにより、面取り工程後の遊休時間を利用して第１シェービング工程を行うことができることから、安定した製品品質を確保しつつ、各工程のタクトタイムを揃えて工程編成率の向上及び生産効率の向上が可能となる。しかも、面取り工程により被削歯車の端面角部の尖鋭部が消去された状態で第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ため、各シェービング工程に要する時間を可及的に短縮させることができ、生産効率の一層の向上と、製品の歯面精度の一層の向上が可能となる。さらに、面取り工程を行うことにより、各シェービング工程での歯面の成形をより安定した精度で行うことができ、製品品質を一層安定させることができる。

第２の特徴：素材を歯切りして被削歯車を得る歯切り工程と、前記歯切り工程の後、前記被削歯車の端面角部を面取りする面取り工程と、前記面取り工程の後、前記被削歯車の歯面を成形する第１シェービング工程と、前記第１シェービング工程の後、前記被削歯車の歯面をさらに成形する第２シェービング工程とを有し、前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間が、前記歯切り工程及び前記第２シェービング工程の各加工時間のうち、少なくとも一方よりも短く設定されることを特徴とする。

この方法によれば、歯切り工程、面取り工程、第１シェービング工程及び第２シェービング工程を有し、前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間が、比較的時間のかかる歯切り工程及び第２シェービング工程の各加工時間のうち、少なくとも一方よりも短く設定される。これにより、面取り工程後の遊休時間を利用して第１シェービング工程を行うことができ、安定した製品品質を確保しつつ、各工程のタクトタイムを揃えて工程編成率の向上及び生産効率の向上が可能となる。

第３の特徴：前記第２シェービング工程の後、前記被削歯車を加熱する熱処理工程を有することにより、製品歯車の硬度を向上させることができる。

第４の特徴：前記第１シェービング工程は、シェービングカッタを前記被削歯車との噛合位置から切削開始位置まで前進させるアプローチ工程と、前記アプローチ工程の後、前記シェービングカッタを前記切削開始位置から切込完了位置まで前進させながら前記歯面を切削する切削工程と、前記切削工程の後、前記シェービングカッタを前記切込完了位置に保持した状態で回転させる第１スパークアウト工程と、前記第１スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタ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と、前記バックムーブメント工程の後、前記シェービングカッタを前記離脱位置に保持した状態で回転させる第２スパークアウト工程と、前記第２スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタを前記噛合位置まで後退させる逆アプローチ工程とを有して構成されると、歯面成形を一層精度よく行うことができる。

第５の特徴：前記被削歯車の加工において重要視する項目に基づき、前記第２シェービング工程のパラメータを変更することにより、生産要求に柔軟に対応した加工が可能となる。

第６の特徴：前記重要視する項目には、前記被削歯車の加工品質と、生産効率とを含むことにより、加工品質（品質精度）と生産効率との重み付けやバランス調整を適切に行うことができる。

第７の特徴：前記パラメータには、少なくとも前記第２シェービング工程の切込量の低減が含まれると、第２シェービング工程での加工精度の向上や刃具寿命の延長が可能となる。

第８の特徴：前記重要視する項目として前記被削歯車の加工品質を選択した場合には、前記第２シェービング工程について、前記切削工程での前記シェービングカッタの切込量を低減し、該切削工程での前記シェービングカッタの送り速度を低速にし、さらに前記第１スパークアウト工程及び前記第２スパークアウト工程でのスパークアウト時間を長くすることが有効である。

第９の特徴：前記重要視する項目として前記生産効率を選択し、該生産効率を刃具寿命を延長することにより向上させる場合には、前記シェービングカッタによる前記第２シェービング工程の切込量のみを低減することが有効である。

第１０の特徴：前記重要視する項目として前記生産効率を選択し、該生産効率を加工サイクルタイムを短縮することにより向上させる場合には、律速となっている工程を分解し、空き時間の工程に前記律速となっている工程の一部を行うことが有効である。

第１１の特徴：前記律速となっている工程を分解した工程が前記第１シェービング工程及び前記第２シェービング工程であり、該第１シェービング工程を前記面取り工程後の前記空き時間に行うと、面取り工程後の空き時間を有効に利用して第１シェービング工程を行うことができ、工程編成率の向上による生産効率の向上が可能となる。

第１２の特徴：前記第１スパークアウト工程では、前記シェービングカッタを正転及び逆転させると、シェービング工程での削り残しを容易に且つ確実になくすことができる。

第１３の特徴：前記面取り工程で使用するフレージングカッタと前記第１シェービング工程で使用するシェービングカッタとが、同一の加工装置のターレット機構に設けられ、該ターレット機構の回転により順に前記被削歯車との噛合位置に移動させ、該被削歯車を加工することにより、１台の歯車加工装置で面取り工程と第１シェービング工程とを行うことができ、設備の省スペース化と、面取り工程後の無駄な遊休時間の削減による生産効率の向上とが可能となる。

