JP6620393B2 - 歯車加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工用工具及び被加工物を高速で同期回転させて切削加工により歯車を加工する歯車加工方法に関する。

マシニングセンタ等の工作機械を用いて切削加工により歯車を加工する場合、内歯及び外歯を加工する有効な手法として、例えば、特許文献１に記載の加工方法がある。この加工方法は、回転軸線回りに回転可能な加工用工具、例えば複数枚の工具刃を有するカッターと、加工用工具の回転軸線に対して所定の角度で傾斜した回転軸線回りに回転可能な被加工物とを高速で同期回転させ、加工用工具を被加工物の回転軸線方向に送って切削加工することにより歯を創成する加工方法である。

しかし、この加工方法では、複数枚の工具刃が被加工物に同時に接触するため、切削抵抗が大きくなる傾向にある。よって、切削加工時に自励振動が発生し易く、歯車の歯すじ精度（歯すじのうねり）を悪化させるおそれがある。加工用工具の工具径を小さくすれば工具刃の被加工物に対する接触枚数は少なくなるが、加工用工具の工具剛性が低下するおそれがある。

そこで、特許文献２には、加工用工具を被加工物に対し変化する送り速度で歯の表面に沿った送り経路方向に移動する加工方法が記載されている。この加工方法によれば、加工の微細な掻き傷の間隔が歯の表面に沿って不規則になるので、噛み合い雑音、すなわち自励振動を低減することができる。

特開２０１２−５１０４９号公報 特開２００５−３３５０６１号公報

上述の特許文献２に記載の加工方法では、加工用工具の送り速度を被加工物に対し変化させる必要があるため、送り制御が複雑になり、歯車の歯形形状の高精度化が困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工用工具及び被加工物を高速で同期回転させて切削加工により高精度な歯車を加工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。

（請求項１）本発明の歯車加工方法は、周方向に複数個の工具刃を有する加工用工具を用いて、被加工物の内周面又は外周面に周方向に複数の歯を有する歯車を加工する歯車加工方法であって、前記被加工物の回転軸線に対し前記加工用工具の回転軸線を傾斜した状態で、前記加工用工具を前記被加工物と同期回転させながら前記被加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して前記歯車を加工し、仮に前記複数個の工具刃の全てが同一形状の場合には、前記被加工物の加工中において、周方向に隣り合う複数個の工具刃が同時に前記被加工物に接触する加工方法であり、前記被加工物が１回転する際に、前記歯車の前記複数の歯の中で一の歯は、前記複数個の工具刃の中で１つの工具刃のみにより加工され、前記加工用工具は、前記複数個の工具刃として、前記歯車の歯の側面及び歯底のうち一部であって少なくとも前記歯車の右側面を仕上げ加工する複数個の右仕上げ加工用工具刃と、前記右仕上げ加工用工具刃とは異なる工具刃であって、前記歯車の歯の側面及び歯底のうち前記右仕上げ加工用工具刃による加工部位とは異なる部位であって少なくとも前記歯車の左側面を仕上げ加工する複数個の左仕上げ加工用工具刃と、を備え、前記被加工物が所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工されると共に、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記被加工物が次に所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工されると共に、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工される。
これにより、右仕上げ加工用工具刃及び左仕上げ加工用工具刃は、歯車の歯の一部を切削することになるので、切削抵抗を低減でき、切削加工時の自励振動の発生を抑え、歯車の歯すじ精度（歯すじのうねり）を向上できる。そして、同一の工具刃が同一の歯みぞを切削加工するので、工具刃の精度ばらつきが、歯車の歯すじ精度（歯すじのうねり）に影響を及ぼさない。

（請求項２）前記加工用工具は、前記複数個の工具刃として、さらに、前記歯車の歯の歯底を加工する歯底加工用工具刃を備え、前記被加工物が所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の歯底加工用工具刃の中で特定の一の前記歯底加工用工具刃のみにより加工され、前記被加工物が次に所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の歯底加工用工具刃の中で前記特定の一の前記歯底加工用工具刃のみにより加工される。歯底加工用工具刃は、歯車の歯の一部を切削することになるので、切削抵抗を低減できる。

