CN109277646A - 加工装置和加工方法 - Google Patents

Abstract

提供了能够实现减少工件的槽的加工时间的一种加工装置和一种加工方法，该工件包括具有不同扭转角的槽。加工装置(1)包括控制装置(100)，该加工装置(1)构造成使用具有旋转轴线(L)的加工工具(42)，并且在使加工工具(42)与工件(115)同步旋转的同时通过使加工工具(42)相对地沿工件(115)的旋转轴线(Lw)的方向进给来切削工件(115)的周缘表面，其中，加工工具(42)的旋转轴线(L)相对于工件(115)的旋转轴线(Lw)的交叉角能够被改变。工件(115)的周缘表面至少包括具有不同于彼此的扭转角的第一槽和第二槽。控制装置(100)基于扭转角改变交叉角以分别切削至少两个槽(115g、121g、131g、122g和132g)。

Description

加工装置和加工方法

技术领域

本发明涉及加工装置和加工方法。

背景技术

在车辆中使用的传动装置中，提供同步啮合机构来执行平稳的换挡操作。如图28中所图示的，键式同步啮合机构110包括主轴111、主驱动轴112、离合器毂113、键114、套筒115、主驱动齿轮116、离合器齿轮117和同步器环118。

主轴111和主驱动轴112同轴地设置。离合器毂113花键配合至主轴111。主轴111和离合器毂113一起旋转。键114由位于离合器毂113的外周的三个位置的未图示的弹簧支承。内齿(花键)115a形成在套筒115的内周上。套筒115与键114在旋转轴线LL的方向上沿着形成在离合器毂113的外周上的未图示的花键一起滑动。

主驱动齿轮116配合至主驱动轴112。离合器齿轮117一体地形成在主驱动齿轮116的套筒115侧上，其中渐缩形部117b从离合器齿轮117突出。同步器环118设置在套筒115与离合器齿轮117之间。离合器齿轮117的外齿117a和同步器环118的外齿118a形成为能够与套筒115的内齿115a啮合。同步器环的内周118以能够与渐缩形部117b的外周摩擦接合的渐缩的形状形成。

对同步啮合机构110的操作进行描述。如图29A所示，根据未示出的换档杆的操作，套筒115和键114沿由图29A中的箭头指示的旋转轴线LL的方向移动。键114沿旋转轴线LL的方向推动同步器环118，并将同步器环118的内周压靠在渐缩形部117b的外周。因此，离合器齿轮117、同步器环118和套筒115开始同步旋转。

如图29B所示，键114被套筒115向下推，并沿旋转轴线LL的方向进一步按压同步器环118。因此，同步器环118的内周与渐缩形部117b的外周的附着力增大。产生了强大的摩擦力。离合器齿轮117、同步器环118和套筒115一起同步旋转。当离合器齿轮117的转速和套筒115的转速完全同步时，同步器环118的内周表面与渐缩形部117b的外周的摩擦力消失。

当套筒115和键114沿由图29B中的箭头指示的旋转轴线LL的方向进一步移动时，键114配装在同步器环118的槽118b中并停住。然而，套筒115移动爬过键114的凸形部分114a上方。套筒115的内齿115a与同步器环118的外齿118a啮合。如图29C所示，套筒115沿由图29C中的箭头指示的旋转轴线LL的方向进一步移动。套筒115的内齿115a与离合器齿轮117的外齿117a啮合。如此以来，完成换档。

在上述同步啮合机构110中，为了防止齿轮在行驶期间从离合器齿轮117的外齿117a和套筒115的内齿115a脱离，如图30和图31所示，在套筒115的内齿115a上设置有渐缩状齿轮防脱部120。另外，与齿轮防脱部120锥度配合的未图示的渐缩状齿轮防脱部设置在离合器齿轮117的外齿117a中。在下文的描述中，将套筒115的内齿115a的在图中的左侧的侧表面115A称为左侧表面115A(相当于本发明的“一侧的侧表面”)。将套筒115的内齿115a的在图中的右侧的侧表面115B称为右侧表面115B(相当于本发明的“另一侧的侧表面”)。

套筒115的内齿115a的左侧表面115A包括左齿面115b(相当于本发明的“第一齿面”)和齿面121(下文称为左渐缩齿面121，相当于本发明的“第二齿面”)以及具有与左齿面115b的扭转角不同的扭转角的齿面131(下文称为左倒角齿面131，相当于本发明的“第三齿面”)。左渐缩形齿面121形成为延伸至内齿115a的端面侧的左倒角齿面131。套筒115的内齿115a的右侧表面115B包括右齿面115c(相当于本发明的“第四齿面”)以及具有与右齿面115c的扭转角不同的扭转角的齿面122(下文称为右渐缩形齿面122，相当于本发明的“第五齿面”)和齿面132(下文称为右倒角齿面132，相当于本发明的“第六齿面”)。右渐缩形齿面122形成为延伸至内齿115a的端面侧的右倒角齿面132。

在该示例中，左齿面115b的扭转角度为0度，左渐缩形齿面121的扭转角度为θf度，左倒角齿面131的扭转角度为θL度，右齿面115c的扭转角度为0度，右渐缩形齿面122的扭转角度为θr度，右倒角齿面132的扭转角度为θR度。左渐缩形齿面121、连接左渐缩形齿面121和左齿面115b的齿面121a(下文称为左副齿面121a)和左倒角齿面131以及右渐缩形齿面122、连接右渐缩形齿面122和右齿面115c的齿面122a(下文称为右副齿面122a)、和右倒角齿面132构成齿轮防脱部120。左渐缩形齿面121与离合器齿轮117的齿轮防脱部锥度配合，由此实现防止齿轮脱离。左倒角齿面131和右倒角齿面132是用于顺利地执行与离合器齿轮117的齿轮防脱部啮合的齿面。

如此以来，套筒115的内齿115a的结构较复杂。套筒115是需要大量生产的部件。因此，通常，套筒115的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c、即左齿面115b与右齿面115c之间的槽(下文简称为“齿槽115g”，相当于本发明的“第一齿槽或第二齿槽”)通过拉削、齿轮成形等形成。齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122、即左渐缩形齿面121与右渐缩形齿面122之间的槽(下文简称为“左渐缩形齿槽121g”；相当于本发明的“第一齿槽或第二齿槽”，以及被称为“右渐缩形齿槽122g”，相当于本发明的“第一齿槽或第二齿槽”)通过轧制形成(参见日本实用新型注册号2547999)。齿轮防脱部120的左倒角齿面131和右倒角齿面132、即左倒角齿面131与右倒角齿面132之间的槽(下文简称为“左倒角齿槽131g”；相当于本发明的“第一齿槽或第二齿槽”，以及称为“右倒角齿槽132g”，相当于本发明的“第一齿槽或第二齿槽”)通过端铣(见JP-A-2004-76837)或冲压(参见JP-B-3-55215)形成。

如上所述，套筒115的加工包括各种加工，例如拉削、齿轮成形、轧制、端铣和冲压。为了进一步提高加工精度，需要的是去除加工期间形成的毛刺的过程。因此，加工时间往往很长。

发明内容

本发明要解决的问题

考虑到这种情况设计了本发明，并且本发明的目的是提供能够实现减少工件的槽的加工时间的一种加工装置和一种加工方法，该工件包括具有不同扭转角的槽。

用于解决该问题的方法

本发明的加工装置是包括控制装置的加工装置，该加工装置构造成使用具有旋转轴线的加工工具，并且在使加工工具与工件同步旋转的同时通过使加工工具相对地沿工件的旋转轴线的方向进给来切削工件的周缘表面，其中，加工工具的旋转轴线相对于工件的旋转轴线的交叉角(φ)能够被改变。工件的周缘表面至少包括具有彼此不同的扭转角的第一槽和第二槽，并且控制装置基于扭转角改变交叉角以分别切削第一槽和第二槽。

在根据本发明的加工装置中，由于具有不同扭转角的槽仅通过切削形成，与过去相比可以更大程度地减少加工时间。

根据本发明的加工方法是使用具有旋转轴线的加工工具、并且在使加工工具与工件同步旋转的同时通过使加工工具相对地沿工件的旋转轴线的方向进给来切削工件的周缘表面的加工方法，其中，加工工具的旋转轴线相对于工件的旋转轴线的交叉角能够被改变。第一槽或第二槽的具有作为齿面的两个侧壁部的齿轮的齿形成在工件的周缘表面。齿轮的齿的一侧的侧表面包括第一齿面、第二齿面和第三齿面，其中，第二齿面具有与第一齿面的扭转角不同的扭转角，第三齿面具有与第一齿面的扭转角和第二齿面的扭转角不同的扭转角并且与第二齿面相比还在齿轮的齿的端面侧形成为延伸至第二齿面。齿轮的齿的另一侧的侧表面包括第四齿面、第五齿面和第六齿面，其中，第五齿面具有与第四齿面的扭转角不同的扭转角，第六齿面具有与第四齿面的扭转角和第五齿面的扭转角不同的扭转角并且与第五齿面相比还在齿轮的齿的端面侧形成为延伸至第五齿面。

加工方法包括：首先将交叉角设定成第一交叉角，以至少对第一齿面和第四齿面进行粗切削的步骤；随后将交叉角改变成第二交叉角以对第三齿面进行加工并将交叉角改变成第三交叉角以对第六齿面进行切削的步骤；随后将交叉角改变成第四交叉角以对第二齿面进行加工并将交叉角改变成第五交叉角以对第五齿面进行加工的步骤；以及最后将交叉角改变成第一交叉角，以对第一齿面和第四齿面进行精切削的步骤。

在本发明的加工方法中，具有不同扭转角的齿面按顺序切削并形成。因此，在切削中形成的毛刺可以按顺序被去除。最后形成的毛刺可以通过精加工去除。因此，无需单独设置用于去除毛刺的过程。与过去相比，可以更大程度地减少加工时间。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施方式的加工装置的整体构型的图示；