第１４の特徴：第１乃至第６の特徴に記載の歯車加工方法により製造される歯車によれば、高精度で品質の安定した歯車を得ることができる。

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。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。シェービング加工部の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。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。シェービング工程の各工程を加工時間と切込方向距離との関係で示した説明図である。シェービング加工を１工程のみで行う場合の加工ラインの説明図である。シェービング加工を２工程で行う場合の第１加工ラインの説明図である。シェービング加工を２工程で行う場合の第２加工ラインの説明図である。

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、少なくとも端面角部の面取り加工と、歯面のシェービング加工とを行うことで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６参照）、１０ｂ（図７参照）、１０ｃ（図８参照）を用いて行われる。歯車加工装置１０ａ〜１０ｃについて、先ず、被削歯車をフレージングカッタで加工する面取り加工部１２と、面取り加工がなされた被削歯車をシェービングカッタで加工するシェービング加工部１３とから説明する。

図１に示すように、被削歯車１４は、例えば、はすば歯車であり、ホブにより素材から粗歯切りされた状態では、左右の端面角部３０、３１に尖鋭部３３がある。そこで、本実施の形態に係る歯車加工方法では、面取り加工部１２で端面角部３０、３１を面取りした後、シェービング加工部１３で歯２６の歯面２８を切削する。

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。面取り加工部１２及びシェービング加工部１３を用いて当該歯車加工方法により加工を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、面取り加工部１２の一部省略斜視図である。

図２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。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（図３参照）。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とのなす角度である（図３参照）。

図３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２及び図３に示すように、加工歯３２ａと加工歯３２ｂは、被削歯車１４の厚みに応じて離間しており、フレージングカッタ１８及び被削歯車１４は噛合しながら回転する。これにより、一方の加工歯３２ａが一方の端面角部３０に対して押圧して尖鋭部３３を押しつぶして面取りし、他方の加工歯３２ｂが他方の端面角部３１に対して押圧して尖鋭部３３を押しつぶして面取りする。

図３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、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３の右方向（矢印Ａ１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Ａ２方向）に回転する。

これにより、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａは、先ず、図３中の矢印Ｂ１で示すように歯２６と噛み合いし、端面角部３０の略頂部に当接する。続いて、加工歯３２ａは、図３中の矢印Ｂ２で示すように噛み合いして歯２６の略中間高さに当接される。その後、加工歯３２ａは、図３中の矢印Ｂ３で示すように噛み合いして歯２６の略底部に当接し、端面角部３０を全長にわたって面取りして尖鋭部３３をなくすことができる。当然、被削歯車１４の他方の端面角部３１についても、上記の端面角部３０の場合と同様に、フレージングカッタ１８の加工歯３２ｂによって適切に面取りすることができる。

この際、面取り加工部１２では、フレージングカッタ１８が軸交差角ψ１をもって被削歯車１４に噛み合いすることから、被削歯車１４の端面角部３０、３１に対して押し潰して尖鋭部３３を面取りするだけでなく、横移動成分の含まれる面同士の摺動が発生する。これにより、歯面２８のうち面取り部に隣接する箇所における余肉の盛り上がりの発生を防止し、又は抑制することができる。この軸交差角ψ１は、例えば、５°〜８°の範囲で設定されるとよい。

図４は、シェービング加工部１３の一部省略斜視図である。

図４に示すように、シェービング加工部１３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シェービングカッタ２０と、該シェービングカッタ２０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、面取り加工部１２のものと同一又は同様であり、被削歯車１４がシェービングカッタ２０に噛合することにより連れ回りする。

図５は、被削歯車１４の歯２６と、シェービングカッタ２０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とシェービングカッタ２０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４及び図５に示すように、シェービングカッタ２０の各加工歯４４の歯面には、切削刃としての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に対してシェービングカッタ２０を噛合させるように該シェービングカッタ２０を軸支する。軸Ｊ３は、シェービングカッタ２０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５参照）。軸交差角ψ２は、被削歯車１４の軸Ｊ１とシェービングカッタ２０の軸Ｊ３とのなす角度であり（図５参照）、上記の軸交差角ψ１（図３参照）と同一角度であっても異なる角度であってもよく、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。

シェービングカッタ２０が回転駆動されると、シェービングカッタ２０は図５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、シェービングカッタ２０の加工歯４４と被削歯車１４の歯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５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５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り、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。