（請求項３）前記歯底加工用工具刃は、前記歯車の歯の歯底及び周方向の両側面を荒加工する荒加工用工具刃である。

（請求項４）前記加工用工具は、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の一方、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の他方、前記歯底加工用工具刃の順に並ぶ組を前記加工用工具の周方向に複数組備えるとよい。
これにより、右仕上げ加工用工具刃、左仕上げ加工用工具刃及び荒加工用工具刃は、被加工物を均等に切削加工することが可能となる。

（請求項５）前記右仕上げ加工用工具刃は、前記右仕上げ加工用工具刃の基準位相から左側面までの距離が、前記右仕上げ加工用工具刃の基準位相から右側面までの距離より小さく、前記左仕上げ加工用工具刃は、前記左仕上げ加工用工具刃の基準位相から右側面までの距離が、前記左仕上げ加工用工具刃の基準位相から左側面までの距離より小さい。
これにより、１回の送り操作時の右仕上げ加工及び左仕上げ加工は、別々に行われるので、切削抵抗をさらに低減できる。

（請求項６）前記歯底加工用工具刃は、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の刃高さより刃高さが高く、且つ、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の刃厚より刃厚が小さい。
これにより、切削加工当初は刃高さが高く且つ刃厚の薄い荒加工用工具刃の刃先が、主に被加工物に当たり、その後は荒加工用工具刃が切削加工した箇所に、刃高さが低く且つ刃厚の厚い右仕上げ加工用工具刃の右側面及び左仕上げ加工用工具刃の左側面が、被加工物Ｗに当たることになるので、切削抵抗を大幅に低減できる。
（請求項７）前記歯底加工用工具刃は、前記歯車の歯の側面形状に対して、刃先から刃底に近づくにしたがって徐々に広がるクリアランスを有し、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃は、前記クリアランスに相当する取り代を仕上げ加工する。
（請求項８）前記加工用工具は、前記複数種類の工具刃をそれぞれ同数備えるとよい。
これにより、種類の異なる工具刃は、被加工物をそれぞれ均等に切削加工することが可能となる。

（請求項９）前記加工用工具は、同種類の前記工具刃の周方向間に、他の種類の前記工具刃を有している。
これにより、歯車加工装置における切削加工時においては、被加工物に同時に接触する加工用工具の工具刃の数を削減できるので、切削抵抗を低減して切削加工時の自励振動の発生を抑え、歯車の歯すじ精度（歯すじのうねり）を向上できる。
（請求項１０）前記右仕上げ加工用工具刃、前記左仕上げ加工用工具刃及び前記歯底加工用工具刃の総刃数は、前記総刃数と前記歯車の全周の歯の数との最大公約数が、１より大きい整数となるように設定される。
これにより、同一の工具刃が同一の歯みぞを切削加工することができるので、工具刃の精度ばらつきが、歯車の歯すじ精度（歯すじのうねり）に影響を及ぼさない。

本発明の実施の形態に係る歯車加工装置の全体構成を示す斜視図である。 本実施形態の歯車加工装置で使用される加工用工具を軸方向から見た概略図である。 図２の加工用工具の工具刃の拡大図である。 図２の加工用工具の工具刃のピッチを説明するための図である。 本実施形態の歯車加工装置で使用される別形態の加工用工具を軸方向から見た概略図である。 通常使用される加工用工具を軸方向から見た概略図である。 図６の加工用工具を軸方向に直角な方向から見たＡ−Ａ線断面図である。 図６の加工用工具の工具刃の被加工物に対する接触位置と被加工物の座標位置との関係を示す図である。 図６の加工用工具の工具刃の被加工物に対する切込み量と被加工物の座標位置との関係を示す図である。 歯車の歯形形状の誤差である歯すじ誤差を説明するための図である。

（歯車加工装置の機械構成）
歯車加工装置１の一例として、５軸マシニングセンタを例に挙げ、図１を参照して説明する。つまり、当該歯車加工装置１は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）及び２つの回転軸（Ａ軸、Ｃ軸）を有する装置である。

