JP7066983B2 - 歯車加工方法及び歯車加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯車加工方法及び歯車加工装置に関する。

ホブカッタ又はスカイビングカッタを用いた歯車加工方法が知られている。ホブカッタを用いた歯車加工方法として、例えば、特許文献１には、荒加工ホブを用いて荒加工を行った後に、仕上げ加工ホブを用いて仕上げ加工を行う歯車加工方法が開示されている。また、特許文献２には、鼓形ホブを用いた外歯車の加工方法、及び、樽形ホブを用いた内歯車の加工方法が開示されている。また、特許文献３には、スカイビングカッタを用いた歯車加工方法が開示されている。

特開２０００－２１０８１７号公報 特開昭５７－１０７７３５号公報 特開２０１４－１７２１１２号公報

上記した特許文献１に記載の技術に関して、仕上げ加工ホブを用いて高精度な仕上加工を行う場合、仕上げ加工ホブの送り量を小さくする必要があるため、仕上加工に要する時間が長くなる。また、特許文献２に記載の技術に関して、鼓形ホブや樽形ホブは、形状が複雑であるため、工具の製造が容易ではなく、工具コストが嵩む。一方、スカイビングカッタによる歯車加工は、スカイビングカッタの早期摩耗を回避する観点から、切り込み量を小さくする必要があり、その結果、歯車加工に要する時間が長くなる。

本発明は、工具コストを抑制しつつ、加工時間の短縮と加工精度の向上との両立を図ることができる歯車加工方法及び歯車加工装置を提供することを目的とする。

本発明の歯車加工方法は、
円筒状のホブカッタを用いて、前記ホブカッタを工作物と同期回転させながら、前記工作物の内周面に対して削り代を残しつつ内歯車形状の荒加工を行う荒加工工程と、
軸方向端面をすくい面とする複数のスカイビング刃を周方向に有するスカイビングカッタを用いて、前記荒加工工程による荒加工を行った前記工作物の内周面に対し、前記スカイビングカッタを前記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へ相対的に送り操作を行うことにより、前記工作物に残存する前記削り代を削り取り、所望の内歯車形状を形成する仕上加工を行う仕上加工工程と、
を備える。

また、本発明の歯車加工装置は、
円筒状のホブカッタを用いて前記ホブカッタを工作物と同期回転させながら、前記工作物の内周面に対して削り代を残しつつ内歯車形状の荒加工を制御する荒加工制御部と、
軸方向端面をすくい面とする複数のスカイビング刃を周方向に有するスカイビングカッタを用いて、前記荒加工制御部により前記荒加工を行った前記工作物の内周面に対し、前記スカイビングカッタを前記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へ相対的に送り操作を行うことにより、前記工作物に残存する前記削り代を削り取り、所望の内歯車形状を形成する仕上加工を制御する仕上加工制御部と、
を備える。

本発明の歯車加工方法は、荒加工工程において、高精度な加工を要求する必要がないので、ホブカッタの送り速度を高速に設定することができる。そして、本発明の歯車加工方法は、荒加工後の工作物に対し、スカイビングカッタを用いた仕上加工を行うことにより、工作物に形成される歯車を所望の形状に形成することができる。

また、工作物Ｗを加工する際の削り代が多い場合において、ホブカッタによる加工は、スカイビングによる加工と比べて、工具の損耗を抑制しつつ、切込量を大きくすることができる。一方、工作物Ｗを加工する際の削り代が少ない場合において、スカイビングによる加工は、ホブカッタによる加工と比べて、高速かつ高精度な加工を行うことができる。このように、本発明の歯車加工方法は、ホブカッタを用いて荒加工を行いつつ、スカイビングカッタを用いて仕上加工を行うことにより、歯車加工に要する時間の短縮を図ることができる。

さらに、本発明の歯車加工方法は、円筒状のホブカッタを用いて行うことで、樽形のホブカッタを用いる場合と比べて、工具にかかるコストの低減を図ることができる。このように、本発明の歯車加工方法は、工具コストを抑制しつつ、加工時間の短縮と加工精度の向上との両立を図ることができる。

本発明の歯車加工装置によれば、荒加工制御部は、荒加工工程において、高精度な加工を要求する必要がないので、ホブカッタの送り速度を高速に設定することができる。そして、仕上加工制御部は、荒加工後の工作物に対し、スカイビングカッタを用いた仕上加工を行うことにより、工作物に形成される歯車を所望の形状に形成することができる。

また、工作物Ｗを加工する際の削り代が多い場合において、ホブカッタによる加工は、スカイビングによる加工と比べて、工具の損耗を抑制しつつ、切込量を大きくすることができる。一方、工作物Ｗを加工する際の削り代が少ない場合において、スカイビングによる加工は、ホブカッタによる加工と比べて、高速かつ高精度な加工を行うことができる。このように、本発明の歯車加工装置は、ホブカッタを用いて荒加工を行いつつ、スカイビングカッタを用いて仕上加工を行うことにより、歯車加工に要する時間の短縮を図ることができる。