次に、基本的には以上のように構成される面取り加工部１２及びシェービング加工部１３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。

図６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の面取り加工及びシェービング加工を同時に行うものであって、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、又はプリ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２参照）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１回目の加工（第１シェービング加工）を行うためのシェービング加工部１３（図４参照）が設けられている。上記したように、シェービング加工部１３はシェービングカッタ２０を有しており、該シェービングカッタ２０を軸交差角ψ２を有して被削歯車１４に噛合させる。該シェービングカッタ２０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２回目の加工（第２シェービング加工）を行うためのシェービングカッタ２０が設けられている。第３ステージ１０６に設けられるシェービングカッタ２０は、第２ステージ１０４のシェービングカッタ２０と同じものであってもよく、精密仕上げに適した異なるものであってもよい。シェービングカッタ２０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。

このように構成される歯車加工装置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）でフレージングカッタ１８による面取り加工を行い、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）でシェービングカッタ２０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、面取り工程とシェービング工程との間で、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に応じて設けられる。このため、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。

詳細は後述するが、一般にシェービング加工は、フレージングカッタ１８による面取り加工よりも時間がかかるが、シェービング加工を第２ステージ１０４及び第３ステージ１０６（又は第２工程〜第Ｎ工程（Ｎ≧４））に分けて行うことにより、第１工程である面取り工程のとの時間差を小さくすることができ、該第１工程後の無駄な待ち時間を低減することができる。

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７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７においては、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。

Ｘ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、Ｘ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Ｘ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Ｘ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Ｘ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Ｘ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Ｘ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７中では１台のみ示す）。Ｘ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おらず、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ピン機構及びクラッチ機構を有する。位置決ピン機構により、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やシェービングカッタ２０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と支持軸２３６により面取り加工部１２（図２参照）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、加工時間の短縮を図ることができる。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１回目のシェービング加工（第１シェービング加工）をするものであり、第５アーム２６２ｅは、被削歯車１４に対して２回目のシェービング加工（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（第５アーム２６２ｅ）と支持軸２３６によりシェービング加工部１３（図４参照）が形成される。

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。第３アーム２６２ｃには、粗仕上げ用のシェービングカッタ２０が設けられ、第５アーム２６２ｅには精密仕上げ用のシェービングカッタ２０が設けられている。これらの粗仕上げ用及び精密仕上げ用のシェービングカッタ２０は、同一のものであっても、各工程に適した異なるものであってもよい。

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。

なお、本実施の形態のようにシェービング加工を２工程に分けて実施する場合、粗仕上げを行う第１シェービング工程よりも精密仕上げを行う第２シェービング工程の方が、加工時間が長くなる傾向にある。そこで、詳細は後述するが、例えば、当該歯車加工装置１０ｂを２台並設したシステムを構築し、一方の歯車加工装置１０ｂでは面取り加工（面取り工程）及び第１シェービング加工（第１シェービング工程）を実施し、他方の歯車加工装置１０ｂでは第２シェービング加工（第２シェービング工程）を実施するようにしてもよい。両装置間での被削歯車１４の移送は、例えば、図示しないロボット等を用いて行えばよい。当然、面取り工程及び第１シェービング工程を担当する歯車加工装置１０ｂには、フレージングカッタ１８及び粗仕上げ用のシェービングカッタ２０のみを設け、第２シェービング工程を担当する歯車加工装置１０ｂには、精密仕上げ用のシェービングカッタ２０のみを設けてシステムを構築してもよい。

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、加工時間の短縮を図ることができる。

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でシェービングカッタ２０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。

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及びシェービングカッタ２０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８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、前記送りテーブル１０１（図６参照）と同様な送りテーブル１７０とを有する。送りテーブル１７０には、複数（図８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シェービングカッタ２０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、少なくとも面取り工程と、第１シェービング工程と、第２シェービング工程とを行う本実施の形態に係る歯車加工方法において、最も時間の長い第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。

図９に示すように、本実施の形態に係る歯車加工方法では、先ず、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）。この歯切りは歯面の粗仕上げに相当し、これにより被削歯車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、シェービング加工部１３による被削歯車１４の１回目のシェービング加工（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、シェービング加工部１３ではシェービングカッタ２０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、所定の取代まで歯面を粗仕上げ切削する歯面成形を行う。