図１に示すように、歯車加工装置１は、ベッド１０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、ターンテーブル７０、制御装置１００等とから構成される。なお、図示省略するが、ベッド１０と並んで既知の自動工具交換装置が設けられている。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、コラム２０がベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能に設けられている。コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０がコラム２０に対してＹ軸方向に移動可能に設けられている。

回転主軸４０は、サドル３０に対して回転可能に設けられ、加工用工具４２を支持している。加工用工具４２は、工具ホルダ４３に保持されて回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転する。また、加工用工具４２は、コラム２０及びサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。なお、加工用工具４２としては、本実施形態では複数の工具刃を有するホブがある。

さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０がベッド１０に対してＺ軸方向に移動可能に設けられている。テーブル５０の上面には、チルトテーブル６０を支持するチルトテーブル支持部６３が設けられている。そして、チルトテーブル支持部６３には、チルトテーブル６０が水平方向のＡ軸回りで回転（揺動）可能に設けられている。チルトテーブル６０には、ターンテーブル７０がＡ軸に直角なＣ軸回りで回転可能に設けられている。ターンテーブル７０には、被加工物Ｗがチャッキングされる。

制御装置１００は、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０、チルトテーブル６０、及びターンテーブル７０の移動を制御して、被加工物Ｗと加工用工具４２とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、Ａ軸回り及びＣ軸回りに相対移動することにより、被加工物Ｗの切削加工を行う。

（加工用工具の工具刃）
上述の歯車加工装置１では、加工用工具４２と被加工物Ｗとを高速で同期回転させ、加工用工具４２を被加工物Ｗの回転軸線方向に送って切削加工することにより歯を創成する。この切削加工時においては、同形状の工具刃４２１Ａが等ピッチで配列された通常使用される加工用工具４２Ａの工具刃４２１Ａ（図６，７参照）の被加工物Ｗに対する接触位置は、図８に示すように、被加工物Ｗの位置によって工具刃４２１Ａの略全体で接触する場合（図示一点鎖線で囲まれたＡ部）と工具刃４２１Ａの先端付近で接触する場合（図示二点鎖線で囲まれたＢ部）に分かれる。

そして、加工用工具４２Ａの工具刃４２１Ａの被加工物Ｗに対する切込み量は、図９に示すように、工具刃４２１Ａの略全体で接触する場合（図示一点鎖線で囲まれたＡ部）よりも工具刃４２１Ａの先端付近で接触する場合（図示二点鎖線で囲まれたＢ部）の方が大きい、すなわち切削抵抗が大きくなる。よって、切削加工時に自励振動が発生し易く、歯車の歯すじ精度（歯すじのうねり）、すなわち図１０に示すように、歯車Ｇの歯ｇの周方向ｄ１の両側面ｓｒ，ｓｌにおける軸線方向ｄ２の表面粗さの平均値（歯すじ誤差）は、悪化するおそれがある。

また、図７に示すように、加工用工具４２Ａの工具刃４２１Ａの側面４２１ａは、回転軸線ｍに対する傾斜角が小さい形状、すなわち切削加工時における被加工物Ｗとのクリアランスが小さい形状であるため、切削抵抗により工具刃４２１Ａが変形したときは被加工物Ｗと干渉し易い。よって、歯車の歯すじ精度は、さらに悪化するおそれがある。

そこで、本実施形態の歯車加工装置１における切削加工時においては、図２に示すように、歯車Ｇの歯ｇの異なる部位をそれぞれ加工する複数種類（本例では、３種類）の工具刃４２２Ｓ，４２２Ｒ，４２２Ｌの組を周方向に複数組備えた加工用工具４２Ｔを用いる。これにより、各工具刃４２２Ｓ，４２２Ｒ，４２２Ｌは、歯車Ｇの歯ｇの一部を切削することになるので、切削抵抗を低減でき、切削加工時の自励振動の発生を抑え、歯車Ｇの歯すじ精度（歯すじのうねり）を向上できる。また、加工用工具４２Ｔには、各工具刃４２２Ｓ，４２２Ｒ，４２２Ｌの刃数が同一数となるように形成されるので、各工具刃４２２Ｓ，４２２Ｒ，４２２Ｌは、被加工物をそれぞれ均等に切削加工することが可能となる。