さらに、本発明の歯車加工装置は、円筒状のホブカッタを用いて行うことで、樽形のホブカッタを用いる場合と比べて、工具にかかるコストの低減を図ることができる。このように、本発明の歯車加工装置は、工具コストを抑制しつつ、加工時間の短縮と加工精度の向上との両立を図ることができる。

本発明の第一実施形態における歯車加工装置の斜視図である。 ホブカッタの側面図であり、工作物の回転軸線に対してホブカッタの回転軸線を傾斜させた状態を示す。 図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線におけるホブカッタの断面図である拡大図である。 スカイビングカッタの側面図であり、工作物の回転軸線に対して工作物の回転軸線を傾斜させた状態を示す。 ２条のホブ刃を備えたホブカッタを用いた歯車加工方法を示す図であり、工作物に内歯を加工する際の様子を示す。 １条のホブ刃を備えたホブカッタを用いた歯車加工方法を示す図であり、工作物に内歯を加工する際の様子を示す。 第二実施形態における歯車加工方法を示す図であり、ホブカッタをセッティングする過程を示す。 歯車加工方法を示す図であり、ホブカッタがセッティングされた状態を示す。 第三実施形態における歯車加工方法に形成する外歯車の一部を拡大した図であって、外歯非形成部が形成される部位拡大して示す。 ２条のホブ刃を備えたホブカッタを用いた歯車加工方法を示す図であり、工作物に外歯を加工する際の様子を示す。 １条のホブ刃を備えたホブカッタを用いた歯車加工方法を示す図であり、工作物に外歯を加工する際の様子を示す。

＜１．第一実施形態＞
（１－１：歯車加工装置１の全体構成）
以下、本発明に係る歯車加工方法を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照して、本発明の第一実施形態における歯車加工方法に用いる歯車加工装置１の全体構成を説明する。

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）とを駆動軸として有するマシニングセンタであり、工作物Ｗと工具との相対的な送り操作を行う。歯車加工装置１は、横型マシニングセンタ、立型マシニングセンタ又は複合加工機でも良い。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、工具交換装置１５０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。コラム２０は、ベッド１０の上面に配置される。ベッド１０の上面には、Ｘ軸方向（水平方向）へ延びる一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが設けられ、コラム２０は、Ｘ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂに沿ってＸ軸方向へ移動可能に設けられる。また、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間には、コラム２０をＸ軸方向へ駆動するためのねじ送り装置（図示せず）が設けられる。

サドル３０は、コラム２０の側面に配置される。コラム２０の側面には、Ｙ軸方向（鉛直方向）へ延びる一対のＹ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂが設けられ、サドル３０は、Ｙ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂに沿ってＹ軸方向へ移動可能に設けられる。また、一対のＹ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂの間には、サドル３０をＹ軸方向へ駆動するためのねじ送り装置（図示せず）が設けられる。

回転主軸４０は、サドル３０の内部に収容された主軸モータ（図示せず）により回転駆動される。回転主軸４０の先端には、工作物Ｗの加工に用いる工具が着脱可能に固定される。回転主軸４０に固定された工具は、コラム２０及びサドル３０の移動に伴い、ベッド１０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動する。

テーブル５０は、ベッド１０の上面であって、Ｚ軸方向（水平方向）においてコラム２０及びサドル３０と対向する位置に配置される。ベッド１０の上面には、Ｚ軸方向へ延びる一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂが設けられ、テーブル５０は、Ｚ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿ってＺ軸方向へ移動可能に設けられる。また、一対のＹ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間には、テーブル５０をＺ軸方向へ駆動するためのねじ送り装置（図示せず）が設けられる。

チルトテーブル６０は、テーブル５０の上面に配置される。テーブル５０の上面には、Ｘ軸方向において対向する一対のチルトテーブル支持部５１が設けられ、チルトテーブル６０は、一対のチルトテーブル支持部５１に対し、Ｘ軸方向に平行なＡ軸回りに揺動可能に支持される。そして、チルトテーブル６０は、テーブル５０の内部に収容されたＡ軸モータ（図示せず）により揺動駆動される。

回転テーブル７０は、工作物Ｗを保持する部位であり、チルトテーブル６０に対し、Ａ軸に直交するＣ軸回りに回転可能に設けられる。チルトテーブル６０の底面には、Ｃ軸モータ（図示せず）が設けられ、回転テーブル７０は、Ｃ軸モータに回転駆動される。工具交換装置１５０は、回転主軸４０に装着された工具と、工具マガジン（図示せず）に収容された工具との交換を自動で行う。

制御装置１００は、主軸モータを制御することにより、工具の回転速度を制御すると共に、Ｃ軸モータを制御することにより、回転テーブル７０に保持された工作物Ｗの回転速度を制御する。さらに、制御装置１００は、歯車加工装置１に設けられた各種モータを制御することにより、例えば、工作物Ｗの回転軸線に対する工具の回転軸線の角度や、工作物Ｗに対する工具の送り速度等の制御を行う。