図１０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、シェービングカッタ２０を被削歯車１４との噛合位置（図１１中の点Ｐ１及び時点ｔ０参照）を加工原点とし、該シェービングカッタ２０を前記噛合位置から切削開始位置（図１１中の点Ｐ２及び時点ｔ１参照）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Ａ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、つまりシェービングカッタ２０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、シェービングカッタ２０を前記切削開始位置から切込完了位置（図１１中の点Ｐ３及び時点ｔ２参照）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Ｃを行う。この場合の切り込み方向への前進距離（切り込み距離）は、例えば０．０６ｍｍとし、切込速度は、例えば０．８ｍｍ／ｍｉｎとするとよい。

ステップＳ１１３では、シェービングカッタ２０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Ｔ１を行う（図１１中の点Ｐ３〜点Ｐ５、及び時点ｔ２〜時点ｔ３参照）。この第１スパークアウト工程は、切削を終えたシェービングカッタ２０の切り込み方向への送りを停止させ、その停止位置で、該シェービングカッタ２０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。

図１１に示すように、第１スパークアウト工程Ｔ１は、シェービングカッタ２０を正方向（前記切削工程Ｃでの回転方向）に１回転させる第１工程Ｔ１ａ（図１１中の点Ｐ３〜Ｐ４参照）と、反対の逆方向に１回転させる第２工程Ｔ１ｂ（図１１中の点Ｐ４〜Ｐ５参照）とを実施するとよい。勿論、正回転及び逆回転の数は適宜変更可能であり、正回転のみ又は逆回転のみと設定することもできる。

ステップＳ１１４では、シェービングカッタ２０を前記切込完了位置から所定の離脱位置（図１１中の点Ｐ６参照、時点ｔ４参照）まで後退させるバックムーブメント工程ＢＭを行う。該バックムーブメント工程ＢＭは、シェービングカッタ２０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目的である。この場合の離脱方向（切り込み方向と逆方向）への後退速度（離脱距離）は、例えば、０．０３ｍｍとし、離脱速度は、例えば、例えば０．８ｍｍ／ｍｉｎとするとよい。

ステップＳ１１５では、シェービングカッタ２０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Ｔ２を行う（図１１中の点Ｐ６〜点Ｐ７、及び時点ｔ４〜時点ｔ５参照）。この第２スパークアウト工程Ｔ２は、上記第１スパークアウト工程Ｔ１と略同様であるが、例えば、シェービングカッタ２０を前記正方向に２回転させるとよく、当然、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、シェービングカッタ２０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Ｒを行う（図１１中の点Ｐ７〜Ｐ８、及び時点ｔ５〜ｔ６参照）。以上によって、第１シェービング工程（図９のステップＳ１０３参照）が完了する。

次に、図９のステップＳ１０４において、シェービング加工部１３による被削歯車１４の２回目のシェービング加工（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ついても、図１０及び図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。この場合、例えば、前記切削工程Ｃでの切込速度を第１シェービング工程の場合よりもやや遅い、０．６〜０．８ｍｍ／ｍｉｎとするとよい。また、第１スパークアウト工程Ｔ１では、第１工程Ｔ１ａで正回転を３回、第２工程Ｔ１ｂで逆回転を３回とし、第２スパークアウト工程Ｔ２では、正回転を３回とするとよい。当該第２シェービング工程は、精密仕上げに相当するため、切込速度やスパークアウトに関する設定を上記のように変更することで、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、面取り工程（ステップＳ１０２）、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Ｓ１０５〜Ｓ１０７での各工程を除いた場合でも、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。

これに対して、上記従来技術に係る加工方法では、面取り工程を持たないため、シェービング工程を受ける被削歯車の端面角部に尖鋭部やばり等が残っている可能性がある。このため、第１及び第２シェービング工程に長い時間が必要となり生産効率の低下を招き、さらには、第２シェービング工程の後、所定の熱処理工程やギアホーニング加工等が必須となる。また、シェービングカッタに前記尖鋭部やばり等による破損を生じる可能性もある。

次に、本実施の形態に係る歯車加工方法において、仮に、シェービング加工を１工程のみで行うものとした場合と、上記のように２工程に分けて行う場合の各加工ラインについて、図１２〜図１４を参照して比較説明する。

図１２に例示される加工ライン（以下、「比較ライン」と呼ぶ）では、シェービング加工が１工程のみ行われ、例えば、歯切り工程に４０秒、面取り工程に２０秒、シェービング工程に４５秒の加工時間（タクトタイム）が必要となる。