具体的には、工具刃４２２Ｓは、図１０に示す歯車Ｇの歯ｇの歯底ｇｅ、周方向ｄ１の右側面ｓｒおよび左側面ｓｌを荒加工する荒加工用工具刃であり、工具刃４２２Ｒは、歯車Ｇの歯ｇの周方向ｄ１の右側面ｓｒを仕上げ加工する右仕上げ加工用工具刃であり、工具刃４２２Ｌは、歯車Ｇの歯ｇの周方向ｄ１の左側面ｓｌを仕上げ加工する左仕上げ加工用工具刃である。なお、上記左右の方向は、加工用工具４２Ｔ及び歯車Ｇの各回転中心から見た左右の方向とする。

詳しくは、図３に示すように、荒加工用工具刃４２２Ｓの刃先ＳＳから刃底ＳＥまでの刃高さｈｓは、図１０に示す歯車Ｇの歯ｇの歯先ｇｓから歯底ｇｅまでの刃高さ距離ｈｇと同一高さとなるように形成される。さらに、荒加工用工具刃４２２Ｓの軸方向から見た刃先ＳＳから刃底ＳＥまでの外縁形状は、以下のように形成される。すなわち、荒加工用工具刃４２２Ｓの刃先ＳＳから刃の途中の位置、すなわち歯車Ｇの頂隙ｅ（歯車Ｇの歯底円から当該歯車Ｇと噛み合う歯車の歯先円までの共通中心線上の距離）と同一の距離ｅｓ分隔てた位置ＳＰまでの部分の外縁形状は、歯車Ｇの歯ｇの歯底ｇｅから頂隙ｅ分隔てた位置ｇｐまでの部分の外縁形状と同一形状となるように形成される。

そして、荒加工用工具刃４２２Ｓの上記刃の途中の位置ＳＰから刃底ＳＥまでの部分の外縁形状は、歯車Ｇの歯ｇの頂隙ｅ分隔てた位置ｇｐから歯先ｇｓまでの部分の外縁形状に対し、所定のクリアランスＣＳを有する形状となるように形成される。このクリアランスＣＳとしては、例えば、刃底ＳＥに近づくにしたがって徐徐に広がるが、最大で仕上げ加工の取り代となるようにする。

右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの刃先ＲＳから刃底ＲＥまでの刃高さｈｒは、荒加工用工具刃４２２Ｓの刃先ＳＳから刃底ＳＥまでの刃高さｈｓよりも低くなるように、詳細には歯車Ｇの頂隙ｅより若干小さい分ｅｒだけ低くなるように形成される。さらに、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの軸方向から見た刃先ＲＳから刃底ＲＥまでの外縁形状は、以下のように形成される。すなわち、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒは、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの基準位相Ｋから左側面ｒｌまでの距離が、基準位相Ｋから右側面ｒｒまでの距離より小さくなるように形成される。ここで、工具刃の基準位相Ｋとは、図１０に示す加工中の歯車Ｇの歯ｇ，ｇ間に位置する工具刃において、当該歯車Ｇの歯底ｇｅの周方向の中心ｃｃを通る径方向の直線ｘが示す位相をいう。

詳細には、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの右側面ｒｒの形状は、歯車Ｇの歯ｇの右側面ｓｒの形状と同一に形成される。右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの左側面ｒｌの形状は、歯車Ｇの歯ｇの左側面ｓｌから所定のクリアランスＣＲ隔てた形状に形成される。つまり、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの刃厚は、荒加工用工具刃４２２Ｓの刃厚より薄くなる。