图2是用于描述针对渐缩形齿面加工工具的由图1中的控制装置执行的工具设计过程的流程图；

图3是用于描述针对倒角齿面加工工具的由图1中示出的控制装置执行的工具设计过程的流程图；

图4是用于描述由图1中的控制装置执行的工具状态设定过程的流程图；

图5是用于描述针对内齿面和倒角齿面的由图1中示出的控制装置执行的加工控制过程的流程图；

图6是图5之后的用于描述针对渐缩形齿面和内齿面的由图1中示出的控制装置执行的加工控制过程的流程图；

图7是示出了内齿面的扭转角、渐缩形齿面的扭转角、倒角齿面的扭转角、加工工具的扭转角以及当通过加工工具对齿面进行加工时的交叉角的图表；

图8A是示出了从工具端面侧沿旋转轴线的方向观察的加工工具的示意构型的图示；

图8B是示出了图8A中示出的沿径向方向观察的加工工具的示意构型的部分横截面视图；

图8C是图8B中示出的加工工具的切削刃的放大视图；

图9A是示出了在对左渐缩形齿面进行加工的情况下在设计渐缩形齿面加工工具时加工工具与工件之间的尺寸关系的图示；

图9B是示出了在对左渐缩形齿面进行加工的情况下在设计渐缩形齿面加工工具时加工工具与工件之间的位置关系的图示；

图9C是示出了在对右渐缩形齿面进行加工的情况下在设计渐缩形齿面加工工具时加工工具与工件之间的尺寸关系的图示；

图10是示出了在计算加工工具的刃尖宽度和刃厚度时使用的加工工具的各个部分的图示；

图11是示出了用于加工渐缩形齿面的沿径向方向观察的加工工具的示意构型的图示；

图12是示出了用于加工倒角齿面的沿轴向方向观察的加工工具的切削刃的示意构型的图示；

图13A是示出了当设计倒角齿面加工工具时的加工工具与工件之间的尺寸关系的图示；

图13B是示出了当设计倒角齿面加工工具时的加工工具与工件之间的位置关系的图示；

图14A是示出了沿径向方向观察的左倒角齿面加工工具的示意构型的图示；

图14B是示出了沿径向方向观察的右倒角齿面加工工具的示意构型的图示；

图15A是示出了当沿旋转轴线方向改变加工工具的工具位置时的加工工具与工件之间的位置关系的图示；

图15B是示出了当改变了轴向方向位置时的加工状态的第一图示；

图15C是示出了当改变了轴向方向位置时的加工状态的第二图示；

图15D是示出了当改变了轴向方向位置时的加工状态的第三图示；

图16A是示出了当改变了表示加工工具的旋转轴线相对于工件的旋转轴线的倾斜度的交叉角时的加工工具与工件之间的位置关系；

图16B是示出了当改变了交叉角时的加工状态的第一图示；

图16C是示出了当改变了交叉角时的加工状态的第二图示；

图16D是示出了当改变了交叉角时的加工状态的第三图示；

图17A是示出了当沿旋转轴线方向改变了加工工具的位置并且改变了交叉角时的加工工具与工件之间的位置关系的图示；

图17B是示出了当改变了轴向方向位置和交叉角时的加工状态的第一图示；

图17C是示出了当改变了轴向方向位置和交叉角时的加工状态的第二图示；

图18A是示出了当对内齿面进行粗加工/中间精加工时沿径向方向观察的毛刺形成状态的图示；

图18B是示出了当对倒角齿面进行加工时沿径向方向观察的毛刺形成状态的图示；

图18C是示出了当对渐缩形齿面进行加工时沿径向方向观察的毛刺形成状态的图示；

图18D是示出了在对内齿面进行精加工时沿径向方向观察的毛刺去除状态的图示；

图19A是示出了在对左渐缩形齿面进行加工之前沿径向方向观察的加工工具的位置的图示；

图19B是示出了在对左渐缩形齿面进行加工时沿径向方向观察的加工工具的位置的图示；

图19C是示出了在对左渐缩形齿面进行加工之后沿径向方向观察的加工工具的位置的图示；

图20是示出了内齿面的扭转角、渐缩形齿面的扭转角、倒角齿面的扭转角、加工工具的扭转角以及当用加工工具加工齿面时的交叉角的图表；

图21是示出了根据本发明的实施方式的加工装置的整体构型的图示；

图22是用于描述针对加工工具的由图21中示出的控制装置执行的工具设计过程的流程图；

图23是用于描述针对内齿面和倒角齿面的由图21中示出的控制装置执行的加工控制过程的流程图；

图24是图23之后的用于描述针对渐缩形齿面和内齿面的由图21中示出的控制装置执行的加工控制过程的流程图；

图25A是用于描述当加工左齿面时的接近距离和切削距离的图示；

图25B是用于描述当加工左渐缩形齿面时的接近距离和切削距离的图示；

图25C是用于描述当加工右倒角形齿面时的接近距离和切削距离的图示；

图26A是用于描述当加工左齿面时的校正角的图示；

图26B是用于描述当加工左渐缩形齿面时的校正角的图示；

图26C是用于描述当加工右倒角齿面时的校正角的图示；

图27A是示出了内齿面的扭转角、渐缩形齿面的扭转角、倒角齿面的扭转角、加工工具的扭转角以及当通过加工工具对齿面进行加工时的交叉角的图表；

图27B是示出了在渐缩形齿面的扭转角和倒角齿面的扭转角较大、左渐缩形齿面的扭转角与右渐缩形齿面的扭转角相同、左倒角齿面的扭转角与右倒角齿面的扭转角相同的情况下的内齿面的扭转角、渐缩形齿面的扭转角、倒角齿面的扭转角、加工工具的扭转角以及当通过加工工具对齿面进行加工时的交叉角的图表；

图27C是示出了在渐缩形齿面的扭转角和倒角齿面的扭转角较大、左渐缩形齿面的扭转角与右渐缩形齿面的扭转角不同、左倒角齿面的扭转角与右倒角齿面的扭转角不同的情况下的内齿面的扭转角、渐缩形齿面的扭转角、倒角齿面的扭转角、加工工具的扭转角以及当通过加工工具对齿面进行加工时的交叉角的图示；

图28是示出了具有作为工件的套筒的同步啮合机构的横截面视图；

图29A是示出了开始操作之前的图28中示出的同步啮合机构的状态的横截面视图；

图29B是示出了操作期间的图28中示出的同步啮合机构的状态的横截面视图；

图29C是示出了完成操作之后的图28中示出的同步啮合机构的状态的横截面视图；

图30是示出了作为工件的套筒的齿轮防脱部的立体图；以及

图31是从径向方向观察的图30中的套筒的齿轮防脱部的图示。

具体实施方式

第一实施方式

1-1.加工装置的构型

在第一实施方式中，例示了作为加工装置的能够加工齿轮的五轴加工中心并且参照图1进行描述。换言之，加工装置1是具有包括正交于彼此的三个直线运动轴线(X、Y和Z轴)和两个旋转轴线(平行于X轴线的A轴线和垂直于A轴线的C轴线)的驱动轴线的装置。

如背景技术中所述，齿轮防脱部120的加工包括各种类型的加工。因此，加工时间往往很长。齿轮防脱部120通过进行塑性成形的轧制或冲压形成。因此，形成了毛刺并且加工精度趋于降低。因此，在上述加工装置1中，套筒115的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c、齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122通过由下文描述的加工工具42进行切削而形成。

即，套筒115与加工工具42彼此同步旋转，并且加工工具42沿工件W的旋转轴线方向进给，由此，首先粗切削套筒115的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c并对左齿面115b和右齿面115c进行中间精切削，并且随后，切削齿轮防脱部120的左倒角齿面131和右倒角齿面132。随后，切削齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122。最后，对套筒115的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c进行精切削。因此，所有的齿面能仅通过切削进行加工。此外，切削中形成的毛刺可以被依次去除。特别地，最后形成的毛刺可以通过精切削去除。因此，可以比以往大幅地缩短加工时间。

如图1所示，加工装置1由床10、柱20、鞍座30、旋转主轴40、工作台50、倾斜工作台60、转台70、工件保持件80、控制装置100等构成。虽然未图示，但公知的自动工具更换装置与床10并排地设置。

床10形成为呈大致矩形形状并布置在地板上。用于沿与X轴平行的方向驱动柱20的未图示的X轴滚珠螺杆布置在床10的上表面上。另外，构造成驱动X轴滚珠螺杆以使其旋转的X轴马达11c布置在床10上。

用于沿平行于Y轴的方向驱动鞍座30的未图示的Y轴滚珠螺杆布置在平行于Y轴的柱20的侧表面(滑动表面)20a上。构造成驱动Y轴滚珠螺杆以使其旋转的Y轴马达23c布置在柱20中。

旋转主轴40支承加工工具42、可旋转地支承在鞍座30中、并且通过容纳在鞍座30中的主轴马达41旋转。加工工具42由未图示的工具保持件保持并固定至旋转主轴40的远端并根据旋转主轴40的旋转而旋转。加工工具42根据柱20和鞍座30的运动相对于床10沿与X轴平行的方向以及沿与Y轴平行的方向移动。下面对加工工具42进行详细描述。

用于沿与Z轴平行的方向驱动工作台50的未图示的Z轴滚珠螺杆布置在床10的上表面上。构造成驱动Z轴滚珠螺杆以使其旋转的Z轴马达12c布置在床10上。

在工作台50的上表面设置有构造成支承倾斜工作台60的倾斜台支承部63。在倾斜台支承部63中，倾斜台60设置成能够绕与A轴平行的轴线旋转(可枢转)。倾斜台60通过容纳在工作台50中的A轴马达61旋转(枢转)。

在倾斜台60中，转台70设置成能够绕与C轴平行的轴线旋转。构造成将套筒115保持为工件的工件保持器80安装在转台70上。转台70通过C轴马达62与套筒115和工件保持件80一起旋转。

控制装置100包括加工控制单元101、工具设计单元102、工具状态计算单元103、存储器105等。加工控制单元101、工具设计单元102、工具状态计算单元103和存储器105可以分别由不同类型的硬件构成，或者可以分别由软件实现。

加工控制单元101控制主轴马达41以使加工工具42旋转。加工控制单元101控制X轴马达11c、Z轴马达12c、Y轴马达23c、A轴马达61以及C轴马达62，以使套筒115和加工工具42相对于彼此沿与X轴方向平行的方向、沿与Z轴方向平行的方向、沿与Y轴方向平行的方向、围绕平行于A轴的轴线、以及围绕平行于C轴的轴线移动。即，加工控制单元101控制C轴马达62，以将作为工件的套筒115的旋转轴线Lw与加工工具42的旋转轴线L设定成预定的交叉角φ(参照图8A)并且控制主轴马达41和A轴马达61以使加工工具42和套筒115同步旋转。如此以来，加工控制单元101执行套筒115的切削。

如下面详细描述的那样，工具设计单元102计算加工工具42的切削刃42a的扭转角度β(参见图8C)等，以设计加工工具42。

如下面详细描述的那样，工具状态计算单元103计算加工工具42相对于套筒115的相对位置和相对姿势的工具状态。

在存储器105中，预先存储了与加工工具42相关的工具数据，即，刃尖圆直径da、参考圆直径d、齿顶高ha、模数m、齿顶高修正系数λ、压力角α、前压力角αt、刃尖压力角αa以及用于切削套筒115的加工数据。存储器105存储例如在设计加工工具42时输入的切削刃42a的刃数Z。存储器105存储由工具设计单元102设计的加工工具42的形状数据和由工具状态计算单元103计算的工具状态。

1-2.加工工具

发明人发现，通过分别改变三个加工工具中由齿轮的齿面的扭转角度与切削刃的扭转角度之间的差值表示的交叉角，可以处理套筒115的齿轮防脱部120的切削。作为三个加工工具42，具体地，如图7所示，使用了用于切削套筒115的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c、包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121和包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122的加工工具(下文称为第一加工工具42F)。此外，使用用于切削左倒角齿面131的加工工具(下文称为第二加工工具42L)。此外，使用了用于切削右倒角齿面132的加工工具(以下称为第三加工工具42R)。

在该示例中套筒115的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的扭转角度以及齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121的扭转角度、右渐缩形齿面122的扭转角度、左倒角齿面131的扭转角度和右倒角齿面132的扭转角度为0度、θf度、θr度、θL度和θR度。第一加工工具42F的扭转角度、第二加工工具42L的扭转角度和第三加工工具42R的扭转角度为β度、βL度和βR度。

用第一加工工具42F切削内齿115a的左齿面115b和右齿面115c时的交叉角(第一交叉角)为φ。用第一加工工具42F切削左渐缩形齿面121时的交叉角(第四交叉角)为φf。用第一加工工具42F切削右渐缩形齿面122时的交叉角(第五交叉角)为φr。用第二加工工具42L切削左倒角齿面131时的交叉角(第二交叉角)为φL。用第一加工工具42F切削右倒角齿面132时的交叉角(第三交叉角)为φR。

如此以来，三个加工工具42的切削刃的扭转角度可以基于齿轮的齿面的扭转角度和加工装置1中设定的交叉角度来确定。因此，可以很容易地设计三个加工工具42。齿轮防脱部120通过切削而形成。因此，可以提高加工精度并确保防止齿轮脱离。

首先，对第一加工工具42F的设计进行描述。第一加工工具42F基于内齿115a的左齿面115b的形状和右齿面115c的形状、左渐缩形齿面121的形状和右渐缩形齿面122的形状来设计。如图8A所示，在该示例中，当从工具端面42A侧沿工具轴线(旋转轴线)L的方向观察第一加工工具42F时，切削刃42af的形状形成为与该示例中渐开线曲线相同的形状。

如图8B所示，第一加工工具42F的切削刃42af具有在工具端面42A侧相对于与工具轴线L垂直的平面倾斜角度γ的前角以及在工具周缘表面42B侧相对于与工具轴线L平行的直线倾斜角度δ的前隙角。如图8C所示，切削刃42af的刃迹线42bf具有相对于与工具轴线L平行的直线倾斜角度β的扭转角度。

如上所述，在切削套筒115的齿轮防脱部120时，首先形成内齿115a的左齿面115b和右齿面115c，随后相对于已经形成的内齿115a形成左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122。在该示例中，内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的扭转角为0度。因此，第一加工工具42F的切削刃42af在切削内齿115a期间不会与邻近于切削刃42af的内齿115a干涉。