また、制御装置１００は、荒加工制御部１１０と、仕上加工制御部１２０と、工具交換制御部１３０とを備える。荒加工制御部１１０は、工作物Ｗに対して荒加工を行う際の工具の動作を制御する。仕上加工制御部１２０は、工作物Ｗに対して仕上加工を行う際の工具の動作を制御する。工具交換制御部１３０は、回転主軸４０に装着する工具を交換する際の工具交換装置１５０及び工具マガジン（図示せず）の動作を制御する。

（１－２：工具について）
次に、回転主軸４０に固定する工具について説明する。図２Ａから図３に示すように、歯車加工装置１は、回転主軸４０にホブカッタ８０又はスカイビングカッタ９０を固定した状態で歯車加工を行う。なお、図２Ａ及び図３では、図面を見やすくするために工作物Ｗの外形を破線で表し、外形以外の図示を省略している。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ホブカッタ８０は、円筒状の工具であり、ホブカッタ８０の外周面には、複数のホブ刃８１が突出形成される。なお、ホブ刃８１は、つるまき線に沿って延びるねじ山を、ホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１に対して傾斜するねじ溝が横切ることにより形成される。

なお、図２Ａ及び図２Ｂには、本実施形態に用いるホブカッタ８０の一例として、ねじれの向きを左向きとする複数条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０が図示されており、図２Ａには、図２Ｂに示す矢印Ａ方向から見たホブカッタ８０が図示されている。また、以下において、工作物Ｗの回転軸線Ｌｗとホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１とを平行に配置した状態から、ホブカッタ８０を一方向（図２Ａにおける時計回り方向）へ所定角度だけ回転させたときのホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１の傾斜角度（回転角度）を「セッティング角」と定義する。また、工作物Ｗに形成するはすば歯車の回転軸線Ｌｗに対するねじれ角度を「ねじれ角」と定義し、ホブカッタ８０に形成されるホブ刃８１の回転軸線Ｌｔ１に対するねじれ角度を「スレッド角」と定義する。

図３に示すように、スカイビングカッタ９０は、回転軸線Ｌｔ２に対してねじれた複数のスカイビング刃９１を備える。スカイビング刃９１の径方向外面は、スカイビングカッタ９０の回転軸線Ｌｔ２に対して逃げ角を有し、スカイビング刃９１の端面は、スカイビングカッタ９０の回転軸線Ｌｔ２に直交する平面に対してすくい角を有する。

（１－３：ホブカッタ８０Ａ，８０Ｂのセッティング角）
次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら、工作物Ｗに形成しようとする歯車とホブカッタ８０Ａ，８０Ｂとの関係について説明する。ここでは、工作物Ｗに対し、はすば歯車である内歯車を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きは左向きであり、ねじれ角をβとする。また、図４Ａ及び図４Ｂでは、図面を見やすくするために、工作物Ｗの断面及び工作物Ｗに形成する内歯の一部が模式的に図示されている。

図４Ａには、本実施形態に用いるホブカッタ８０の一例として、２条のホブ刃８１Ａを備えたホブカッタ８０Ａが模式的に図示されている。このホブカッタ８０Ａに形成されるホブ刃８１Ａのスレッド角は、γ１Ａであり、ホブ刃８１Ａのねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車と同じ左向きである。そして、このときのホブカッタ８０Ａのセッティング角をα１Ａとする。この場合、セッティング角α１Ａとねじれ角βとスレッド角γ１Ａとの和が９０度になり、セッティング角α１Ａは、スレッド角γ１Ａにより決定する。

図４Ｂには、本実施形態に用いるホブカッタ８０の他の例として、１条のホブ刃８１Ｂを有するホブカッタ８０Ｂが図示されている。このホブカッタ８０Ｂに形成されるホブ刃８１Ｂのスレッド角は、γ１Ｂであり、ホブ刃８１Ｂのねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車及びホブカッタ８０Ａに形成されるホブ刃８１Ａと同じ左向きである。なお、ホブカッタ８０Ａに形成されるホブ刃８１Ａとホブカッタ８０Ｂに形成されるホブ刃８１Ｂとは、同一ピッチである。このときのホブカッタ８０Ｂのセッティング角をα１Ｂとする。この場合、セッティング角α１Ｂとねじれ角βとスレッド角γ１Ｂとの和が９０度になり、セッティング角α１Ｂは、スレッド角γ１Ｂにより決定する。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ホブカッタ８０Ａに形成されるホブ刃８１Ａのスレッド角γ１Ａは、ホブカッタ８０Ｂに形成されるホブ刃８１Ｂのスレッド角γ１Ｂよりもスレッド角が大きくなる。即ち、ホブカッタ８０において、ピッチが同一であれば、スレッド角は、ホブ刃８１の条数が多いほど大きな角度となる。そして、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きとホブカッタ８０に形成されるホブ刃８１のねじれの向きが同一であって、セッティング角が正の値をとる場合において、セッティング角は、ホブ刃８１のスレッド角が大きな角度をとるほど、小さくなる。