左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの刃先ＬＳから刃底ＬＥまでの刃高さｈｌは、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの刃先ＲＳから刃底ＲＥまでの刃高さｈｒと同一となるように形成される。さらに、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの軸方向から見た刃先ＬＳから刃底ＬＥまでの外縁形状は、以下のように形成される。すなわち、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌは、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの基準位相Ｋから右側面ｌｒまでの距離が、基準位相Ｋから左側面ｌｌまでの距離より小さくなるように形成される。

詳細には、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの左側面ｌｌの形状は、図１０に示す歯車Ｇの歯ｇの左側面ｓｌの形状と同一に形成される。左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの右側面ｌｒの形状は、歯車Ｇの歯ｇの右側面ｓｒから所定のクリアランスＣＬ隔てた形状に形成される。すなわち、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの刃先ＬＳから刃底ＬＥまでの外縁形状は、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの刃先ＲＳから刃底ＲＥまでの外縁形状と同一となるように形成される。

この加工用工具４２Ｔによれば、切削加工当初は刃高さが高く且つ刃厚の薄い荒加工用工具刃４２２Ｓの刃先ＳＳが主に被加工物Ｗに当たり、その後は荒加工用工具刃４２２Ｓが切削加工した箇所に、刃高さが低く且つ刃厚の厚い右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒの右側面ｒｒ及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの左側面ｌｌが被加工物Ｗに当たることになる。

これにより、本実施形態の加工用工具４２Ｔによる被加工物Ｗの切削加工時の切削抵抗は、歯車Ｇの歯ｇの一部を切削する各工具刃４２２Ｓ，４２２Ｒ，４２２Ｌにより通常使用される加工用工具４２Ａによる被加工物Ｗの切削加工時の切削抵抗より大幅に小さくなるので、切削加工時の自励振動の発生は抑制され、工具刃４２２Ｓ，４２２Ｒ，４２２Ｌの変形は抑制されて被加工物Ｗとの干渉が防止されるので、歯車の歯すじ精度は大幅に向上する。

次に、加工用工具４２Ｔの荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌのピッチ（間隔）について説明する。図4に示すように、加工用工具４２Ｔにおいては、同種類の工具刃、すなわち荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ又は左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの各ピッチ（間隔）Ｐｓ，Ｐｒ，Ｐｌは、図１０に示す歯車Ｇの歯ｇのピッチ（間隔）Ｐの２以上の整数倍となるように作製されている。ここで、ピッチＰｓ，Ｐｒ，Ｐｌ，Ｐとは、基準線（基準円）Ｂｔ、Ｂｇ上での隣合う各工具刃４２１Ｓ，４２１Ｒ，４２１Ｌ間又は歯ｇ間の距離のことである。

すなわち、加工用工具４２Ｔは、荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの組を周方向に複数組備えているので、荒加工用工具刃４２２Ｓ同士間のピッチＰｒ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ同士間のピッチＰｓ及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌ同士間のピッチＰｌは、歯車Ｇの歯ｇのピッチ（間隔）Ｐの３倍の同一値となっている。そして、加工用工具４２Ｔは、荒加工用工具刃４２２Ｓと、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒと、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌとの間のピッチを全周にわたって等間隔Ｐとなるように作製されている。これにより、切削加工するときの工具刃４２１Ｔの負荷を安定化させることができる。

次に、加工用工具４２Ｔの荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの刃数について説明する。ここで、歯車Ｇの全周の歯ｇの数Ｎｇは既に設定されているとする。加工用工具４２Ｔにおいては、荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの総刃数Ｎｔ及び歯車Ｇの全周の歯ｇの数Ｎｇの最大公約数が、１より大きい整数となるように総刃数Ｎｔを設定する。例えば、同一の荒加工用工具刃４２２Ｓが同一の歯みぞを切削加工することができれば、荒加工用工具刃４２２Ｓの精度ばらつきが、歯車Ｇの歯すじ精度（歯すじのうねり）に影響を及ぼさない。このことは、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌも同様である。