另一方面，包括左副齿面121a的左渐缩形形齿面121和包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122各自具有扭转角。因此，第一加工工具42F的切削刃42af需要具有在内齿115a的切削期间使包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121和包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122被确切切削而不与邻近的内齿115a干涉的形状。在以下描述中，作为示例描述了包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121。这同样适用于包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122。

具体地，如图9A所示，切削刃42af设计成使得：当切削刃42af切削了左渐缩形齿面121齿线长度ff时，切削刃42a的刃尖宽度Saf大于左副齿面121a的迹线长度gf。此外，切削刃42af需要设计成使得：切削刃42af的参考圆Cb上的刃厚度Taf(见图10)等于或小于左渐缩形齿面121与面向左渐缩形齿面121的右渐缩形齿面122的敞开的端部之间的距离Hf(下文称为齿面间距Hf)。此时，考虑切削刃42af的耐久性、例如切削刃42af的缺陷来设定切削刃42af的刃尖宽度Saf和切削刃42af的参考圆Cb上的刃厚度Taf。

在设计切削刃42af时，如图9B所示，首先，需要设定由左渐缩形齿面121的扭转角θf与切削刃42af的扭转角β之间的差表示的交叉角φf(下文中称为第一加工工具42F的交叉角φf)。左渐缩形齿面121的扭转角θf是已知的值。第一加工工具42F的交叉角φf的可能的设定范围由加工装置1设定。因此，操作者临时设定任意交叉角φf。

随后，根据左渐缩形齿面121的已知扭转角θf和第一加工工具42F的设定交叉角φf来计算切削刃42af的扭转角β。计算切削刃42af的刃尖宽度Saf和切削刃42af的参考圆Cb上的刃厚度Taf。通过重复上述过程，设计了包括用于切削左渐缩形齿面121的最佳切削刃42af的第一加工工具42F。下面描述用于计算切削刃42af的刃尖宽度Saf和切削刃42af的参考圆Cb上的刃厚度Taf的计算的示例。

如图10所示，切削刃42af的刃尖宽度Saf由刃尖圆直径da和刃尖圆的刃厚度的半角ψaf表示(参见式(1))。

式(1)

Saf＝ψaf·da···(1)

刃尖圆直径da由参考圆直径d和齿顶高ha表示(参见式(2))。此外，参考圆直径d由切削刃42af的刃数Z、切削刃42af的刃迹线42bf的扭转角和模数m(参见式(3))表示。齿顶高ha由齿顶高修正系数λ和模数m表示(参见式(4))。

式2

da＝d+2·ha···(2)

式3

d＝Z·m/cosβ···(3)

式4

ha＝2·m(1+λ)···(4)

刃尖圆的刃厚度的半角ψaf由切削刃42af的刃数Z、齿顶高修正系数λ、压力角α、前压力角αt以及刃尖压力角αa表示(见式(5))。前压力角αt可以由切削刃42af的刃迹线42bf的压力角α和扭转角β表示(参见式(6))。刃尖压力角αa由前压力角αt、刃尖圆直径da和参考圆直径d表示(参见式(7))。

式5

ψaf＝π/(2·Z)+2·λ·tanα/Z+(tanαt-αt)-(tanαa-αa)···(5)

式6

αt＝tan^-1(tanα/cosβ)···(6)

式7

αa＝cos^-1(d·cosαt/da)···(7)

切削刃42af的刃厚度Taf由参考圆直径d和刃厚度Taf的半角ψf表示(参见式(8))。

式8

Taf＝ψf·d···(8)

参考圆直径d由切削刃42af的刃数Z、切削刃42af的刃迹线42bf的扭转角β、以及模数m表示(参见式(9))。

式9

d＝Z·m/cosβ···(9)

刃厚度Taf的半角ψf由切削刃42af的刃数Z、齿顶高修正系数λ、以及压力角α表示(参见式(10))。

式(10)

ψf＝π/(2·Z)+2·λ·tanα/Z···(10)

以与图9C所示相同的方式对右渐缩形齿面122执行上述用于左渐缩形齿面121的过程。在图9C中，右渐缩形齿面122的齿线长度用fr表示，右副齿面122a的齿线长度用gr表示，以及右渐缩形齿面122与面向右渐缩形齿面122的左渐缩形齿面121的敞开的端部之间的距离由Hr表示(下文称为齿面间距Hr)。

因此，如图11所示，第一加工工具42F设计成使得：当在图中从垂直于工具轴线L的方向向下看工具端面42A时，切削刃42af的刃迹线42bf具有从左下向右上倾斜的扭转角β。在控制装置100的工具设计单元102中执行上述第一加工工具42F的设计。下面描述设计过程的细节。

对第三加工工具42R的设计进行描述。第三加工工具42R基于右倒角齿面132的形状设计。如同第三加工工具42R那样，第二加工工具42L基于左倒角齿面131的形状设计。关于设计的详细描述被省略。

与上述第一加工工具42F的形状(参见图8A、图8B和图8C)相比，第三加工工具42R形成为除了第一加工工具42F的切削刃42af的形状之外的与上述第一加工工具42F的形状大致相同的形状(渐开线曲线的形状)。即，如图12所示，第三加工工具42R的切削刃42aR的形状在本示例中形成为大致矩形形状，这是因为右倒角齿面132的压力角大致为0度。

套筒115的右倒角齿面132通过用第三加工工具42R切削已形成的套筒115的内齿115a而形成。因此，需要将第三加工工具42R的切削刃42aR形成为使得在内齿115a的切削期间在不与相邻的内齿115a干涉的情况下能够确保切削右倒角齿面132的形状。

具体而言，如图13A所示，需要将切削刃42aR设计成使得：当切削刃42aR将右倒角齿面132切削了齿线长度rr时，切削刃42aR的刃尖宽度SaR等于或小于内齿115a的右倒角齿面132与面向右倒角齿面132的左齿面115b的之间的距离JR(下文称为齿面间距JR)。此时，考虑到切削刃42aR的耐久性、例如切削刃42aR的缺陷，设定切削刃42aR的刃尖宽度SaR。

在设计切削刃42aR时，如图13B所示，需要设定由右倒角齿面132的扭转角θR与切削刃42aR的扭转角βR之间的差表示的交叉角φR(下文称为第三加工工具42R的交叉角φR)。右倒角齿面132的扭转角θR是已知值。第三加工工具42R的交叉角φR的可能的设定范围由加工装置1设定。因此，操作者临时设定任意交叉角φR。

随后，根据右倒角齿面132的已知扭转角θR和第三加工工具42R的设定交叉角φR以及切削刃42aR的刃尖宽度SaR来计算切削刃42aR的扭转角βR。通过重复上述过程，设计了包括用于切削右倒角齿面132的最佳的切削刃42aR的第三加工工具42R。

因此，如图14A所示，第三加工工具42R设计成使得：当在图中从垂直于工具轴线L的方向向下看工具端面42A时，切削刃42aR的刃迹线42bR具有从左下向右上倾斜的扭转角βR。如图14B所示，第二加工工具42L设计成使得：当在图中从垂直于工具轴线L的方向向下看工具端面42A时，切削刃42aL的刃迹线42bL具有从右下向左上倾斜的扭转角度βL。

1-3.加工装置中加工工具的工具状态

下文将检查当所设计的第一加工工具42F施用于加工装置1并且通过改变第一加工工具42F的工具状态例如工具在第一加工工具42F的工具轴线L的方向上的位置(下文中称为第一加工工具42F的轴向方向位置)以及第一加工工具42F的交叉角φf来切削左渐缩形齿面121时获得的加工精度。

这同样适用于当通过第一加工工具42F切削内齿115a的左齿面115b、右齿面115c和右渐缩形齿面122时获得的加工精度。因此，省略详细的描述。这同样适用于当通过第二加工工具42L切削左倒角齿面131时获得的加工精度。因此，省略详细的描述。这同样适用于当通过第三加工工具42R切削右倒角齿面132时获得的加工精度。因此，省略详细的描述。

例如，如图15A所示，在第一加工工具42F的轴向方向位置、即工具端面42A与第一加工工具42F的工具轴线L之间的交点P位于套筒115的旋转轴线Lw上的状态下(偏移量：0)，对左渐缩形齿面121进行加工。在交点P沿第一加工工具42F的工具轴线L的方向偏移了距离+k(偏移量：+k)的状态下，对左渐缩形齿面121进行加工。在交点P沿第一加工工具42F的工具轴线L的方向偏移了距离-k的状态下(偏移量：-k)，对左渐缩形齿面121进行加工。第一加工工具42F的交叉角φf在所有状态下都是固定的。

因此，左渐缩形齿面121的加工状态如图15B、图15C和图15D所示。图中的粗实线E表示设计中的左渐缩形齿面121的渐开线曲线被转换成直线，点部分D表示被切削及去除部分。

如图15B所示，在偏移量为0的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成类似于设计中的渐开线曲线的形状。另一方面，如图15C所示，在偏移量为+k的情况下，经加工的左渐缩形齿面121加工成向图中右侧(沿虚线箭头的方向)偏移的形状，即，相对于设计中的渐开线曲线沿顺时针节圆的方向偏移。如图15D所示，在偏移量为-k的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成向图中左侧(沿虚线箭头的方向)偏移的形状，即，相对于设计中的渐开线曲线沿逆时针节圆的方向偏移。因此，左渐缩形齿面121的形状可以通过改变在加工工具42的工具轴线L方向上的位置而沿节圆方向偏移。

例如，如图16A所示，在第一加工工具42F的交叉角为φf、φff和φfff的情况下，对左渐缩形齿面121进行加工。角度的大小关系是φf>φff>φfff。作为结果，左渐缩形齿面121的加工状态如图16B、图16C和图16D所示。

如图16B所示，在交叉角为φf的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成与设计中的渐开线曲线的形状相似的形状。另一方面，如图16C所示，在交叉角为φff的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成相对于设计中的渐开线曲线齿尖的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上变窄并且齿根的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上变宽的形状。如图16D所示，在交叉角为φfff的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成相对于设计中的渐开线曲线齿尖的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上进一步变窄并且齿根的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上进一步变宽的形状。因此，通过改变第一加工工具42F的交叉角，可以改变左渐缩形齿面121在节圆的方向上的齿尖宽度和在节圆的方向上的齿根宽度的形状。

例如，如图17A所示，在第一加工工具42F的轴向方向位置，即工具端面42A与第一加工工具42F的工具轴线L之间的交点P位于套筒115的旋转轴线Lw上(偏移量：0)并且第一加工工具42F的交叉角是φf的情况下，对左渐缩形齿面121进行加工。在交叉点P沿第一加工工具42F的工具轴线L的方向偏移了距离+k(偏移量：+k)并且交叉角为φff情况下，对左渐缩形齿面121进行加工。作为结果，左渐缩形齿面121的加工状态如图17B和图17C所示。

如图17B所示，在偏移量为0并且交叉角为φf的情况下，经加工的左渐缩形齿面121加工成与设计中的渐开线曲线的形状相似的形状。另一方面，如图17C所示，在偏移量为+k并且交叉角为φff的情况下，经加工的左渐缩形齿面121向图中的右侧偏移(沿虚线箭头的方向)，即，沿节圆的顺时针方向移动，并且被加工成相对于设计中的渐开线曲线齿尖在节圆的方向(实线箭头的方向)上变窄并且齿根在节圆的方向上变宽(在实线箭头方向上)的形状。因此，通过改变加工工具42的轴向位置和第一加工工具42F的交叉角，可以使左渐缩形齿面121的形状沿节圆的方向偏移。可以改变齿尖在圆周方向上的宽度和齿根在节圆方向上的宽度。

因此，第一加工工具42F能够通过借助于加工装置1中设定的偏移量0和交叉角度φf来高精度地切削左渐缩形齿面121。第一加工工具42F的工具状态由控制装置100的工具状态计算单元103设定。下面描述该过程的细节。