ここで、ホブカッタ８０を用いて工作物Ｗに内歯を形成するにあたり、セッティング角が９０度に近くなると、歯車加工装置１は、ホブカッタ８０を工作物Ｗの内側に挿入することができなくなる。また、ホブカッタ８０を送りながら工作物Ｗに対して歯車加工を行う際、一のホブ刃８１による加工を行おうとしても、その一のホブ刃８１以外の他のホブ刃８１（例えば、一のホブ刃８１に隣接するホブ刃８１）が工作物Ｗの内周面に干渉し、工作物Ｗが他のホブ刃８１により加工される。ホブカッタ８０が円筒状であり、他のホブ刃８１の形状は、工作物Ｗに形成する所望の歯車形状を転写した形状とは異なるので、ホブカッタ８０による歯車加工が適切なセッティング角で行われたとしても、所望の歯車形状とはならない。即ち、工作物Ｗに内歯を形成する場合に、ホブカッタ８０を用いて仕上加工を行うことはできない。

そこで、本実施形態における歯車加工方法は、工作物Ｗに内歯車を形成するにあたり、ホブカッタ８０を用いて荒加工を行い（荒加工工程）、その後、荒加工を行った工作物Ｗに対し、スカイビングカッタ９０を用いた仕上加工を行う（仕上工程）。これにより、歯車加工装置１は、所望の歯車形状となるように内歯を形成することができる。

具体的に、荒加工制御部１１０は、荒加工工程として、ホブカッタ８０を工作物Ｗと同期回転させながら工作物Ｗの回転軸線Ｌｗ方向へ相対的に送り操作を行うための制御を実行する。このとき、歯車加工装置１は、削り代でない部分が加工されることがないように、削り代を残しつつ、荒加工を行う。

続いて、仕上加工制御部１２０は、仕上工程として、スカイビングカッタ９０を工作物Ｗと同期回転させながら工作物Ｗの回転軸線Ｌｗ方向へ相対的に送り操作を行うための制御を実行する。このとき、歯車加工装置１は、工作物Ｗに残存する削り代をスカイビングカッタ９０を用いて削り取ることにより、所望の歯車形状となるように内歯を形成する仕上加工を行う。そして、工具交換制御部１３０は、工具交換装置１５０を制御し、回転主軸４０に装着する工具の交換を行う。

なお、スカイビングカッタ９０を用いて工作物Ｗに加工を行う際、スカイビング刃９１による切り込み量を大きく設定すると、スカイビング刃９１が早期に摩耗する。従って、スカイビングカッタ９０による歯車加工を行う場合、切り込み量を小さく設定することが望ましい。この点において、ホブカッタ８０による加工は、荒加工工程において、スカイビングカッタ９０による加工と比べて、工具の摩耗を抑制しつつ、切り込み量を大きくすることができるので、荒加工に要する時間を短縮できる。

一方、切り込み量が小さい場合、スカイビングカッタ９０による歯車加工は、ホブカッタ８０による歯車加工と比べて、加工精度の向上を図りつつ、加工に要する時間の短縮を図ることができる。この点に関して、本実施形態における歯車加工方法は、荒加工を行うので、仕上工程において削り取る削り代を小さくすることができる。即ち、仕上工程は、荒加工工程と比べて、小さな切り込み量で加工を行うことができる。従って、本実施形態における歯車加工方法は、仕上工程においてスカイビングカッタ９０を用いることで、仕上工程に要する時間の短縮を図りつつ、高精度な加工を行うことができる。

また、本実施形態における歯車加工方法は、荒加工工程終了後に仕上加工を行うので、荒加工工程において、高精度な加工を必要としない。その結果、本実施形態における歯車加工方法は、送り速度を高速に設定することができ、荒加工工程に要する時間の短縮を図ることができる。

これに加え、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０と１条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０との比較において、同一ピッチであれば、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０は、１条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０と比べて、荒加工に要する時間の短縮を図ることができる。

従って、図４Ａに示すホブカッタ８０Ａと図４Ｂに示すホブカッタ８０Ｂとの比較において、２条のホブ刃８１Ａを有するホブカッタ８０Ａは、１条のホブ刃８１Ｂを有するホブカッタ８０Ｂとの比較において、荒加工に要する時間の短縮を図ることができる。これに加え、上記したように、ホブカッタ８０Ａを用いる際のセッティング角α１Ａは、ホブカッタ８０Ｂを用いる際のセッティング角α１Ｂよりも小さくなるので、ホブカッタ８０のうち、加工を行おうとする部位でない部位と工作物Ｗとの干渉度合を小さくすることができる。この場合、歯車加工装置１は、荒加工工程において、加工を行おうとする部位以外で工作物Ｗに干渉するホブ刃８１によって削り代ではない部位が削り取られることを回避しつつ、荒加工工程終了後に残存する削り代を少なくすることができる。その結果、歯車加工装置１は、仕上工程において、スカイビングカッタ９０による切り込み量を小さくすることができるので、スカイビングカッタ９０の摩耗を抑制しつつ、仕上加工に要する時間の短縮を図ることができる。