仮に、最大公約数が１であると、一の歯ｇを切削加工した一の荒加工用工具刃４２２Ｓが再び一の歯ｇを切削加工するまでの加工用工具４２Ｔの回転数は、加工用工具４２Ｔの総刃数Ｎｔ及び歯車Ｇの全周の歯ｇの数Ｎｇの積算値（Ｎｔ・Ｎｇ）となり、非常に大きな値になって歯車Ｇの歯すじ精度（歯すじのうねり）の向上が困難になる。最大公約数が１より大きい整数にすることで、歯車Ｇの歯すじのうねりを低減することができる。このことは、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌも同様である。

さらに、総刃数Ｎｔ及び歯ｇの数Ｎｇの最小公倍数を総刃数Ｎｔで除算した値が、１より大きい整数であって１０以下の整数となるように総刃数Ｎｔを設定する。この除算値は、一の歯ｇを切削加工した一の荒加工用工具刃４２２Ｓが再び一の歯ｇを切削加工するまでの加工用工具４２Ｔの回転数を表している。このことは、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌも同様である。

よって、除算値が１であると総刃数Ｎｔと歯ｇの数Ｎｇとが同一となり、内歯加工の場合に成立しなくなるので、除算値を１より大きい整数とすることにより、内歯加工を成立させることが可能となる。また、除算値を１０以下の整数とすることにより、歯車Ｇの歯すじ精度（歯すじのうねり）を向上させることができる。この場合、荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの各刃数は、Ｎｔ・Ｐ／Ｐｓ，Ｎｔ・Ｐ／Ｐｒ，Ｎｔ・Ｐ／Ｐｌとなる。

具体的には、荒加工用工具刃４２２Ｓ同士間のピッチＰｒ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ同士間のピッチＰｓ及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌ同士間のピッチＰｌを歯ｇのピッチＰの「３倍」とする場合、切削加工がされない歯ｇの発生を防止するため歯ｇの数Ｎｇは「３」で割り切れない値とし、総刃数Ｎｔは「３」で割り切れる値とする必要がある。

例えば、歯ｇの数Ｎｇを「１００」に設定し、総刃数Ｎｔを「６０」に設定した場合、総刃数「６０」及び歯ｇの数「１００」の最小公倍数は「３００」となり、この最小公倍数「３００」を総刃数「６０」で除算した値は「５」となり、１より大きい整数であって１０以下の整数となる。この場合、荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの各刃数は、「２０」となる。

また、歯ｇの数Ｎｇを「１００」に設定し、総刃数Ｎｔを「９０」に設定した場合、総刃数「９０」及び歯ｇの数「１００」の最小公倍数は「９００」となり、この最小公倍数「９００」を総刃数「９０」で除算した値は「１０」となり、１より大きい整数であって１０以下の整数となる。この場合、荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの各刃数は、「３０」となる。

また、歯ｇの数Ｎｇを「１００」に設定し、総刃数Ｎｔを「１２０」に設定した場合、総刃数「１２０」及び歯ｇの数「１００」の最小公倍数は「６００」となり、この最小公倍数「６００」を総刃数「１２０」で除算した値は「５」となり、１より大きい整数であって１０以下の整数となる。この場合、荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの各刃数は、「４０」となり、歯車Ｇの径よりも大きくなるため外歯の歯車Ｇのみの加工用工具４２Ｔとなる。

一方、歯ｇの数Ｎｇを「１００」に設定し、総刃数Ｎｔを「４５」に設定した場合、総刃数「４５」及び歯ｇの数「１００」の最小公倍数は「９００」となり、この最小公倍数「９００」を工具刃４２１Ａの数「４５」で除算した値は「２０」となり、１０を超えた整数となるので、総刃数「４５」では歯車Ｇの歯すじ精度（歯すじのうねり）の向上は小さくなる。

以上より、総刃数Ｎｔは「６０」、「７５」、「１５０」と設定されることになる。総刃数Ｎｔが「６０」のときは、加工用工具４２Ｔは、５回転する毎に、一の歯ｇを切削加工した一の荒加工用工具刃４２２Ｓが再び一の歯ｇを切削加工する。また、総刃数Ｎｔが「７５」のときは、加工用工具４２Ｔは、４回転する毎に、一の歯ｇを切削加工した一の荒加工用工具刃４２２Ｓが再び一の歯ｇを切削加工する。また、総刃数Ｎｔが「１５０」のときは、加工用工具４２Ｂは、２回転する毎に、一の歯ｇを切削加工した一の荒加工用工具刃４２２Ｓが再び一の歯ｇを切削加工する。以上のことは、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌも同様である。
以上の結果から、次式（１）が成立する。