1-4.由控制装置的工具设计单元执行的过程

参照图2和图9A、图9B和图9C来描述控制装置100的工具设计单元102对第一加工工具42F的设计过程。关于齿轮防脱部120的数据，即左渐缩形齿面121的扭转角度θf和齿线长度ff、左副齿面121a的齿线长度gf和齿面间距Hf、右渐缩形齿面122的扭转角θr和齿线长度fr、以及右副齿面122a的齿线长度gr和齿面间距Hr被假定预先存储在存储器105中。另外，关于第一加工工具42F的数据，即刃数Z、刃尖圆直径da、参考圆直径d、齿顶高ha、模数m、齿顶高修正系数λ、压力角α、前压力角αt和刃尖压力角αa预先存储在存储器105中。

控制装置100的工具设计单元102从存储器105读取左渐缩形齿面121的扭转角θf(图2中的步骤S1)。然后，工具设计单元102计算在切削由操作者输入的左渐缩形齿面121时的第一加工工具42F的交叉角φf与所读取的左渐缩形齿面121的扭转角θf之间的差来作为第一加工工具42F的切削刃42af的刃迹线42b的扭转角β(图2中的步骤S2)。

工具设计单元102从存储器105读取第一加工工具42F的刃数Z等，并且基于所读取的第一加工工具42F的刃数Z等和计算出的切削刃42af的刃迹线42bf的扭转角β来计算切削刃42af的刃尖宽度Saf和刃厚度Taf。根据基于刃厚度Taf的渐开线曲线来计算切削刃42af的刃尖宽度Saf。如果能够在齿部中保持令人满意的啮合，则工具设计单元102刃尖宽度计算作为非渐开线或线性齿面的刃尖宽度Saf(图2中的步骤S3)。

当计算出的切削刃42af的刃宽度Saf等于或小于左副齿面121a的齿线长度gf时，工具设计单元102返回到步骤S2并重复上述过程。另一方面，当计算出的切削刃42af的刃宽度Saf大于左副齿面121a的齿线长度gf时，工具设计单元102从存储器105读出齿面间距Hf。工具设计单元102判定所计算出的切削刃42af的刃厚度Taf是否小于左渐缩形齿面121侧的齿面间距Hf(图2中的步骤S4)。

当所计算出的切削刃42af的刃厚度Taf等于或大于左渐缩形齿面121侧的齿面间距Hf时，工具设计单元102返回步骤S2并重复上述过程。另一方面，当切削刃42af的所计算出的刃厚度Taf小于左渐缩形齿面121侧的齿面间距Hf时，工具设计单元102从存储器105读取右渐缩形齿面的扭转角θr(图2中的步骤S5)。在切削右渐缩形齿面122时，工具设计单元102将在步骤S2中计算出的第一加工工具42F的切削刃42af的刃迹线42bf的扭转角度β与读取的右渐缩形齿面122的扭转角度θr(参见图9C)之间的差计算为第一加工工具42F的交叉角φr(图2中的步骤S6)。

工具设计单元102从存储器105中读出齿面间距Hr并且判定刃厚度Taf是否小于右渐缩形齿面122侧的齿面间距Hr(图2中的步骤S7)。当刃厚度Taf等于或大于右渐缩形齿面122侧的齿面间距Hr时，工具设计单元102返回步骤S2并重复上述过程。

另一方面，当刃厚度Taf小于右渐缩形齿面122侧的齿面间距Hr时，工具设计单元102基于例如计算出的切削刃42af的刃迹线42bf的扭转角β来判定第一加工工具42F的形状(图2中的步骤S8)。工具设计单元102将判定的第一加工工具42F的形状数据存储在存储器105中(图2中的步骤S9)并结束整个过程。因此，设计了包括最佳切削刃42af的第一加工工具42F。

参照图3、图13A和图13B来描述控制装置100的工具设计单元102对第三加工工具42R的设计过程。用于设计第二加工工具42L的过程是相同的。右倒角齿面132的扭转角θR、齿线长度rr、高度，压力角和齿面间距JR假定预先存储在存储器105中。另外，关于第三加工工具42R的数据、即刃数Z、刃尖圆直径da、参考圆直径d、齿顶高ha、模数m、齿顶高修正系数λ、压力角α、前压力角αt和刃尖压力角αa预先存储在存储器105中。

控制装置100的工具设计单元102从存储器105读取右倒角齿面132的扭转角θR(图3中的步骤S21)。然后，工具设计单元102计算由操作者输入的第三加工工具42R的交叉角度φR与所读取的右倒角齿面132的的扭转角度θR之间的差来作为第三加工工具42R的切削刃42aR的刃迹线42bR的扭转角度βR(图3中的步骤S22)。

工具设计单元102从存储器105读取第三加工工具42R的刃数Z等，并基于所读取的第三加工工具42R的刃数Z等和计算出的切削刃42aR的刃迹线42bR的扭转角度βR来计算切削刃42aR的刃尖宽度SaR(图3中的步骤23)。工具设计单元102从存储器105中读出齿面间距JR，并判定所计算出的切削刃42aR的刃尖宽度SaR是否小于齿面间距JR(图3中的步骤S24)。

当计算出的切削刃42aR的刃厚度SaR(刃尖宽度)等于或大于齿面间距JR时，工具设计单元102返回步骤S22并重复上述过程。另一方面，当计算出的切削刃42aR的刃厚度SaR小于齿面间距JR时，工具设计单元102基于例如计算出的切削刃42aR的刃迹线42bR的扭转角βR来判定第三加工工具42R的形状(图3中的步骤S25)。工具设计单元102将判定的第三加工工具42R的形状数据存储在存储器105中(图3中的步骤S26)并结束整个过程。因此，设计了包括最佳切削刃42aR的第三加工工具42R。

1-5.由控制装置的工具状态计算单元执行的过程

参考图4来描述控制装置100的工具状态计算单元103执行的过程。该过程是用于基于已知的齿轮产生理论计算第一加工工具42F的切削刃42af的迹线的模拟过程。因此，不需要实际加工。可以实现成本降低。这同样适用于第二加工工具42L和第三加工工具42R。省略该过程的详细解释。

在切削左渐缩形齿面121时，控制装置100的工具状态计算单元103从存储器105读取工具状态，例如第一加工工具42F的轴向方向位置(图4的步骤S31)。工具状态计算单元103将“1(指示第一次)”作为模拟的次数n存储在存储器105中(图4中的步骤S32)，并将第一加工工具42F设定成所读取的工具状态(步骤S33在图4中)。

工具状态计算单元103基于从存储器105读取的第一加工工具42F的形状数据来计算加工左渐缩形齿面121时的工具迹线(图4中的步骤S34)，并且计算加工后左渐缩形齿面121的形状(图4中的步骤S35)。接着，工具状态计算单元103将计算出的加工后的左渐缩形齿面121的形状与设计中的左渐缩形齿面121的形状进行比较、计算形状误差、并将其存储在存储器105中(图4中的步骤S36)。工具状态计算单元103将模拟次数n加1(图4中的步骤S37)。

工具状态计算单元103判定模拟次数n是否达到预设定次数nn(图4中的步骤S38)。当模拟次数n没有达到预设定次数nn时，工具计算单元103改变第一加工工具42F的工具状态——例如改变第一加工工具42F的轴向方向位置(在图4中的步骤S39)、返回到步骤S34、并重复上述过程。另一方面，当模拟次数n达到预设定次数nn时，工具状态计算单元103选择所存储的形状误差中具有最小误差的第一加工工具42F的轴向方向位置、将所选择的轴向方向位置存储在存储器105中(图4中的步骤S40)，并结束整个过程。

在上述过程中，执行多次模拟并且选择误差最小的第一加工工具42F的轴向方向位置。然而，也可以预先设定可允许的形状误差，并且在步骤S36中计算出的形状误差等于或小于可允许的形状误差时选择第一加工工具42F的轴向方向位置。在步骤S39中，代替改变第一加工工具42F的轴向方向位置，也可以改变第一加工工具42F的交叉角φf或者改变第一加工工具42F关于轴线的位置，或者改变交叉角、轴向位置和关于轴线的位置的任意组合。

1-6.由控制装置的加工控制单元执行的过程

参照图5和图6来描述控制装置100的加工控制单元101执行的过程(齿轮加工方法)。此处假定操作者基于由工具设计单元102设计的第一加工工具42F、第二加工工具42L和第三加工工具42R的各自的形状数据来制造第一加工工具42F、第二加工工具42L和第三加工工具42R，并且将第一加工工具42F、第二加工工具42L和第三加工工具42R布置在加工装置1中的自动工具更换装置中。还假定套筒115附接至加工装置1的工件保持件80。

控制装置100的加工控制单元101通过自动工具更换装置将第一加工工具42F附接至旋转主轴40(图5中的步骤S41)。加工控制单元101将第一加工工具42F和套筒115布置成使得：通过工具状态计算单元103的计算获得了用第一加工工具42F切削套筒115的内周上的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的第一加工工具42F的工具状态(图5中的步骤S42)。

加工控制单元101在第一加工工具42F与套筒115同步旋转的同时使第一加工工具42F沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给，并且对套筒115的内周进行粗切削以形成内齿115a的左齿面115b和右齿面115c。此外，加工控制单元101对内齿115a的已形成的左齿面115b和已形成的右齿面115c进行中间精切削(图5中的步骤S43；相当于本发明的“第一步骤”)。中间精切削通过将工具进给速度设定成低于粗切削期间的工具进给速度来执行。如图18A所示，由于中间精切削，毛刺B1形成在内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的第一加工工具42F的切削结束侧的端部处。

当左齿面115b和右齿面115c的切削完成时(图5的步骤S44)，加工控制单元101通过自动工具更换装置用第二加工工具42L替换第一加工工具42F(图5中的步骤S45)。加工控制单元101将第二加工工具42L和套筒115布置成使得：通过工具状态计算单元103的计算获得了用第二加工工具42L切削内齿115a的左齿面115b侧的左倒角齿面131的第一加工工具42L的工具状态(图5中的步骤S46)。加工控制单元101在第二加工工具42L与套筒115同步旋转的同时使第二加工工具42L沿套筒115的旋转轴线Lw的旋转方向一次或多次进给，并对内齿115a进行切削以形成内齿115a的左齿面115b上左倒角齿面131(图5中的步骤S47；相当于本发明的“第二步骤”)。

当左倒角齿面131的切削完成时(图5的步骤S48)，加工控制单元101通过自动工具更换装置用第三加工工具42R来替换第二加工工具42L(图5中的步骤S49)。加工控制单元101将第三加工工具42R和套筒115布置成使得：通过工具状态计算单元103的计算获得了用第三加工工具42R切削内齿115a的右齿面115c侧的右倒角齿面132的第三加工工具42R的工具状态(图5中的步骤S50)。

加工控制单元101在第三加工工具42R与套筒115同步地旋转的同时使第三加工工具42R沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给，并且对内齿115a的右齿面115c进行切削以形成内齿115a的右齿面115c上的右倒角齿面132(图5中的步骤S51；相当于本发明的“第二步骤”)。加工控制单元101可以在切削右倒角齿面132之后切削左倒角齿面131。通过切削，如图18B所示，毛刺B2形成在左倒角齿面131的第二加工工具42L的切削结束侧的端部处以及右倒角齿面132的第三加工工具42R的切削结束侧的端部处。

当右倒角齿面132的切削完成时(图5中的步骤S52)，加工控制单元101通过自动工具更换装置用第一加工工具42F替换第三加工工具42R(图6中步骤S53)。加工控制单元101将第一加工工具42F和套筒115布置成使得：通过工具状态计算单元103的计算获得了用第一加工工具42F切削包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121的第一加工工具42F的工具状态(图6中的步骤S54)。加工控制单元101在第一加工工具42F与套筒115同步地旋转的同时使第一加工工具42F沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给，从而对内齿115a进行切削以形成包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121(图6中的步骤S55；相当于本发明的“第三步骤”)。