なお、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０と1条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０との比較において、同一ピッチであれば、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０は、１条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０よりも、１条あたりに形成されるホブ刃８１の数が少ない。そのため、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０は、１条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０よりも、工作物Ｗに形成された内歯の加工精度が低下する。しかしながら、本実施形態では、ホブカッタ８０による荒加工終了後に、スカイビングカッタ９０による仕上加工を行うので、歯車加工装置１は、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いて荒加工を行う場合であっても、高精度な歯車を創成することができる。

このように、複数条のホブ刃８１Ａを備えたホブカッタ８０Ａは、１条のホブ刃８１Ｂを備えたホブカッタ８０Ｂと比べて、歯車加工に要する時間の短縮を図りつつ、加工精度の向上を図ることができる。またこの場合、歯車加工装置１は、円筒状のホブカッタ８０を用いて荒加工を行うことにより、工具コストの低減を図ることができる。また、ホブカッタ８０Ａは、ホブカッタ８０Ｂと比べて、加工能率を高めることができるので、工具寿命の向上を図ることができる。

なお、歯車加工装置１は、１条のホブ刃８１Ｂを備えたホブカッタ８０Ｂを用いて荒加工を行う場合であっても、スカイビングカッタ９０を用いて仕上加工を行うことにより、ホブカッタ８０のみ又はスカイビングカッタ９０のみを用いて歯車加工を行う場合と比べて、加工精度の向上を図りつつ、歯車加工に要する時間の短縮を図ることができる。

（１－４：内歯車を形成する場合の変形例）
次に、工作物Ｗに内歯を形成する場合の変形例について説明する。上記した実施形態において、ホブカッタ８０に形成されるホブ刃８１のねじれの向きが、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きと同一であ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、ホブカッタ８０に形成されるホブ刃８１のねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きとは逆向きであってもよい。

この場合、ピッチが同一であってセッティング角を正の値とした場合、ホブ刃８１のスレッド角が小さな角度をとるほど、セッティング角は、小さくなる。即ち、１条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０は、複数条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０と比べて、セッティング角を小さくすることができる。

＜２．第二実施形態＞
次に、第二実施形態について説明する。第一実施形態では、荒加工工程において、ホブカッタ８０の送り操作を行いながら、工作物Ｗに対する加工を行う場合について説明した。これに対し、第二実施形態では、荒加工工程において、工作物Ｗに対するホブカッタ８０の軸方向位置を維持した状態で、工作物Ｗに対する加工を行う。なお、上記した第一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。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第二実施形態における歯車加工方法は、ホブカッタ８０を用いた荒加工工程において、最初に、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれ角及びホブカッタ８０のスレッド角に応じたセッティング角となるようにホブカッタ８０を配置する。その後、歯車加工装置１は、ホブカッタ８０を径方向へ移動させて、工作物Ｗを加工可能な位置に配置する。そして、歯車加工装置１は、工作物Ｗに対するホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１方向における位置を維持したまま、工作物Ｗの内周面に対する加工を行う。荒加工工程が終了した後、歯車加工装置１は、スカイビングカッタ９０を用いて工作物Ｗに残存する削り代を削り取り、所望の歯車形状となるように仕上加工を行う。

本実施形態における歯車加工方法は、ホブカッタ８０を用いて歯車加工を行うことにより、荒加工工程に要する時間の短縮を図ることができる。また、本実施形態における歯車加工方法は、仕上工程おいて、加工後に残存した削り代をスカイビングカッタ９０を用いて削り取ることにより、所望の歯車形状となるように、工作物Ｗに内歯を形成することができる。

＜３．第三実施形態＞
次に、第三実施形態について説明する。第一実施形態では、工作物Ｗに内歯車を形成する場合について説明したが、第三実施形態では、工作物Ｗに外歯車を形成すると共に、外歯２８１と外歯を形成しない部位とをつなぐ不完全歯部２８３を形成する場合について説明する。なお、上記した各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。

（３－１：不完全歯部２８３について）
最初に、不完全歯部２８３について説明する。図６に示すように、工作物Ｗには、外歯２８１と、外歯を形成しない外周面である外歯非形成部２８２とをつなぐ不完全歯部２８３が形成される。この不完全歯部２８３は、ホブカッタ８０を用いて外歯２８１を形成する際に、外歯非形成部２８２との間に形成される切り上がり部分である。外歯非形成部２８２は、外歯としては機能しない部位であり、工作物Ｗに形成する外歯車の軸方向長さは、外歯非形成部２８２の軸方向長さが大きくなるほど大きくなる。従って、工作物Ｗに形成する外歯車の小型化を図る観点において、外歯非形成部２８２の軸方向長さは、短いことが望ましい。