この比較ラインでは、面取り工程とシェービング工程とのタクトタイム差の２５秒間、面取り工程を受けた被削歯車は、無駄な待ち時間である遊休時間ｔａを強いられる。従って、各工程のタクトタイムの合計時間を、全ての工程が最もタクトタイムが長い工程で行われると仮定した場合の合計時間で除し、百分率で表した工程編成率（％）は、（４０＋２０＋４５）／（４５×３）×１００＝約７８％となる。このため、図１２に示す比較ラインで工程編成率を向上させるためには、例えば、遊休時間ｔａを解消すべく、面取り工程用の装置台数を増やす等の対応が必要となり、コストの増加や設備スペースの増大を惹起する。

さらに、この比較ラインにおいて、シェービング工程での刃具寿命（シェービングカッタの寿命）の延長や、被削歯車の品質精度の向上（加工品質の安定・向上）を達成するためには、生産性を低下させて、つまりラインタクトを落として生産量を下げて対応する必要があり、そうすると、生産効率の低下や、コストや操業時間への影響が出ることになる。

そこで、本実施の形態に係る歯車加工方法では、図１３及び図１４に示すように、シェービング工程を第１シェービング工程と第２シェービング工程とに分解することで、被削歯車１４の品質精度の向上と、生産効率の向上とを両立しつつ、状況に応じて品質精度と生産効率とに対する重み付けを調整し、バランスよく設定することができる。つまり、第１シェービング工程と第２シェービング工程を同一加工ラインで実施することにより、状況に応じて品質を安定させることを重視するか、又は生産効率を向上させることを重視するかを選択する。

図１３に例示される本実施の形態に係る歯車加工方法を適用した加工ライン（以下、「第１加工ライン」と呼ぶ）では、例えば、歯切り工程に４０秒、面取り工程に２０秒、第１シェービング工程に２０秒、第２シェービング工程に４０秒の加工時間を要する。ところが、図１３から明らかなように、シェービング工程を２つに分けたことにより、第２シェービング工程は図１２の比較ラインでのシェービング工程に比べて加工時間ｔｂを短縮することができ、各工程のタクトタイムを４０秒以下に抑えることができる。

このようにシェービング工程を２つに分けることで、両工程の加工パターンを最適化して被削歯車緒元に合わせた品質精度向上や刃具寿命向上を図ったり、サイクルタイムを調整して工程編成率を揃えたりすることを適切に行うことができる。

そこで、次に、図１３の第１加工ラインにおいて重要視する項目として、品質精度向上と、生産効率の向上（刃具寿命向上・サイクルタイム調整による工程編成率向上）とを選択的に又はバランスよく実行するために、シェービング工程の各種パラメータ（加工取代バランスや切込速度、スパークアウト時間等）を変更・最適化することで、歯車加工での生産要求を達成する方法について説明する。

第１に、重要視する項目として品質精度の向上（加工品質を向上・安定）を選択した場合には、第２シェービング工程（図９のステップＳ１０４）において、切削工程Ｃ（図１０のステップＳ１１２）での切込量（加工取代）を低減し、且つ切込速度を低速にし、さらに第１及び第２スパークアウト工程Ｔ１、Ｔ２（図１０のステップＳ１１３、Ｓ１１５）の時間（スパークアウト時間）を長く設定する。

すなわち、図１１中に破線グラフで例示されるように、品質精度及び生産効率をバランスよく設定した標準的設定の実線グラフに対し、切削工程Ｃを、点Ｐ２〜点Ｐ３´で示す切削工程Ｃ´とすることで、第２シェービング工程での切込量の低減と切込速度の低速化を実施する。また、第１スパークアウト工程Ｔ１を、点Ｐ３´〜点Ｐ４´〜点Ｐ５´で示す第１スパークアウト工程Ｔ１´（第１工程Ｔ１ａ´、第２工程Ｔ１ｂ´）とすることで、第１スパークアウト工程の時間を長くする。さらに、第２スパークアウト工程Ｔ２を、点Ｐ６´〜点Ｐ７´で示す第２スパークアウト工程Ｔ２´とすることで、第２スパークアウト工程の時間を長くした後、点７´〜点Ｐ８´で示す逆アプローチ工程Ｒを実行する。

当該第２シェービング工程は、精密仕上げに相当するため、切込量や切込速度、スパークアウトに関する設定を上記のように変更することで、一層精密な成形と削り残しの回避とを実現し、歯車加工の品質精度を向上することができる。勿論、このような第２シェービング工程のパラメータ変更に伴い、第１シェービング工程でも同様にパラメータを変更して、切込量の増大等を行い、加工ライン全体としての調整やバランスを図ってもよい。

上記のように、切削工程での切込量を低減し、切込速度を低速にし、さらに第１及び第２スパークアウト工程を長く設定することにより、被削歯車１４の精密仕上げとなる第２シェービング工程での加工精度を一層向上させ、且つ一層均質化させることができるため、歯車の品質精度の向上（加工精度の安定・向上）安定が可能となる。