也就是说，如图19A至图19C所示，第一加工工具42F沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次执行切削操作，以在内齿115a中形成包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121。此时，第一加工工具42F需要执行进给操作和与进给操作相反的方向的返回操作。然而，如图19C所示，在该反向操作中惯性力起作用。因此，加工工具42的进给操作在点Q处终止——这比左渐缩形齿面121的齿线长度ff短预定长度，从而可以形成包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121，并转换到返回操作。进给终止点Q可以通过利用传感器等进行测量来计算。然而，在进给量对必要的加工精度而言足够精确的情况下，可以通过进给量来调节点Q而不进行测量。也就是说，精确加工可以通过执行切削工作、同时调节进给量来实现，使得加工可以执行到点Q。

当左渐缩形齿面121的切削完成时(图6中的步骤S56)，加工控制单元101将第一加工工具42F和套筒115布置成使得：通过工具状态计算单元103的计算获得了用于切削包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122的第一加工工具42F的工具状态(图6中的步骤S57)。加工控制单元101在第一加工工具42F与套筒115同步地旋转的同时使第一加工工具42F沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给，从而对内齿115a进行切削以形成包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122(图6中的步骤S58；相当于本发明的“第三步骤”)。

加工控制单元101可以在切削右渐缩形齿面122之后切削左渐缩形齿面121。通过切削，如图18C所示，形成在左倒角齿面131和右倒角齿面面上的毛刺B2被去除并且毛刺B3形成在左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122的第一加工工具42F的切削结束侧的端部处。

当右渐缩形齿面122的切削完成时(图6中的步骤S59)，加工控制单元101将第一加工工具42F和套筒115布置成使得：通过工具状态计算单元103的计算获得了用于精切削已进行中间精切削的内齿115a的第一加工工具42F的工具状态(图6中的步骤S60)。加工控制单元101在第一加工工具42F与套筒115同步地旋转的同时使第一加工工具42F沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给，并且对内齿115a的左齿面115b和右齿面115c进行精切削(图6中的步骤S61；相当于本发明的“第四步骤”)。精切削通过将工具进给速度设定成低于中间精切削期间的工具进给速度来执行。

当内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的切削完成时(图6中的步骤S62)，加工控制单元101结束整个过程。如图18D所示，通过精切削，形成在内齿115a的左齿面115b和右齿面115c上的毛刺B1和形成在左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122上的毛刺B3被去除。尽管即使在精切削之后也形成毛刺，但由于毛刺非常小，所以可以通过后处理(例如，刷涂)去除毛刺。

如上所述，在加工装置1中，首先对套筒115的内齿115a进行粗切削、中间精切削，并且随后对齿轮防脱部120的左倒角齿面131和右倒角齿面132进行切削。接着，对齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122进行切削。最后，对套筒115的内齿115a进行精切削。如此，通常可以移除形成在切削过程中的毛刺。

如果切削左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122，然后切削左倒角齿面131和右倒角齿面132，则在精切削中，没有使内齿115a与左倒角齿面131和右倒角齿面132接触的机会。因此，形成在左倒角齿面131和右倒角齿面132上的毛刺不能被去除。如上所述，齿轮防脱部120可以仅通过切削形成，并且可以在切削的同时去除所形成的毛刺。因此，与过去相比，能够更大幅度地缩短轧制、端铣和冲压的加工时间。

1-7.加工工具的另一个示例

在上述示例中，使用三个加工工具，即，第一加工工具42F、第二加工工具42L和第三加工工具42C如下所述地执行套筒115的齿轮防脱部120的切削，如图7所示。也就是说，通过改变交叉角φ、φf、φr、φL和φR来执行切削。交叉角φ、φf、φr、φL和φR由内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的扭转角0°和0°、包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121及包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122的扭转角θf和θr、左倒角齿面131及右倒角齿面132的扭转角θL和θR与切削刃42aF的扭转角β、βL和βR之间的差表示。

然而，如图20所示，发明人发现，所有的齿面有时只能由第一加工工具42F切削。作为这种情况下的条件，在用第一加工工具42F切削左倒角齿面131和右倒角齿面132时的交叉角φLL和φRR需要能够由加工装置1设定。也就是说，交叉角φLL和φRR是第一加工工具42F的扭转角β与左倒角齿面131的扭转角θLL和右倒角齿面132的扭转角θRR之间的差。只需要能够基于扭转角β、θLL和θRR来设定交叉角φLL和φRR即可。也就是说，当左倒角齿面131的扭转角θLL和右倒角齿面132的扭转角θRR是预定值时，所有齿面115b、115c、121、122、131和132都可以仅由第一加工工具42F切削。由于不需要更换工具，因此可以更大幅度地减少加工时间。

1-8.剩余

在上述示例中，对内周齿执行加工。然而，也可以对外周齿执行加工。工件是同步啮合机构110的套筒115。然而，工件可以是包括像齿轮那样啮合的齿轮部的工件、圆筒形工件或是盘形工件。可以以相同的方式在内周(内齿)和外周(外齿)中的一者或两者上加工多个齿面(具有不同的多个齿线或齿形(齿尖和齿根))。也可以以相同的方式对不断变化的齿线和齿形(齿尖和齿根)比如鼓形或削端进行加工。啮合可以被优化(以令人满意的状态执行)。

在上述示例中，作为五轴加工中心的加工装置1能够使套筒115绕A轴线转动。另一方面，五轴加工中心也可以构造为能够使加工工具42F、42R、42绕A轴线转动的竖向加工中心。在以上描述中，本发明应用于加工中心。然而，本发明也可以应用于专门用于齿轮加工的机器。

第二实施方式

2-1.加工装置的机械构型

图21所示的第二实施方式中的加工装置1的机械构型与图1所示的第一实施方式中的加工装置1的机械构型相同。然而，第二实施方式中的控制装置200的控制构型与第一实施方式中的加工装置1的控制装置100的控制构型不同。在图21中，与图1所示的部件相同的部件用相同的参考数字和符号表示。省略了对这些部件的详细描述。

如图21所示，控制装置200包括加工控制单元101、工具设计单元102、工具状态计算单元103、校正角计算单元104和存储器105。

如下面详细描述的，当对套筒115的内齿115a的齿面115b和115c(齿槽115g的两个侧壁部)进行切削、加工工具42和套筒115在同步旋转期间的旋转相位被设定为参考旋转相位(0度)时，校正角计算单元104计算在切削齿轮防脱部120的倒角齿面131和132(倒角齿槽131g和132g的两个侧壁部)以及齿轮防脱部120的渐缩形齿面121和122(渐缩形齿槽121g和122g的两个侧壁部)时的相对于加工工具42和套筒115的参考旋转相位(0度)的校正角σf、σr、σL和σR(参见图27A)。

在存储器105中，预先存储了与加工工具42相关的工具数据，即，刃尖圆直径da、参考圆直径d、齿顶高ha、模数m、齿顶高修正系数λ、压力角α、前压力角αt、刃尖压力角αa以及用于切削套筒115的加工数据。存储器105存储例如在设计加工工具42时输入的切削刃42a的刃数Z。存储器105存储由工具设计单元102设计的加工工具42的形状数据和由工具状态计算单元103计算的工具状态。存储器105存储由校正角计算单元104计算的套筒115的旋转相位的校正角σf、σr、σL和σR。

2-2.加工工具

对第二实施方式中在加工装置1中使用的加工工具42的设计进行描述。加工工具42的设计与第一实施方式中描述的内容大致相同。因此，下面参照图8A至8C和图10对设计进行描述(图中括号中的符号对应于第二实施方式)。加工工具42基于内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的形状来设计。如图8A所示，当从工具端面42侧沿工具轴线(旋转轴线)L的方向观察加工工具42时，切削刃42a具有与该示例中的渐开线曲线的形状相同的形状。

如图8B所示，加工工具42的切削刃42a具有在工具端面42A侧相对于与工具轴线L垂直的平面倾斜角度γ的前角以及在工具周缘表面42B侧相对于与工具轴线L平行的直线倾斜角度δ的前隙角。如图8C所示，切削刃42a的刃迹线42b具有相对于与工具轴线L平行的直线倾斜角度β的扭转角度。

为了设计切削刃42a，首先，根据内齿115a的左齿面115b和右齿面115c(齿槽115g)的扭转角与交叉角φ之和计算出切削刃42a的扭转角β(参见图25A)。在本示例中，由于左齿面115b和右齿面115c(齿槽115g)的扭转角为0度，所以切削刃42a的扭转角β与交叉角φ相同。

随后，计算切削刃42a的刃尖宽度Sa(参见图10)和切削刃42a的参考圆Cb(参见图10)上的刃厚度Ta(参见图10)。根据上述过程，设计了包括用于切削左齿面115b和右齿面115c(齿槽115g)的最佳切削刃42a的加工工具42。下面描述用于计算切削刃42a的刃尖宽度Sa和切削刃42a的参考圆Cb上的刃厚度Ta的计算的示例。

如图10所示，切削刃42a的刃尖宽度Sa由刃尖圆直径da和刃尖圆的刃厚度的半角ψa表示(参见式(11))。

式(11)

Sa＝ψa·da···(11)

刃尖圆直径da由参考圆直径d和齿顶高ha表示(参见式(12))。此外，参考圆直径d由切削刃42a的刃数Z、切削刃42a的刃迹线42bf的扭转角和模数m(参见式(13))表示。齿顶高ha由齿顶高修正系数λ和模数m表示(参见式(14))。

式12

da＝d+2·ha···(12)

式13

d＝Z·m/cosβ···(13)

式14

ha＝2·m(1+λ)···(14)

刃尖圆的刃厚度的半角ψa由切削刃42a的刃数Z、齿顶高修正系数λ、压力角α、前压力角αt以及刃尖压力角αa(见式(15))表示。前压力角αt可以由切削刃42a的刃迹线42b的压力角α和扭转角β表示(参见式(16))。刃尖压力角αa由前压力角αt、刃尖圆直径da和参考圆直径d表示(参见式(17))

式15

ψa＝π/(2·Z)+2·λ·tanα/Z+(tanαt-αt)-(tanαa-αa)···(15)

式16

αt＝tan^-1(tanα/cosβ)···(16)

式17

αa＝cos^-1(d·cosαt/da)···(17)

切削刃42a的刃厚度Ta由参考圆直径d和刃厚度Ta的半角ψ表示(参见式(8))。

式8

Ta＝ψ·d···(18)

参考圆直径d由切削刃42a的刃数Z、切削刃42a的刃迹线42b的扭转角β、以及模数m表示(参见式(19))。

式9

d＝Z·m/cosβ···(19)

刃厚度Ta的半角ψ由切削刃42a的刃数Z、齿顶高修正系数λ、以及压力角α表示(参见式(20))。上述加工工具42的设计在控制装置100的工具设计单元102中执行。下文对该过程的细节进行描述。

式(20)

ψ＝π/(2·Z)+2·λ·tanα/Z···(20)

2-3.旋转相位的校正角

如在背景技术中所描述的，套筒115的加工包括各种类型的加工。为了进一步提高加工精度，需要用于去除已形成的毛刺的单独的过程。因此，加工时间趋于变长。在上述的加工装置1中，套筒115的旋转轴线Lw相对于加工工具42的旋转轴线L以交叉角φ倾斜。在加工工具42与套筒115同步旋转的同时，加工工具42沿套筒115的旋转轴线Lw的方向进给。套筒115的内齿115a的齿面115b和115c被切削。此时加工工具42和套筒115在同步旋转期间的旋转相位设定为参考旋转相位(0度)。

发明人发现，可以通过用相对于参考旋转相位(0度)的校正角σf、σr、σL、和σR校正加工工具42和套筒115在同步旋转期间的旋转相位来用一个加工工具42切削齿轮防脱部120的左倒角齿面131和右倒角齿面132(左倒角齿槽131g和右倒角齿槽132g)以及齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122(左渐缩形齿槽121g和右渐缩形齿槽122g)。下文对该切削进行描述。