そして、外歯非形成部２８２の軸方向長さは、セッティング角が９０度に近いほど、小さくなる。即ち、工作物Ｗに外歯車を形成するにあたり、併せて外歯非形成部２８２を形成する場合には、セッティング角が９０度に近くなるように、ホブカッタ８０のスレッド角が設定されることが望ましい。

(３－２：工作物Ｗに外歯２８１及び外歯非形成部２８２を形成する場合のセッティング角)
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら、工作物Ｗに形成しようとする外歯車とホブカッタ８０との関係について説明する。ここでは、工作物Ｗに対し、はすば歯車である外歯車を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きは左であり、ねじれ角をβとする。

図７Ａ及び図７Ｂでは、ホブカッタ８０Ａ，８０Ｂが工作物Ｗよりも紙面奥側に位置し、工作物Ｗの外周面のうち、紙面奥側を向く面に対し、歯車加工を行う様子を示す。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、工作物Ｗの外周面に示す破線は、紙面奥側に形成される外歯の形状を模式的に示したものである。

図７Ａには、２条のホブ刃８１Ａを有するホブカッタ８０Ａを用いて工作物Ｗに外歯を形成する際の様子が示されており、このときのホブカッタ８０Ａのセッティング角をα２Ａとする。一方、図７Ｂには、１条のホブ刃８１Ｂを有するホブカッタ８０Ｂを用いて工作物Ｗに外歯を形成する際の様子が示されており、このときのホブカッタ８０Ｂのセッティング角をα２Ｂとする。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、セッティング角は、９０度以下の正の値であり、スレッド角からねじれ角を引いた差に等しい。従って、工作物Ｗに外歯車を形成する際、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きとホブカッタ８０のねじれの向きとが同一であれば、セッティング角は、スレッド角が大きくなるほど大きくなる。

よって、２条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０と１条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０との比較において、２条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０を用いた歯車加工は、１条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０を用いた歯車加工と比べて、工作物Ｗに形成される外歯非形成部２８２の軸方向長さを小さくすることができる。また、２条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０は、１条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０と比べて、荒加工工程に要する時間の短縮を図ることができる。

なお、歯車加工装置１は、１条のホブ刃８１Ｂを備えたホブカッタ８０Ｂを用いて荒加工を行う場合であっても、スカイビングカッタ９０を用いて仕上加工を行うことにより、ホブカッタ８０のみ又はスカイビングカッタ９０のみを用いて歯車加工を行う場合と比べて、加工精度の向上を図りつつ、歯車加工に要する時間の短縮を図ることができる。

（３－３：外歯車を形成する場合の変形例）
次に、工作物Ｗに外歯を形成する場合の変形例について説明する。上記した第三実施形態において、ホブカッタ８０に形成されるホブ刃８１のねじれの向きが、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きと同一であ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、ホブカッタ８０に形成されるホブ刃８１のねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きとは逆向きであってもよい。

この場合、ピッチが同一であってセッティング角を正の値とした場合、ホブ刃８１のスレッド角が小さな角度をとるほど、セッティング角は、大きくなる。即ち、１条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０は、複数条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０と比べて、セッティング角を大きくすることができる。

＜４．その他＞
以上、上記各実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各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、上記各実施形態では、工作物Ｗにはすば歯車を形成する際に本発明を適用する場合について説明したが、平歯車を形成する際に本発明を適用してもよい。

また、上記各実施形態では、複数条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０として、２条のホブ刃８１Ａを備えたホブカッタ８１を例に挙げて説明したが、３条以上のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０を用いることも当然可能である。なお、ホブ刃８１の条数を増やすことにより、ホブカッタ８０のスレッド角が大きくなることから、ホブ刃８１の条数を適宜調整することにより、歯車加工装置１は、歯車加工時において、適切なセッティング角の設定を行うことができる。

さらに、歯車加工装置１は、工具交換装置１５０を用いて工具交換を行うことにより、旋削、ホビング、シェーパ、スカイビング、面取り、穴明け等の加工を行うことができるので、１台の加工装置で多種の加工を行うことができる。

＜５．効果＞
以上説明したように、歯車加工方法は、工作物Ｗに対し、円筒状のホブカッタ８０を工作物Ｗと同期回転させながら、削り代を残しつつ荒加工を行う荒加工工程と、荒加工工程による荒加工を行った工作物Ｗに対し、スカイビングカッタ９０を工作物Ｗと同期回転させながら工作物Ｗの回転軸線Ｌｗ方向へ相対的に送り操作を行うことにより、工作物Ｗに残存する削り代を削り取り、所望の歯車形状を形成する仕上工程と、を備える。