第２に、生産効率の向上を重要視する場合には、刃具寿命を延長することにより、刃具新作費用の抑制等によるコスト低減を行って生産効率を向上させる方法と、ラインタクトを短縮することにより工程編成率を高めることで生産効率を向上させる方法とがある。

先ず、重要視する項目として生産効率の向上を選択し、該生産効率を刃具寿命を延長することにより向上させる場合には、上記した品質精度を向上させる場合と略同様のパラメータ設定を行えばよいが、特に、第２シェービング工程での切込量をさらに低減する。すなわち、図１２中の点Ｐ２〜点Ｐ３´´で示す切削工程Ｃ´´とすることで、第２シェービング工程での切込量をさらに低減し、これにより刃具であるシェービングカッタ２０の負担を低減して寿命を延長し、結果として歯車加工に要するコストを低減し、生産効率を向上させることができる。

次に、重要視する項目として生産効率の向上を選択し、該生産効率をサイクルタイム（加工時間）の短縮による工程編成率の向上によって向上させる場合には、図１３に示す第１加工ラインを図１４に示す加工ライン（以下、「第２加工ライン」と呼ぶ）に変更して実行する。

図１４に示すように、第２加工ラインでは、各工程に要する加工時間は、第１加工ライン（図１３参照）と同様であるが、面取り工程後の遊休時間ｔａ（図１２参照）を利用して第１シェービング工程を行うことにより、実質的に各工程のタクトタイムを４０秒で揃えることができる。すなわち、歯切り工程に４０秒、面取り工程及び第１シェービング工程に合計４０秒、第２シェービング工程に４０秒の加工時間をかけるように構成することで、サイクルタイムを最適化し、ラインタクトを大幅に短縮することができ、理想条件では工程編成率を１００％として、生産効率を大幅に向上させることができる。この第２加工ラインによる工程は、図６〜図８に示される歯車加工装置１０ａ〜１０ｂのように、面取り工程とシェービング工程との複合工程が可能な装置（設備）を用いる場合に特に有効であり、つまり、面取り工程での空き時間で第１シェービング工程を行い、その加工取代分で第２シェービング工程のタクトタイムを低減し、ライン全体の工程編成率を合わせて生産効率を向上させることができる。しかも、面取り工程用の装置台数を増やす等が不要であり、コストの低減や設備の省スペース化を図ることができる。

このように、重要視する項目として生産効率の向上を選択し、該生産効率をサイクルタイム（加工時間）の短縮による工程編成率の向上によって向上させる場合には、シェービング加工を１工程のみで行う比較ライン（図１２参照）で律速工程となっている工程、つまりシェービング工程を第１シェービング工程及び第２シェービング工程に分解し、空き時間のある面取り工程後に連続して分解した工程の一部（第１シェービング工程）を行う（図１４参照）。これにより、空き時間のある面取り工程後に、第１シェービング工程を行って加工取代を稼ぐことができ、全体としての加工時間を削減すると共に、ライン全体の工程編成率を揃えて生産効率を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態に係る歯車加工方法では、比較的時間のかかる歯切り工程及び第２シェービング工程の各加工時間の少なくとも一方よりも、面取り工程及び第１シェービング工程の合計加工時間を短く設定する。換言すれば、第１シェービング工程の加工時間を適宜調整し、第２シェービング工程の加工時間が、面取り工程及び第１シェービング工程の合計加工時間と同一時間以上を要するように設定する。そうすると、全体としての工程編成率を可及的に１００％に近づけることができる。また、同一の加工ライン上で被削歯車の各工程を行うことができるため、製品品質を安定させることができる。

この場合、被削歯車１４の加工において重要視する項目として、品質精度向上又は生産効率の向上（刃具寿命向上・サイクルタイム調整による工程編成率向上）を選択・調整し、これに応じてシェービング工程でのパラメータを変更することにより、上記のようにして生産要求を達成することができる。

また、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シェービング工程は時間的に余裕を持つことができ、切削工程（図１０及び図１１参照）でのシェービングカッタ２０の送り速度を緩やかにして、歯面の切削精度を向上させることができる。当然、第１及び第２シェービング工程で用いるシェービングカッタを各工程に最適化したものとすると、一層の精度向上や生産性の向上が可能となる。これにより、熱処理後の歯面仕上げ工程である歯車研削加工やギアホーニング加工における加工精度も向上させることができると共に、当該歯車研削加工やギアホーニング加工に用いる工具の負荷を減らしてその寿命を長くすることができる。