如上所述，加工工具42具有在该示例中对应于0度的左齿面115b和右齿面115c(齿槽115g)的扭转角以及切削刃42a的刃迹线42b的扭转角β，以使得能够切削内齿115a的左齿面115b和右齿面115c(齿槽115g)。当这种加工工具42以交叉角φ与套筒115同步旋转时，如图25A所示，切削刃42a在切削左齿面115b时的刃尖42c占据平行于套筒115的旋转轴线Lw的线性移动轨道ML1，从而从预定的接近位置U11通过切削开始位置U12(左齿面115b的一端(图中的下端))到达切削完成位置13(左齿面115b的另一端(图中的上端))。接近位置U11是从切削开始位置U12沿左齿面115b的齿线方向延伸到加工工具42侧的直线上的预定位置。

鉴于上述点，为了用同一加工工具42以固定的交叉角φ切削左渐缩形齿面121(左渐缩形齿槽121g)，执行以下过程。也就是说，加工工具42和套筒115的同步旋转仅需控制成使得切削刃42a的刃尖42c的移动轨道ML2从接近位置U11通过切削开始位置U22(左渐缩形齿面121的一端(图中的下端))线性地到达切削完成位置U23(左渐缩形齿面121的另一端(图中的上端))，如图25B所示。也就是说，接近位置U11仅需要位于从切削开始位置U22沿左渐缩形齿面121的齿线方向向加工工具42侧延伸的直线上。此时的移动轨道ML2平行于下述直线：该直线相对于套筒115的旋转轴线Lw倾斜了左渐缩形齿面121的扭转角θf。当切削右渐缩形齿面122(右渐缩形齿槽122g)时也同样适用。

类似地，为了用同一加工工具42以固定的交叉角φ切削右倒角齿面132(右倒角齿槽132g)，加工工具42和套筒115的同步旋转仅需控制成使得切削刃42a的刃尖42c的移动轨道ML3从接近位置U11通过切削开始位置U32(右倒角齿面132的一端(图中的下端))线性地到达切削完成位置U33(右倒角齿面132的另一端(图中的上端))，如图25C所示。也就是说，接近位置U11仅需要位于从切削开始位置U32沿右倒角齿面132的齿线方向向加工工具42侧延伸的直线上。移动轨道ML3平行于下述直线：该直线相对于套筒115的旋转轴线Lw倾斜了右倒角齿面132的扭转角θR。当切削左倒角齿面122(左倒角齿槽122g)时也同样适用。

因此，如图25A所示，当切削左齿面115b时，由于左齿面115b的扭转角为0，切削刃42a的刃尖42c不会沿套筒115的径向方向移动，以从接近位置U11通过切削开始位置U12到达切割完成位置U13。另一方面，如图25B和图25C所示，当切削左渐缩形齿面121和右倒角齿面132时，由于左渐缩形齿面121和右倒角齿面132的扭转角为θf和θR，因此切削刃42a的刃尖42c沿套筒115的径向方向移动距离M1和M2，以从接近位置U11通过切削开始位置U22和U32到达切削完成位置U23和U33。

因此，如图25A和图26A所示，在切削左齿面115b时，加工工具42和套筒115的在同步旋转期间的旋转相位，即，在接近位置U11、切削开始位置U12、以及切削完成位置U13位于平行于套筒115的旋转轴线Lw的直线上时的旋转相位被设定为参考旋转相位(0度)。如图25B、图26B、图25C和图26C所示，在切削左渐缩形齿面121和右倒角齿面132时，加工工具42和套筒115在同步旋转期间的旋转相位通过套筒115的对应于套筒115的径向方向上的移动距离M1和M2的相对于参考旋转相位(0度)的旋转相位(校正角σf和σR)来校正。因此，可以使切削刃42a的刃尖42c在上述移动轨道ML2和ML3上移动。

校正角σf和σR由使用从接近位置U11到切削开始位置U22和U32的第一距离M11和M21以及从切削开始位置U22和U32到切削完成位置U23和U33的第二距离M12和M22的和以及左渐缩形齿面121的扭转角θf和右倒角齿面132的扭转角θR在下文描述的式(21)和式(22)表示。

式21

σf＝(M11+M12)·sinθf·360/π·Z·m···(21)

式22

σR＝(M21+M22)·sinθR·360/π·Z·m···(22)

在交叉角φ固定的状态下，通过将加工工具42和套筒115的同步旋转控制成相对于参考旋转相位(0度)移动校正角σf和σR来执行切削。同步旋转控制通过调节加工工具42的转速和套筒115的转速来实现。当切削右渐缩形齿面122和左倒角齿面131时也同样适用。因此，在加工装置1中，不需要对加工工具42与套筒115进行相位匹配。此外，只需要通过一个加工工具42执行切削。因此，不需要更换工具。也可以去除形成的毛刺。因此，可以大大减少加工时间。

2-4.加工装置中加工工具的工具状态

下文将检查当所设计的加工工具42应用于第二实施方式中的加工装置1并且左渐缩形齿面121通过改变加工工具42的工具状态——例如在加工工具42F的工具轴线L的方向上的工具位置(下文称为加工工具42的轴向方向位置)以及加工工具42的交叉角φ——而被切削时获得的加工精度。加工工具42的工具状态与第一实施方式中描述的内容基本相同。因此，下面参照图15A、图15B、图15C至图17A、图17B和图17C(图中括号中的符号对应于第二实施方式)描述工具状态。这同样适用于当内齿115a的左齿面115b、右齿面115c、右渐缩形齿面122、左倒角齿面131和右倒角齿面132被切削时所获得的加工精度。因此，省略了详细描述。

例如，如图15A所示，在加工工具42的轴向方向位置、即工具端面42A与加工工具42的工具轴线L之间的交点P位于套筒115的旋转轴线Lw上的状态下(偏移量：0)，对左渐缩形齿面121进行加工。此外，在交点P沿加工工具42F的工具轴线L的方向偏移了距离+k(偏移量：+k)的状态下，对左渐缩形齿面121进行加工。此外，在交点P沿加工工具42的工具轴线L的方向偏移了距离-k的状态下(偏移量：-k)，对左渐缩形齿面121进行加工。加工工具42的交叉角φf在所有状态下都是固定的。

因此，左渐缩形齿面121的加工状态如图15B、图15C和图15D所示。图中的粗实线E表示设计中的左渐缩形齿面121的渐开线曲线被转换成直线，点部分D表示被切削及去除部分。

如图15B所示，在偏移量为0的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成类似于设计中的渐开线曲线的形状。另一方面，如图15C所示，在偏移量为+k的情况下，经加工的左渐缩形齿面121加工成向图中右侧(沿虚线箭头的方向)移动的形状，即，相对于设计中的渐开线曲线沿顺时针节圆的方向偏移。如图15D所示，在偏移量为-k的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成向图中左侧(沿虚线箭头的方向)移动的形状，即，相对于设计中的渐开线曲线沿逆时针节圆的方向偏移。因此，左渐缩形齿面121的形状可以通过改变在加工工具42的工具轴线L方向上的位置而沿节圆方向偏移。

例如，如图16A所示，在加工工具42的交叉角为φ、φf和φff的情况下，对左渐缩形齿面121进行加工。角度的大小关系是φ>φf>φff。作为结果，左渐缩形齿面121的加工状态如图16B、图16C和图16D所示。

如图16B所示，在交叉角为φ的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成与设计中的渐开线曲线的形状相似的形状。另一方面，如图16C所示，在交叉角为φf的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成相对于设计中的渐开线曲线齿尖的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上变窄并且齿根的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上变宽的形状。如图16D所示，在交叉角为φff的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成相对于设计中的渐开线曲线齿尖的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上进一步变窄并且齿根的宽度在节圆方向(沿实线箭头的方向)上进一步变宽的形状。因此，通过改变加工工具42的交叉角，可以改变左渐缩形齿面121的在节圆方向上的齿尖宽度和在节圆的方向上的齿根宽度的形状。

例如，如图17A所示，在加工工具42的轴向方向位置，即工具端面42A与加工工具42的工具轴线L之间的交点P位于套筒115的旋转轴线Lw上(偏移量：0)并且加工工具42的交叉角是φ的情况下，对左渐缩形齿面121进行加工。此外，在交叉点P沿加工工具42的工具轴线L的方向偏移了距离+k(偏移量：+k)并且交叉角为φf情况下，对左渐缩形齿面121进行加工。作为结果，左渐缩形齿面121的加工状态如图17B和图17C所示。

如图17B所示，在偏移量为0并且交叉角为φ的情况下，经加工的左渐缩形齿面121被加工成与设计中的渐开线曲线的形状相似的形状。另一方面，如图17C所示，在偏移量为+k并且交叉角为φf的情况下，经加工的左渐缩形齿面121向图中的右侧移动(沿虚线箭头的方向)，即，沿节圆的顺时针方向移动，并且被加工成相对于设计中的渐开线曲线齿尖宽度在节圆的方向(实线箭头的方向)上变窄并且齿根宽度在节圆的方向上变宽(在实线箭头方向上)的形状。因此，通过改变加工工具42的轴向位置和加工工具42的交叉角，可以使左渐缩形齿面121的形状沿节圆的方向移动。可以改变齿尖在圆周方向上的宽度和齿根在节圆方向上的宽度。

因此，加工工具42能够通过借助于加工装置1中设定的偏移量0和交叉角φ来高精度地切削左渐缩形齿面121。加工工具42的工具状态由控制装置200的工具状态计算单元103设定。下面描述该过程的细节。

2-5.由控制装置的工具设计单元执行的过程

参照图22和图8A、图8B和图8C来描述控制装置200的工具设计单元102对加工工具42的设计过程。关于加工工具42的数据，即刃数Z、刃尖圆直径da、参考圆直径d、齿顶高ha、模数m、齿顶高修正系数λ、压力角α、前压力角αt和刃尖压力角αa预先存储在存储器105中。

控制装置200的工具设计单元102从存储器105读取左齿面115b的扭转角(在该示例中为0度)(图22中的步骤S71)。然后，在切削由操作者输入的左齿面115b时，工具设计单元102计算加工工具42的交叉角φ与所读取的左齿面115b的扭转角(0度)之间的差来作为加工工具42的切削刃42a的刃迹线42b的扭转角β(＝φ)(图22中的步骤S72)。

工具设计单元102从存储器105读取加工工具42的刃数Z等，并且基于所读取的加工工具42的刃数Z等和计算出的切削刃42a的刃迹线42b的扭转角β来计算切削刃42a的刃尖宽度Sa和刃厚度Ta(图22中的步骤S73)。工具设计单元102基于例如计算出的切削刃42a的刃迹线42b的扭转角β来判定加工工具42的形状(图22中的步骤S74)。工具设计单元将所判定的加工工具42的形状数据存储在存储器105中(图22中的步骤S75)并且终止整个过程。因此，设计了包括最佳的切削刃42a的加工工具。

2-6.由控制装置的工具状态计算单元执行的过程

由控制装置200的工具状态计算单元103执行的过程与第一实施方式所描述的过程大致相同。因此，该将参照图4描述该过程。该过程是用于基于已知的齿轮产生理论计算加工工具42的切削刃42a的迹线的模拟过程。因此，不需要实际加工。可以实现成本降低。

在切削左渐缩形齿面121时，控制装置200的工具状态计算单元103从存储器105读取工具状态，例如加工工具42的轴向方向位置(图4的步骤S31)。工具状态计算单元103将“1(指示第一次)”作为模拟的次数n存储在存储器105中(图4中的步骤S32)，并将第一加工工具42F设定成所读取的工具状态(步骤S33在图4中)。

工具状态计算单元103基于从存储器105读取的加工工具42的形状数据来计算加工左渐缩形齿面121时的工具迹线(图4中的步骤S34)，并且计算加工后的左渐缩形齿面121的形状(图4中的步骤S35)。接着，工具状态计算单元103将计算出的加工后的左渐缩形齿面121的形状与设计中的左渐缩形齿面121的形状进行比较、对形状误差进行计算、并将其存储在存储器105中(图4中的步骤S36)。工具状态计算单元103将模拟次数n加1(图4中的步骤S37)。