ここで、Ｎｔ：工具刃４２１Ａの数、Ｎｇ：歯ｇの数、
ｓ：工具刃４２１ＢのピッチＰｂ／歯ｇのピッチＰ、
ｔ：総刃数Ｎｔ及び歯ｇの数Ｎｇの最小公倍数を総刃数Ｎｔで除算した値

そして、加工用工具４２Ｔの剛性を確保するため、工具長Ｌ（回転主軸４０の先端面から加工用工具４２Ｔの先端面までの距離）を工具径ｄで除した値（Ｌ／ｄ）が「１」程度となるように設定する。なお、工具径ｄは、一般的なモジュール及び荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの総刃数の関係から求めることができる。そして、式（１）に所定の数を代入することで、総刃数Ｎｔを求め、さらに荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ、及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの各刃数Ｎｔ・Ｐ／Ｐｓ，Ｎｔ・Ｐ／Ｐｒ，Ｎｔ・Ｐ／Ｐｌを求めて最終的な加工用工具４２Ｔを作製する。

（加工用工具の工具刃の別形態）
上述の実施形態では、加工用工具４２Ｔは、荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの組を周方向に複数組備えた構成としたが、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ及び左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの組を周方向に複数組備えた構成、又は荒加工用工具刃４２２Ｓおよび左右兼用の仕上げ加工用工具刃の組を周方向に複数組備えた構成としてもよい。さらに、これらの工具刃とともに他の種類の工具刃を備えた構成としてもよい。

また、加工用工具４２Ｔは、荒加工用工具刃４２２Ｓと、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒと、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌとを一定のピッチＰで形成する構成としたが、例えば、図５に示すように、荒加工用工具刃４２２Ｓと、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒと、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌとを一定のピッチ３Ｐで形成する構成、すなわち刃飛ばしで形成（工具刃の無い部分を形成）する構成としてもよい。

これにより、切削加工時に被加工物Ｗに同時に接触する荒加工用工具刃４２２Ｓ、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒ又は左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌの数を削減できるので、切削抵抗をさらに低減して切削加工時の自励振動の発生を抑え、歯車Ｇの歯すじ精度（歯すじのうねり）をさらに向上させることができる。
また、加工用工具４２Ｔは、荒加工用工具刃４２２Ｓと、右仕上げ加工用工具刃４２２Ｒと、左仕上げ加工用工具刃４２２Ｌとを各１個ずつ並べて配列する構成としたが、各工具刃４２１Ｓ，４２１Ｒ，４２１Ｌをそれぞれ複数個ずつ並べて配列する構成としてもよい。

（その他）
なお、上述した実施形態では、５軸マシニングセンタである歯車加工装置１は、被加工物ＷをＡ軸旋回可能とするものとした。これに対して、５軸マシニングセンタは、縦形マシニングセンタとして、工具４２をＡ軸旋回可能とする構成としてもよい。また、本発明をマシニングセンタに適用する場合を説明したが、歯車加工の専用機に対しても同様に適用可能である。また、外歯歯車の加工について説明したが、内歯歯車の加工に対しても同様に適用可能である。

１：歯車加工装置、 ４２，４２Ａ，４２Ｔ：加工用工具、 ４２１Ａ，４２２Ｓ，４２２Ｒ、４２２Ｌ：工具刃、 Ｇ：歯車、 ｇ：歯、 Ｐ，Ｐａ，Ｐｓ，Ｐｒ，Ｐｌ：ピッチ、 Ｎｔ：総刃数、 Ｎｇ：歯数 Ｗ：被加工物

Claims (10)