さらに、本実施の形態では、第１シェービング工程の前工程として面取り工程を行うため、当該面取り工程により被削歯車の端面角部の尖鋭部が消去された状態で第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、各シェービング工程に要する時間を可及的に短縮させることができ、生産効率の一層の向上と、製品の歯面精度の一層の向上が可能となる。さらに、面取り工程を行うことにより、各シェービング工程での歯面の成形をより安定した精度で行うことができ、製品品質を一層安定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。

本発明は、歯車の端面角部を面取りした後、シェービング工程により歯面を成形する歯車加工方法に関する。

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、品質を安定させると共に、生産効率の向上を図ることができ、さらに、状況に応じて品質の安定と生産効率の向上のバランスを調整す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：複数のカッタを順次使用して複数の加工工程で被削歯車１４を加工する歯車加工方法であって、前記複数の加工工程は、素材から歯切りされた前記被削歯車の端面角部を面取りする面取り工程と、前記面取り工程の後、前記被削歯車の歯面を成形する第１シェービング工程と、前記第１シェービング工程の後、前記被削歯車の歯面をさらに成形する第２シェービング工程と、を有し、前記第１シェービング工程及び前記第２シェービング工程は、シェービングカッタを前記被削歯車との噛合位置から切削開始位置まで前進させるアプローチ工程と、前記アプローチ工程の後、前記シェービングカッタを前記切削開始位置から切込完了位置まで前進させながら前記歯面を切削する切削工程と、前記切削工程の後、前記シェービングカッタを前記切込完了位置に保持した状態で回転させる第１スパークアウト工程と、前記第１スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタ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と、前記バックムーブメント工程の後、前記シェービングカッタを前記離脱位置に保持した状態で回転させる第２スパークアウト工程と、前記第２スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタを前記噛合位置まで後退させる逆アプローチ工程と、を有する歯車加工方法において、前記第２シェービング工程の切込量を、前記第１シェービング工程の切込量に対して低減させると共に、該第２シェービング工程を、前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間と同一時間以上を要して加工することを特徴とする。

第２の特徴：複数のカッタを順次使用して複数の加工工程で被削歯車を加工する歯車加工方法であって、前記複数の加工工程は、素材を歯切りして前記被削歯車を得る歯切り工程と、前記歯切り工程の後、前記被削歯車の端面角部を面取りする面取り工程と、前記面取り工程の後、前記被削歯車の歯面を成形する第１シェービング工程と、前記第１シェービング工程の後、前記被削歯車の歯面をさらに成形する第２シェービング工程と、を有し、前記第１シェービング工程及び前記第２シェービング工程は、シェービングカッタを前記被削歯車との噛合位置から切削開始位置まで前進させるアプローチ工程と、前記アプローチ工程の後、前記シェービングカッタを前記切削開始位置から切込完了位置まで前進させながら前記歯面を切削する切削工程と、前記切削工程の後、前記シェービングカッタを前記切込完了位置に保持した状態で回転させる第１スパークアウト工程と、前記第１スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタ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と、前記バックムーブメント工程の後、前記シェービングカッタを前記離脱位置に保持した状態で回転させる第２スパークアウト工程と、前記第２スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタを前記噛合位置まで後退させる逆アプローチ工程と、を有する歯車加工方法において、前記第２シェービング工程の切込量を、前記第１シェービング工程の切込量に対して低減させると共に、前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間が、前記歯切り工程及び前記第２シェービング工程の各加工時間のうち、少なくとも一方よりも短く設定されることを特徴とする。

第５の特徴：前記第２シェービング工程の切込量を低減すると、第２シェービング工程での加工精度の向上や刃具寿命の延長が可能となる。

第６の特徴：前記切削工程での前記シェービングカッタの送り速度を低速にし、さらに前記第１スパークアウト工程及び前記第２スパークアウト工程でのスパークアウト時間を長くすることが有効である。

第７の特徴：前記第１シェービング工程を前記面取り工程後の空き時間に行うと、面取り工程後の空き時間を有効に利用して第１シェービング工程を行うことができ、工程編成率の向上による生産効率の向上が可能となる。

第８の特徴：前記面取り工程で使用するフレージングカッタと前記第１シェービング工程で使用するシェービングカッタとが、同一の加工装置のターレット機構に設けられ、該ターレット機構の回転により順に前記被削歯車との噛合位置に移動させ、該被削歯車を加工することにより、１台の歯車加工装置で面取り工程と第１シェービング工程とを行うことができ、設備の省スペース化と、面取り工程後の無駄な遊休時間の削減による生産効率の向上とが可能となる。