工具状态计算单元103判定模拟次数n是否达到预设定次数nn(图4中的步骤S38)。当模拟次数n没有达到预设定次数nn时，工具计算单元103改变加工工具42的工具状态——例如改变加工工具42F的轴向方向位置(在图4中的步骤S39)、返回到步骤S34、并重复上述过程。另一方面，当模拟次数n达到预设定次数nn时，工具状态计算单元103选择所存储的形状误差中具有最小误差的加工工具42F的轴向方向位置、将所选择的轴向方向位置存储在存储器105中(图4中的步骤S40)，并结束整个过程。

在上述过程中，执行多次模拟并且选择误差最小的加工工具42F的轴向方向位置。然而，也可以预先设定可允许的形状误差，并且在步骤S36中计算出的形状误差等于或小于可允许的形状误差时选择加工工具42的轴向方向位置。在步骤S39中，代替改变加工工具42的轴向方向位置，也可以改变加工工具42的交叉角φ或者改变第一加工工具42关于轴线的位置，或者改变交叉角、轴向位置和关于轴线的位置的任意组合。

2-7.由控制装置的加工控制单元执行的过程

参照图23和图24来描述由加工控制单元101和控制装置200的校正角计算单元104执行的过程(加工方法)。此处假定操作者基于由工具设计单元102设计的加工工具42的形状数据来制造加工工具42。假定加工工具42附接至加工装置1的旋转主轴40并且套筒115附接至加工装置1的工件保持件80。

渐缩形齿面121和122的扭转角θf和θr、倒角齿面131和132的扭转角θL和θR、以及从渐缩形齿面121和122的接近位置U11到切削开始位置的第一距离与从切削开始位置到切削完成位置之和被假定预先存储在存储器105中。在下面的描述中，省略了对齿槽115g、121g、122g、131g和132g的描述。仅描述了齿面115b、115c、121、122、131和132。

在切削渐缩形齿面121和122时，控制装置200的校正角计算单元104计算了校正角σf、σr、σL、和σR并将校正角σf、σr、σL、和σR存储在存储器105中(图23中的步骤S81；相当于本发明的“计算步骤”)。加工控制单元101将交叉角φ设定成预定值(图23中的步骤S82；相当于本发明的“设定步骤”)并将加工工具42布置在接近位置U11(图23中的步骤S83)。

加工控制单元101在加工工具42与套筒115同步旋转的同时使加工工具42沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给。加工控制单元101对套筒115的内周进行粗切削以形成内齿115a的左齿面115b和右齿面115c。此外，加工控制单元101对内齿115a的已形成的左齿面115b和已形成的右齿面115c进行中间精切削(图23中的步骤S84；相当于本发明的“第一切削步骤”)。中间精切削通过将工具进给速度设定成低于粗切削期间的工具进给速度来执行。如图18A所示，由于中间精切削，毛刺B1形成在内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的加工工具42的切削结束侧的端部处。

当左齿面115b和右齿面115c的切削完成时(图23的步骤S85)，加工控制单元101将此时的加工工具42和套筒115的旋转相位作为参考旋转相位存储在存储器105中(图23中的步骤S86；相当于本发明的“存储步骤”)。在保持了交叉角φ的情况下，加工控制单元101将加工工具42布置在接近位置U11。

加工控制单元101在加工工具42与套筒115同步地旋转的同时基于参考旋转相位和左倒角齿面131的校正角σL使加工工具42沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给。加工控制单元101对内齿115a进行切削以形成内齿115a的左齿面115b上的左倒角齿面131(图23中的步骤S88；相当于本发明的“第二切削步骤”)。当左倒角齿面131的切削完成时(图23中的步骤29)，在保持了交叉角φ的情况下，加工控制单元101将加工工具42布置在接近位置U11。

加工控制单元101在加工工具42与套筒115同步地旋转的同时基于参考旋转相位和右倒角齿面132的校正角σR使加工工具42沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给。加工控制单元101对内齿115a的右齿面115c进行切削，以形成内齿115a的右齿面115c上的右倒角齿面132(图23中的步骤S89；相当于本发明的“第二切削步骤”)。加工控制单元101可以在切削右倒角齿面132之后切削左倒角齿面131。通过切削，如图18B所示，毛刺B2形成在左倒角齿面131的加工工具42的切削结束侧的端部处以及右倒角齿面132的加工工具42的切削结束侧的端部处。

当右倒角齿面132的切削完成时(图24中的步骤S92)，在保持了交叉角φ的情况下，加工控制单元101将加工工具42布置在接近位置U11(图24中的步骤93)。加工控制单元101在加工工具42与套筒115同步地旋转的同时基于参考旋转相位和左渐缩形齿面121的校正角σf使加工工具42沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给。加工控制单元对内齿115a进行切削以形成包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121(图24中的步骤S94；相当于本发明的“第二切削步骤”)。

也就是说，如图19A至图19C所示，加工工具42沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次执行切削操作，以在内齿115a中形成包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121。此时，加工工具42需要执行进给操作和与进给操作相反的方向沿与进给操作相反的方向返回操作。然而，如图19C所示，在该反向操作中惯性力起作用。因此，加工工具42的进给操作在点Q处终止——这比左渐缩形齿面121的齿线长度ff短预定长度，从而可以形成包括左副齿面121a的左渐缩形齿面121，并转换到返回操作。进给终止点Q可以通过利用传感器等进行测量来计算。然而，在进给量对必要的加工精度而言足够精确的情况下，可以通过进给量来调节点Q而不进行测量。也就是说，精确加工可以通过执行切削工作、同时调节进给量来实现，使得加工可以执行到点Q。

当左渐缩形齿面121的切削完成时(图24中的步骤S95)，在保持了交叉角φ的情况下，加工控制单元101将加工工具42布置在接近位置U11(图24中的步骤96)。加工控制单元101在加工工具42与套筒115同步地旋转的同时基于参考旋转相位和左渐缩形齿面121的校正角σr使加工工具42沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次或多次进给。加工控制单元对内齿115a进行切削以形成包括右副齿面122a的右渐缩形齿面122(图24中的步骤S97；相当于本发明的“第二切削步骤”)。

加工控制单元101可以在切削右渐缩形齿面122之后切削左渐缩形齿面121。通过切削，如图18C所示，形成在左倒角齿面131和右倒角齿面面上的毛刺B2被去除并且毛刺B3形成在左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122的加工工具42F的切削结束侧的端部处。

当右渐缩形齿面122的切削完成时(图24中的步骤S98)，在保持了交叉角φ的情况下，加工控制单元101将加工工具42布置在接近位置U11(图24中的步骤99)。加工控制单元101沿套筒115的旋转轴线Lw的方向一次进给加工工具，同时使加工工具42与套筒115返回到参考旋转相位的状态，并且使加工工具42与套筒115同步地旋转。加工控制单元对内齿115a的左齿面115b和右齿面115c进行精切削(图24中的步骤S100)。精切削通过将工具进给速度设定成低于中间精切削期间的工具进给速度来执行。

当内齿115a的左齿面115b和右齿面115c的精切削完成时(图24中的步骤S101)，加工控制单元101结束整个过程。如图18D所示，通过精切削，形成在内齿115a的左齿面115b和右齿面115c上的毛刺B1和形成在左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122上的毛刺B3被去除。尽管即使在精切削之后也形成毛刺，但由于毛刺非常小，所以可以通过后处理(例如，刷涂)去除毛刺。

如上所述，在加工装置1中，首先对套筒115的左齿面115b与右齿面115c之间的槽115g进行粗切削并且进行中间精切削。随后，对齿轮防脱部120的左倒角齿面131与右倒角齿面132之间的槽131g进行切削。接着，对齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121与右渐缩形齿面122之间的槽121g进行切削。最后，对套筒115的内齿115的左齿面115b与右齿面115c之间的槽115g进行精切削。如此，可以仅通过切削来加工所有齿面115b、115c、121、122、131和132，其中，不需要更换工具以及匹配加工工具42与工件W的相位。此外，在切削中形成的毛刺可以被依次去除。特别地，最后形成的毛刺可以通过精切削去除。因此，与过去相比，可以大大减少加工时间。

如果切削左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122，然后切削左倒角齿面131和右倒角齿面132，则会出现下述问题。即，在精切削中，没有使内齿115a与左倒角齿面131和右倒角齿面132接触的机会。因此，形成在左倒角齿面131和右倒角齿面132上的毛刺不能被去除。如上所述，齿轮防脱部120可以仅通过切削形成，并且可以在切削的同时去除所形成的毛刺。因此，与过去相比，能够更大幅度地缩短轧制、端铣和冲压的加工时间。

2-8.剩余

在上述示例中，加工工具42设计成适于切削内齿115a的左齿面115b和右齿面115c。加工工具42不适于切削齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121、右渐缩形齿面122、左倒角齿面131和右倒角齿面132。因此，加工工具42适于使用校正角σf、σr、σL和σR进行切削。然而，当加工工具42被设计成适于切削左渐缩形齿面121、右渐缩形齿面122、左倒角齿面131和右倒角齿面132中的任一者时，加工工具42可以适于使用校正角进行剩余的切削。

在上述示例中，加工了齿槽115g、渐缩形齿槽121g和倒角齿槽131g。然而，加工并不特别限于齿槽。任何槽都可以以相同的方式进行加工。在上述示例中，对内齿轮的内周齿进行加工。然而，也可以对外齿轮的外周齿进行加工。工件是同步啮合机构110的套筒115。然而，工件可以是包括像齿轮那样啮合的齿轮部的工件、圆筒形工件或是盘形工件。可以以相同的方式在内周(内齿)和外周(外齿)中的一者或两者上加工多个齿面(具有不同的多个齿线或齿形(齿尖和齿根))。也可以以相同的方式对不断变化的齿线和齿形(齿尖和齿根)比如鼓形或削端进行加工。啮合可以被优化(以令人满意的状态执行)。

在上述示例中，作为五轴加工中心的加工装置1能够使套筒115绕A轴线转动。另一方面，五轴加工中心也可以构造为能够使加工工具42绕A轴线转动的竖向加工中心。在以上描述中，本发明也可以应用于专门用于齿轮加工的机器。在上面的描述中，作为示例，描述了齿轮的齿底的加工。然而，本发明能够适用于大致筒形工件的圆周表面的槽的加工。

在上述示例中，一个加工工具42适于切削六个加工部件，即工件(套筒115)的内齿115a的左齿面115b和右齿面115c以及齿轮防脱部120的左渐缩形齿面121、右渐缩形齿面122、左倒角齿面131和右倒角齿面132。然而，当工件(套筒115)的相邻的内齿115a的齿槽115g(左齿面115b与右齿面115c)的宽度较窄时、当左渐缩形齿面121的扭转角和右渐缩形齿面122的扭转角较大时、或者当左倒角齿面131的扭转角和右倒角齿面132的扭转角较大时，加工工具42与工件(套筒115)有时会彼此干涉。在这种情况下，可以通过使用多个加工工具42来防止干涉。

例如，如图27B，假定左渐缩形齿面121的扭转角θf1与右渐缩形齿面122的扭转角θr1相同，并且左倒角齿面131的扭转角θL1与右倒角齿面132的扭转角θR1相同。在这种情况下，在交叉角φ在具有相同扭转角β1的加工工具42中保持固定的状态下，左渐缩形齿面121和右渐缩形齿面122可以通过将加工工具42和套筒115在同步旋转期间的旋转相位相对于参考旋转相位(0度)设定成校正角σf1和σr1来加工。在交叉角φ在具有相同扭转角β2的加工工具42中保持固定的状态下，左倒角齿面131和右倒角齿面132可以通过将加工工具42和套筒115在同步旋转期间的旋转相位相对于参考旋转相位(0度)设定成校正角σL1和σR1来加工。

如此以来，对六个加工部件而言，加工工具42的数目可以设定成是三个。因此，可以减小工具更换的频率。可以减少加工时间并且减少加工费用。对六个加工部件而言，交叉角可以固定成φ。因此，不需要对加工工具42的加工位置(相位等)进行再调节。可以减少加工时间。仅需要改变可以容易调节的校正角σf1、σr1、σL1和σR1。因此，可以减少加工时间。