この歯車加工方法は、荒加工工程において、高精度な加工を要求する必要がないので、ホブカッタ８０の送り速度を高速に設定することができる。そして、この歯車加工方法は、荒加工後の工作物Ｗに対し、スカイビングカッタ９０を用いた仕上加工を行うことにより、工作物Ｗに形成される歯車を所望の形状に形成することができる。

また、工作物Ｗを加工する際の削り代が多い場合において、ホブカッタ８０による加工は、スカイビング９０による加工と比べて、工具の損耗を抑制しつつ、切込量を大きくすることができる。一方、工作物Ｗを加工する際の削り代が少ない場合において、スカイビング９０による加工は、ホブカッタ８０による加工と比べて、高速かつ高精度な加工を行うことができる。このように、この歯車加工方法は、ホブカッタ８０を用いて荒加工を行いつつ、スカイビングカッタ９０を用いて仕上加工を行うことにより、歯車加工に要する時間の短縮を図ることができる。

上記した歯車加工装置において、歯車加工方法は、工作物Ｗに対し、はすば歯車である内歯車を形成する方法である。ホブカッタ８０は、ホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１に直交する面に対してねじれ角を有する複数条のホブ刃８１を備え、ホブ刃８１のねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きと同じ向きである。

この歯車加工方法は、ホブ刃８１のねじれの向きが工作物Ｗに形成するはすば歯車である内歯車のねじれの向きと同じ向きである場合に、歯車加工装置１は、荒加工工程において、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる。これにより、歯車加工装置１は、一条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる場合と比べて、工作物Ｗの回転軸線Ｌｗに対するホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１の傾斜角度（セッティング角）を小さくすることができる。これにより、一のホブ刃８１を用いて工作物を加工しようとする際に、一のホブ刃８１以外の他のホブ刃８１と工作物Ｗとの干渉を小さくすることができる。よって、本発明の歯車加工方法は、荒加工工程終了後に残存する削り代を少なくすることができるので、スカイビングカッタ９０の摩耗を抑制しつつ仕上加工に要する時間の短縮を図ることができる。

また、この歯車加工方法は、複数条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０を用いて歯車加工を行うことにより、１条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０を用いて歯車加工を行う場合と比べて、荒加工工程に要する時間の短縮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に対し、はすば歯車である内歯車を形成する方法である。ホブカッタ８０は、ホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１に直交する面に対してねじれ角を有する１条のホブ刃８１を備え、ホブ刃８１のねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きとは逆向きである。

この歯車加工方法によれば、ホブ刃８１のねじれの向きが工作物Ｗに形成するはすば歯車である内歯車のねじれの向きとは逆向きである場合に、歯車加工装置１は、荒加工工程において、１条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる。これにより、歯車加工装置１は、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる場合と比べて、工作物Ｗの回転軸線Ｌｗに対するホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１の傾斜角度（セッティング角）を小さくすることができる。これにより、一のホブ刃８１を用いて工作物を加工しようとする際に、一のホブ刃８１以外の他のホブ刃８１と工作物Ｗとの干渉を小さくすることができる。その結果、本発明の歯車加工方法は、荒加工工程終了後に残存する削り代を少なくすることができるので、スカイビングカッタの摩耗を抑制しつつ仕上加工に要する時間の短縮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に対し、はすば歯車である外歯車と、はすば歯車を形成しない部位とを連結する不完全歯部２８３とを形成する方法である。ホブカッタ８０は、ホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１に直交する面に対してねじれ角を有する複数条のホブ刃８１を備え、ホブ刃８１のねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きと同じ向きである。

この歯車加工方法によれば、ホブ刃８１のねじれの向きが工作物Ｗに形成するはすば歯車である外歯車のねじれの向きと同じ向きである場合に、歯車加工装置１は、荒加工工程において、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる。これにより、歯車加工装置１は、一条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる場合と比べて、工作物Ｗに形成される不完全歯部２８３の軸方向長さを短くすることができる。

また、この歯車加工方法は、複数条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０を用いて歯車加工を行うことにより、１条のホブ刃８１を備えたホブカッタ８０を用いて歯車加工を行う場合と比べて、荒加工工程に要する時間の短縮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に対し、はすば歯車である外歯車と、はすば歯車を形成しない部位とを連結する不完全歯部２８３とを形成する方法である。ホブカッタ８０は、ホブカッタ８０の回転軸線Ｌｔ１に直交する面に対してねじれ角を有する１条のホブ刃８１を備え、ホブ刃８１のねじれの向きは、工作物Ｗに形成するはすば歯車のねじれの向きとは反対方法である。

この歯車加工方法によれば、ホブ刃８１のねじれの向きが工作物Ｗに形成するはすば歯車である内歯車のねじれの向きとは逆向きである場合に、歯車加工装置１は、荒加工工程において、１条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる。これにより、歯車加工装置１は、複数条のホブ刃８１を有するホブカッタ８０を用いる場合と比べて、工作物Ｗに形成される不完全歯部２８３の軸方向長さを短くすることができる。