1. 周方向に複数個の工具刃を有する加工用工具を用いて、被加工物の内周面又は外周面に周方向に複数の歯を有する歯車を加工する歯車加工方法であって、
   前記被加工物の回転軸線に対し前記加工用工具の回転軸線を傾斜した状態で、前記加工用工具を前記被加工物と同期回転させながら前記被加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して前記歯車を加工し、
   仮に前記複数個の工具刃の全てが同一形状の場合には、前記被加工物の加工中において、周方向に隣り合う複数個の工具刃が同時に前記被加工物に接触する加工方法であり、
   前記被加工物が１回転する際に、前記歯車の前記複数の歯の中で一の歯は、前記複数個の工具刃の中で１つの工具刃のみにより加工され、
   前記加工用工具は、前記複数個の工具刃として、
   前記歯車の歯の側面及び歯底のうち一部であって少なくとも前記歯車の右側面を仕上げ加工する複数個の右仕上げ加工用工具刃と、
   前記右仕上げ加工用工具刃とは異なる工具刃であって、前記歯車の歯の側面及び歯底のうち前記右仕上げ加工用工具刃による加工部位とは異なる部位であって少なくとも前記歯車の左側面を仕上げ加工する複数個の左仕上げ加工用工具刃と、
   を備え、
   前記被加工物が所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工されると共に、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、
   前記被加工物が次に所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工されると共に、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工される、歯車加工方法。
2. 前記加工用工具は、前記複数個の工具刃として、さらに、前記歯車の歯の歯底を加工する歯底加工用工具刃を備え、
   前記被加工物が所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の歯底加工用工具刃の中で特定の一の前記歯底加工用工具刃のみにより加工され、
   前記被加工物が次に所定の複数回転する間に、前記歯車の前記複数の歯の中で前記一の歯は、前記複数個の右仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記右仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の左仕上げ加工用工具刃の中で前記特定の一の前記左仕上げ加工用工具刃のみにより加工され、前記複数個の歯底加工用工具刃の中で前記特定の一の前記歯底加工用工具刃のみにより加工される、請求項１に記載の歯車加工方法。
3. 前記歯底加工用工具刃は、前記歯車の歯の歯底及び周方向の両側面を荒加工する荒加工用工具刃である、請求項２に記載の歯車加工方法。
4. 前記加工用工具は、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の一方、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の他方、前記歯底加工用工具刃の順に並ぶ組を前記加工用工具の周方向に複数組備える、請求項２又は３に記載の歯車加工方法。
5. 前記右仕上げ加工用工具刃は、前記右仕上げ加工用工具刃の基準位相から左側面までの距離が、前記右仕上げ加工用工具刃の基準位相から右側面までの距離より小さく、
   前記左仕上げ加工用工具刃は、前記左仕上げ加工用工具刃の基準位相から右側面までの距離が、前記左仕上げ加工用工具刃の基準位相から左側面までの距離より小さい、請求項１−４の何れか一項に記載の歯車加工方法。
6. 前記歯底加工用工具刃は、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の刃高さより刃高さが高く、且つ、前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃の刃厚より刃厚が小さい、請求項２−４の何れか一項に記載の歯車加工方法。
7. 前記歯底加工用工具刃は、前記歯車の歯の側面形状に対して、刃先から刃底に近づくにしたがって徐々に広がるクリアランスを有し、
   前記右仕上げ加工用工具刃及び前記左仕上げ加工用工具刃は、前記クリアランスに相当する取り代を仕上げ加工する、請求項６に記載の歯車加工方法。
8. 前記加工用工具は、前記複数種類の工具刃をそれぞれ同数備える、請求項１−７の何れか一項に記載の歯車加工方法。
9. 前記加工用工具は、同種類の前記工具刃の周方向間に、他の種類の前記工具刃を有している、請求項１−８の何れか一項に記載の歯車加工方法。
10. 前記右仕上げ加工用工具刃、前記左仕上げ加工用工具刃及び前記歯底加工用工具刃の総刃数は、前記総刃数と前記歯車の全周の歯の数との最大公約数が、１より大きい整数となるように設定される、請求項２−４の何れか一項に記載の歯車加工方法。

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