例如，如图27C所示，假定左渐缩形齿面121的扭转角θf1与右渐缩形齿面122的扭转角θr1不同，并且左倒角齿面131的扭转角θL1与右倒角齿面132的扭转角θR1不同。在这种情况下，在交叉角φ在具有不同扭转角β3、β4、β5和β6的加工工具42中保持固定的状态下，左渐缩形齿面121、右渐缩形齿面122、左倒角齿面131和右倒角齿面132可以通过将加工工具42和套筒115在同步旋转期间的旋转相位相对于参考旋转相位(0度)设定成校正角σf2、σr2、σL2和σR2来加工。

如此以来，对六个加工部件而言，交叉角可以固定成φ。因此，不需要对加工工具42的加工位置(相位等)进行再调节。可以减少加工时间。仅需要改变可以容易调节的校正角σf2、σr2、σL2和σR2。因此，可以减少加工时间。在一些情况下，可以通过在加工过程中(各类型的齿面)部分地改变交叉角来减少工具更换频率。这可以减少加工时间。

Claims (12)

1.一种包括控制装置(100、200)的加工装置(1)，所述加工装置(1)构造成使用具有旋转轴线(L)的加工工具(42)，并且在使所述加工工具(42)与工件(115)同步旋转的同时通过使所述加工工具(42)相对地沿所述工件(115)的旋转轴线(Lw)的方向进给来切削所述工件(115)的周缘表面，其中，所述加工工具(42)的旋转轴线(L)相对于所述工件(115)的旋转轴线(Lw)的交叉角(φ)能够被改变，其中，

所述工件(115)的周缘表面至少包括具有不同于彼此的扭转角的第一槽和第二槽，以及

所述控制装置(100、200)基于所述扭转角改变所述交叉角(φ)以分别切削所述第一槽和所述第二槽。

2.根据权利要求1所述的加工装置(1)，其中，

齿轮的齿形成在所述工件(115)的周缘表面，其中所述第一槽或所述第二槽的两个侧壁部作为所述齿轮的齿的齿面，

所述齿轮的齿的一侧的侧表面(115A)包括第一齿面(115b)、第二齿面(121)和第三齿面(131)，其中，所述第二齿面(121)具有与所述第一齿面(115b)的扭转角不同的扭转角(θf)，所述第三齿面(131)具有与所述第一齿面(115b)的扭转角和所述第二齿面(121)的扭转角不同的扭转角(θL)并且与所述第二齿面(121)相比还在所述齿轮的齿的端面侧形成为延伸至所述第二齿面(121)，

所述齿轮的齿的另一侧的侧表面(115B)包括第四齿面(115c)、第五齿面(122)和第六齿面(132)，其中，所述第五齿面(122)具有与所述第四齿面(115c)的扭转角不同的扭转角(θr)，所述第六齿面(132)具有与所述第四齿面(115c)的扭转角和所述第五齿面(122)的扭转角不同的扭转角(θR)并且与所述第五齿面(122)相比还在所述齿轮的齿的端面侧形成为延伸至所述第五齿面(122)，以及

所述控制装置(100、200)首先将所述交叉角(φ)设定成第一交叉角，以至少对所述第一齿面(115b)和所述第四齿面(115c)进行粗切削，随后将所述交叉角(φ)改变成第二交叉角以对所述第三齿面(131)进行加工并将所述交叉角(φ)改变成第三交叉角以对所述第六齿面(132)进行切削，随后将所述交叉角(φ)改变成第四交叉角以对所述第二齿面(121)进行加工并将所述交叉角(φ)改变成第五交叉角以对所述第五齿面(122)进行切削，并且最后将所述交叉角(φ)改变成所述第一交叉角，以对所述第一齿面(115b)和所述第四齿面(115c)进行精切削。

3.根据权利要求2所述的加工装置(1)，其中，

所述加工装置(1)包括作为所述加工工具(42)的第一加工工具(42F)、第二加工工具(42L)和第三加工工具(42R)，

所述第一加工工具(42F)的切削刃(42af)的刃迹线(42bf)具有基于所述第一齿面(115b)的扭转角、所述第二齿面(121)的扭转角、所述第四齿面(115c)的扭转角和所述第五齿面(122)的扭转角及所述第一交叉角、所述第四交叉角和所述第五交叉角设定的扭转角(β)，以能够切削所述第一齿面(115b)并且能够相对于所述第一齿面(115b)切削所述第二齿面(121)，以及能够切削所述第四齿面(115c)并且能够相对于所述第四齿面(115c)切削所述第五齿面(122)，

所述第二加工工具(42L)的切削刃(42aL)的刃迹线(42bL)具有基于所述第三齿面(131)的扭转角(θL)和所述第二交叉角设定的扭转角(βL)，以能够相对于所述第一齿面(115b)切削所述第三齿面(131)，以及

所述第三加工工具(42R)的切削刃(42aR)的刃迹线(42bR)具有基于所述第六齿面(132)的扭转角(θR)和所述第三交叉角设定的扭转角(βR)，以能够相对于所述第四齿面(115c)切削所述第六齿面(132)。

4.根据权利要求2所述的加工装置(1)，其中，

所述加工工具(42)的切削刃(42a)的刃迹线(42b)具有基于所述第一齿面(115b)的扭转角、所述第二齿面(121)的扭转角、所述第四齿面(115c)的扭转角和所述第五齿面(122)的扭转角及所述交叉角(φ)设定的扭转角(β)，以能够切削所述第一齿面(115b)并能够相对于所述第一齿面(115b)切削所述第二齿面(121)，以及能够切削所述第四齿面(115c)并能够相对于所述第四齿面(115c)切削所述第五齿面(122)，以及

所述交叉角(φ)基于所述加工工具(42)的切削刃(42a)的刃迹线(42b)的扭转角(β)、所述第三齿面(131)的扭转角(θL)和所述第六齿面(132)的扭转角(θR)来设定。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的加工装置(1)，其中，

所述齿轮是同步啮合机构的套筒，以及

所述第二齿面(121)、所述第三齿面(131)、所述第五齿面(122)和所述第六齿面(132)是设置在所述套筒的内周齿中的齿轮防脱部(120)的齿面。

6.根据权利要求1所述的加工装置(1)，其中，

所述加工工具(42)具有对应于所述第一槽或所述第二槽的扭转角的所述加工工具(42)的切削刃(42a)的刃迹线(42b)的扭转角(β)，以能够切削所述第一槽或所述第二槽，以及

所述控制装置(100、200)包括：

校正角计算单元(104)，所述校正角计算单元(104)构造成基于从切削所述第一槽或所述第二槽的接近位置通过切削开始位置到达切削完成位置的距离和所述第一槽或所述第二槽的扭转角来计算就所述第一槽和所述第二槽中的每一者而言相对于所述工件(115)的旋转相位的校正角；以及

加工控制单元(101)，所述加工控制单元(101)构造成将所述工件(115)的旋转轴线(Lw)与所述加工工具(42)的旋转轴线(L)的交叉角(φ)设定成预定值，将所述加工工具(42)与所述工件(115)的同步旋转控制成偏移所述第一槽或所述第二槽的校正角，从而切削所述第一槽或所述第二槽。

7.根据权利要求6所述的加工装置(1)，其中，在切削所述第一槽或所述第二槽时，所述加工控制单元(101)将所述加工工具(42)和所述工件(115)在同步旋转期间的旋转相位存储为参考旋转相位，将所述加工工具(42)与所述工件(115)的同步旋转控制成相对于所述参考旋转相位偏移剩余的第一槽或第二槽的校正角，从而切削所述第一槽或所述第二槽。

8.根据权利要求6或7所述的加工装置(1)，其中，所述加工装置(1)的加工目标是内齿轮的内周齿或外齿轮的外周齿。

9.根据权利要求8所述的加工装置(1)，其中，所述第一槽或所述第二槽是所述内周齿的齿槽或所述外周齿的齿槽，并且所述剩余的第一槽或第二槽是形成在所述内周齿或所述外周齿中的渐缩形齿面。

10.根据权利要求8或9所述的加工装置(1)，其中，所述第一槽或所述第二槽是所述内周齿的齿槽或所述外周齿的齿槽，并且所述剩余的第一槽或第二槽是形成在所述内周齿或所述外周齿中的倒角齿面。

11.一种用于使用具有旋转轴线(L)的加工工具(42)、并且在使所述加工工具(42)与工件(115)同步旋转的同时通过使所述加工工具(42)相对地沿所述工件(115)的旋转轴线(Lw)的方向进给来切削所述工件(115)的周缘表面的加工方法，其中，所述加工工具(42)的旋转轴线(L)相对于所述工件(115)的旋转轴线(Lw)的交叉角(φ)能够被改变，

齿轮的齿形成在所述工件(115)的周缘表面，其中第一槽或第二槽的两个侧壁部作为所述齿轮的齿的齿面，并且所述齿轮的齿的一侧的侧表面(115A)包括第一齿面(115b)、第二齿面(121)和第三齿面(131)，其中，所述第二齿面(121)具有与所述第一齿面(115b)的扭转角不同的扭转角(θf)，所述第三齿面(131)具有与所述第一齿面(115b)的扭转角和所述第二齿面(121)的扭转角不同的扭转角(θL)并且与所述第二齿面(121)相比还在所述齿轮的齿的端面侧形成为延伸至所述第二齿面(121)，

所述齿轮的齿的另一侧的侧表面(115B)包括第四齿面(115c)、第五齿面(122)和第六齿面(132)，其中，所述第五齿面(122)具有与所述第四齿面(115c)的扭转角不同的扭转角(θr)，所述第六齿面(132)具有与所述第四齿面(115c)的扭转角和所述第五齿面(122)的扭转角不同的扭转角(θR)并且与所述第五齿面(122)相比还在所述齿轮的齿的端面侧形成为延伸至所述第五齿面(122)，

所述加工方法包括：

首先将所述交叉角(φ)设定成第一交叉角，以至少对所述第一齿面(115b)和所述第四齿面(115c)进行粗切削的第一步骤；

随后将所述交叉角(φ)改变成第二交叉角以对所述第三齿面(131)进行加工并将所述交叉角(φ)改变成第三交叉角以对所述第六齿面(132)进行切削的第二步骤；

随后将所述交叉角(φ)改变成第四交叉角以对所述第二齿面(121)进行加工并将所述交叉角(φ)改变成第五交叉角以对所述第五齿面(122)进行切削的第三步骤；以及

最后将所述交叉角(φ)改变成所述第一交叉角，以对所述第一齿面(115b)和所述第四齿面(115c)进行精切削的第四步骤。

12.一种用于使用加工工具(42)、并在所述加工工具(42)与工件(115)同步旋转的同时通过使所述加工工具(42)相对地沿所述工件(115)的旋转轴线(Lw)的方向进给来切削所述工件(115)的周缘表面的加工方法，其中，所述加工工具(42)具有相对于所述工件(115)的旋转轴线(Lw)倾斜的旋转轴线(L)，

所述工件(115)的周缘表面至少包括具有不同于彼此的扭转角的第一槽和第二槽，以及

所述加工工具(42)具有对应于所述第一槽或所述第二槽的扭转角的所述加工工具(42)的切削刃(42a)的刃迹线(42b)的扭转角，以能够切削所述第一槽或所述第二槽，

所述加工方法包括：

用于基于从切削所述第一槽或所述第二槽的接近位置通过切削开始位置到达切削完成位置的距离和所述第一槽或所述第二槽的扭转角来计算就所述第一槽和所述第二槽中的每一者而言相对于所述工件(115)的旋转相位的校正角的计算步骤，

用于将所述工件(115)的旋转轴线(Lw)与所述加工工具(42)的旋转轴线(L)的交叉角(φ)设定成预定值的设定步骤；

用于将所述加工工具(42)与所述工件(115)的同步旋转控制成偏移所述第一槽或所述第二槽的校正角，从而切削所述第一槽或所述第二槽的第一切削步骤；

用于将所述加工工具(42)和所述工件(115)在同步旋转期间此时的旋转相位存储为参考旋转相位的存储步骤；以及

用于将所述加工工具(42)与所述工件(115)的同步旋转控制成相对于所述参考旋转相位偏移剩余的第一槽或第二槽的校正角，从而切削所述剩余的第一槽或第二槽的第二切削步骤。