また、本発明の歯車加工装置は、工作物Ｗに対し、円筒状のホブカッタ８０を工作物Ｗ物と同期回転させながら、削り代を残しつつ荒加工を制御する荒加工制御部１１０と、荒加工を行った工作物Ｗに対し、スカイビングカッタ９０を工作物Ｗと同期回転させながら工作物Ｗの回転軸線Ｌｗ方向へ相対的に送り操作を行うことにより、工作物Ｗに残存する削り代を削り取り、所望の歯車形状を形成する仕上加工を制御する仕上加工制御部１２０と、を備える。

この歯車加工装置１によれば、荒加工制御部１１０は、荒加工工程において、高精度な加工を要求する必要がないので、ホブカッタ８０の送り速度を高速に設定することができる。そして、仕上加工制御部１２０は、荒加工後の工作物Ｗに対し、スカイビングカッタ９０を用いた仕上加工を行うことにより、工作物Ｗに形成される歯車を所望の形状に形成することができる。

さらに、歯車加工装置１は、円筒状のホブカッタ９０を用いて行うことで、樽形のホブカッタを用いる場合と比べて、工具にかかるコストの低減を図ることができる。このように、歯車加工装置１は、工具コストを抑制しつつ、加工時間の短縮と加工精度の向上との両立を図ることができる。

１：歯車加工装置、 ８０，８０Ａ，８０Ｂ：ホブカッタ、 ８１，８１Ａ，８１Ｂ：ホブ刃、 ９０：スカイビングカッタ、 １１０：荒加工制御部、 １２０：仕上加工制御部、 ２８１：外歯、 ２８２：外歯非形成部、 ２８３：不完全歯部、 Ｌｔ１：（ホブカッタの）回転軸線、 Ｌｔ２：（スカイビングカッタの）回転軸線、 Ｌｗ：（工作物の）回転軸線、 Ｗ：工作物、 α１Ａ，α１Ｂ，α２Ａ，α２Ｂ：セッティング角、 β：ねじれ角、 γ１Ａ，γ１Ｂ，γ２Ａ，γ２Ｂ：スレッド角

Claims (6)

1. 円筒状のホブカッタを用いて、前記ホブカッタを工作物と同期回転させながら、前記工作物の内周面に対して削り代を残しつつ内歯車形状の荒加工を行う荒加工工程と、
   軸方向端面をすくい面とする複数のスカイビング刃を周方向に有するスカイビングカッタを用いて、前記荒加工工程による荒加工を行った前記工作物の内周面に対し、前記スカイビングカッタを前記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へ相対的に送り操作を行うことにより、前記工作物に残存する前記削り代を削り取り、所望の内歯車形状を形成する仕上加工を行う仕上加工工程と、
   を備える、歯車加工方法。
2. 前記歯車加工方法は、前記工作物に対し、はすば歯車である内歯車を形成する方法であって、
   前記ホブカッタは、前記ホブカッタの回転軸線に直交する面に対してねじれ角を有する複数条のホブ刃を備え、
   前記ホブ刃のねじれの向きは、前記工作物に形成する前記はすば歯車のねじれの向きと同じ向きである、請求項１に記載の歯車加工方法。
3. 前記歯車加工方法は、前記工作物に対し、はすば歯車である内歯車を形成する方法であって、
   前記ホブカッタは、前記ホブカッタの回転軸線に直交する面に対してねじれ角を有する１条のホブ刃を備え、
   前記ホブ刃のねじれの向きは、前記工作物に形成する前記はすば歯車のねじれの向きとは逆向きである、請求項１に記載の歯車加工方法。
4. 前記荒加工工程は、回転可能な回転主軸の先端に片持ち状態で前記ホブカッタを装着した状態で、前記ホブカッタを前記工作物の内側に挿入することにより前記荒加工を行い、
   前記仕上加工工程は、前記回転主軸の先端に装着されている前記ホブカッタを前記スカイビングカッタに交換して、前記回転主軸の先端に片持ち状態で前記スカイビングカッタを装着した状態で、前記スカイビングカッタを前記工作物の内側に挿入することにより前記仕上加工を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の歯車加工方法。
5. 前記円筒状の前記ホブカッタは、複数のホブ刃を有し、かつ、前記複数のホブ刃の先端の外接面が円筒状に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の歯車加工方法。
6. 円筒状のホブカッタを用いて前記ホブカッタを工作物と同期回転させながら、前記工作物の内周面に対して削り代を残しつつ内歯車形状の荒加工を制御する荒加工制御部と、
   軸方向端面をすくい面とする複数のスカイビング刃を周方向に有するスカイビングカッタを用いて、前記荒加工制御部により前記荒加工を行った前記工作物の内周面に対し、前記スカイビングカッタを前記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へ相対的に送り操作を行うことにより、前記工作物に残存する前記削り代を削り取り、所望の内歯車形状を形成する仕上加工を制御する仕上加工制御部と、
   を備える、歯車加工装置。

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