Claims

素材から歯切りされた被削歯車（１４）の端面角部（３０、３１）を面取りする面取り工程と、
前記面取り工程の後、前記被削歯車（３０、３１）の歯面（２８）を成形する第１シェービング工程と、
前記第１シェービング工程の後、前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間と同一時間以上を要して、前記被削歯車（１４）の歯面をさらに成形する第２シェービング工程と、
を有することを特徴とする歯車加工方法。
素材を歯切りして被削歯車（１４）を得る歯切り工程と、
前記歯切り工程の後、前記被削歯車（１４）の端面角部（３０、３１）を面取りする面取り工程と、
前記面取り工程の後、前記被削歯車（１４）の歯面（２８）を成形する第１シェービング工程と、
前記第１シェービング工程の後、前記被削歯車（１４）の歯面（２８）をさらに成形する第２シェービング工程と、
を有し、
前記面取り工程及び前記第１シェービング工程の合計加工時間が、前記歯切り工程及び前記第２シェービング工程の各加工時間のうち、少なくとも一方よりも短く設定されることを特徴とする歯車加工方法。
請求項１又は２記載の歯車加工方法において、
前記第２シェービング工程の後、前記被削歯車（１４）を加熱する熱処理工程を有することを特徴とする歯車加工方法。
請求項１〜３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シェービング工程及び前記第２シェービング工程は、シェービングカッタ（２０）を前記被削歯車（１４）との噛合位置から切削開始位置まで前進させるアプローチ工程と、
前記アプローチ工程の後、前記シェービングカッタ（２０）を前記切削開始位置から切込完了位置まで前進させながら前記歯面を切削する切削工程と、
前記切削工程の後、前記シェービングカッタ（２０）を前記切込完了位置に保持した状態で回転させる第１スパークアウト工程と、
前記第１スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタ（２０）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と、
前記バックムーブメント工程の後、前記シェービングカッタ（２０）を前記離脱位置に保持した状態で回転させる第２スパークアウト工程と、
前記第２スパークアウト工程の後、前記シェービングカッタ（２０）を前記噛合位置まで後退させる逆アプローチ工程と、
を有することを特徴とする歯車加工方法。
請求項４記載の歯車加工方法において、
前記被削歯車（１４）の加工において重要視する項目に基づき、前記第２シェービング工程のパラメータを変更することを特徴とする歯車加工方法。
請求項５記載の歯車加工方法において、
前記重要視する項目には、前記被削歯車（１４）の加工品質と、生産効率とを含むことを特徴とする歯車加工方法。
請求項６記載の歯車加工方法において、
前記パラメータには、少なくとも前記第２シェービング工程の切込量の低減が含まれることを特徴とする歯車加工方法。
請求項７記載の歯車加工方法において、
前記重要視する項目として前記被削歯車（１４）の加工品質を選択した場合には、前記第２シェービング工程について、前記切削工程での前記シェービングカッタ（２０）の切込量を低減し、該切削工程での前記シェービングカッタ（２０）の送り速度を低速にし、さらに前記第１スパークアウト工程及び前記第２スパークアウト工程でのスパークアウト時間を長くすることを特徴とする歯車加工方法。
請求項７記載の歯車加工方法において、
前記重要視する項目として前記生産効率を選択し、該生産効率を刃具寿命を延長することにより向上させる場合には、前記シェービングカッタ（２０）による前記第２シェービング工程の切込量のみを低減することを特徴とする歯車加工方法。
請求項７記載の歯車加工方法において、
前記重要視する項目として前記生産効率を選択し、該生産効率を加工サイクルタイムを短縮することにより向上させる場合には、律速となっている工程を分解し、空き時間の工程に前記律速となっている工程の一部を行うことを特徴とする歯車加工方法。
請求項１０記載の歯車加工方法において、
前記律速となっている工程を分解した工程が前記第１シェービング工程及び前記第２シェービング工程であり、該第１シェービング工程を前記面取り工程後の前記空き時間に行うことを特徴とする歯車加工方法。
請求項４〜１１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スパークアウト工程では、前記シェービングカッタ（２０）を正転及び逆転させることを特徴とする歯車加工方法。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の歯車加工方法において、
前記面取り工程で使用するフレージングカッタ（１８）と前記第１シェービング工程で使用するシェービングカッタ（２０）とが、同一の加工装置（１０ｂ）のターレット機構（２５４）に設けられ、該ターレット機構（２５４）の回転により順に前記被削歯車（１４）との噛合位置に移動させ、該被削歯車（１４）を加工することを特徴とする歯車加工方法。
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の歯車加工方法により製造されたことを特徴とする歯車。