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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-04
(45)【発行日】2022-04-12
(54)【発明の名称】歯車加工装置及び歯車加工方法
(51)【国際特許分類】
B23F 15/06 20060101AFI20220405BHJP
【ＦＩ】
B23F15/06
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2017142178
(22)【出願日】2017-07-21
(65)【公開番号】P2018079558
(43)【公開日】2018-05-24
【審査請求日】2020-06-10
(31)【優先権主張番号】P 2016216679
(32)【優先日】2016-11-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100130188
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 喜一
(74)【代理人】
【識別番号】100089082
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 脩
(74)【代理人】
【識別番号】100190333
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 群司
(72)【発明者】
【氏名】張 琳
(72)【発明者】
【氏名】大谷 尚
(72)【発明者】
【氏名】中野 浩之
(72)【発明者】
【氏名】竹内 健斗
【審査官】中里 翔平
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第００５２２４５３（ＥＰ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５０７３９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０００４５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０４６０３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－０２４９１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１５５６３５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｆ １５／０６
Ｂ２３Ｆ ５／００－ ５／２８
Ｂ２３Ｆ １９／００－１９／１２
Ｂ２３Ｆ ２１／００－２１／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工物としての歯車を回転可能に支持する加工物支持装置と、
周方向に複数の工具刃を有し、前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具と、
前記加工用工具を回転可能に支持する工具支持装置と、
前記加工物に前記歯車の歯を加工するために、前記加工用工具の回転軸線を加工物の回転軸線に対し傾斜させた状態で、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作する制御装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工するように構成され、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、前記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工するように構成され、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を備え、
前記第一加工用工具の前記工具刃の第一刃すじは、予め加工された前記第一歯面に対し前記第二歯面を加工可能なように、前記第二歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第一加工用工具の回転軸線との第一交差角に基づいて設定された第一ねじれ角を有し、
前記第二加工用工具の前記工具刃の第二刃すじは、予め加工された前記第三歯面に対し前記第四歯面を加工可能なように、前記第四歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第二加工用工具の回転軸線との第二交差角に基づいて設定された第二ねじれ角を有し、
前記制御装置は、
前記第一加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第一加工用工具の前記第一刃すじ方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第一加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第一加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記第二加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第二加工用工具の前記第二刃すじ方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第二加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第二加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工装置。
【請求項2】
加工物としての歯車を回転可能に支持する加工物支持装置と、
周方向に複数の工具刃を有し、前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具と、
前記加工用工具を回転可能に支持する工具支持装置と、
前記加工物に前記歯車の歯を加工するために、前記加工用工具の回転軸線を加工物の回転軸線に対し傾斜させた状態で、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作する制御装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工するように構成され、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面に、予め第三歯面が加工された面に対して、前記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工するように構成され、
前記加工用工具の前記工具刃の刃すじは、所定のねじれ角を有し、
前記制御装置は、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角とは異なる第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工装置。
【請求項3】
前記第一交差角は、前記第二歯面のねじれ角と前記第一加工用工具の前記工具刃の前記第一刃すじの前記第一ねじれ角との差であり、
前記第二交差角は、前記第四歯面のねじれ角と前記第二加工用工具の前記工具刃の前記第二刃すじの前記第二ねじれ角との差である、請求項１に記載の歯車加工装置。
【請求項4】
前記第一交差角は、前記第二歯面のねじれ角と前記加工用工具の前記工具刃の前記刃すじのねじれ角との差であり、
前記第二交差角は、前記第四歯面のねじれ角と前記加工用工具の前記工具刃の前記刃すじのねじれ角との差である、請求項２に記載の歯車加工装置。
【請求項5】
前記制御装置は、前加工としての塑性加工により前記第二歯面及び前記第四歯面に対応する位置にバリを有する前記加工物に対して前記第二歯面及び前記第四歯面を加工し、前記第二歯面及び前記第四歯面を加工する際に前記バリを除去する加工を行う、請求項１－４の何れか１項に記載の歯車加工装置。
【請求項6】
前記歯車は、シンクロメッシュ機構のスリーブであり、前記歯車加工装置は、前記第二歯面及び前記第四歯面として、前記スリーブの回転軸線方向に対して角度を有する歯面であり、前記スリーブの内周歯に設けられるギヤ抜け防止部の歯面を加工するように構成されている、請求項１－５の何れか一項に記載の歯車加工装置。
【請求項7】
前記歯車加工装置は、前記第二歯面及び前記第四歯面としての前記スリーブの内周歯に設けられるギヤ抜け防止部の歯面として、前記スリーブの内周歯の軸方向端面に設けられるチャンファ歯面及び前記チャンファ歯面に連なるテーパ歯面を加工するように構成されている、請求項６に記載の歯車加工装置。
【請求項8】
周方向に複数の工具刃を有し前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具により、加工物に歯車の歯を加工する歯車加工方法であって、前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工し、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工し、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を用い、
前記第一加工用工具の前記工具刃の第一刃すじは、予め加工された前記第一歯面に対し前記第二歯面を加工可能なように、前記第二歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第一加工用工具の回転軸線との第一交差角に基づいて設定された第一ねじれ角を有し、
前記第二加工用工具の前記工具刃の第二刃すじは、予め加工された前記第三歯面に対し前記第四歯面を加工可能なように、前記第四歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第二加工用工具の回転軸線との第二交差角に基づいて設定された第二ねじれ角を有し、
前記歯車加工方法は、
前記第一加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第一加工用工具の前記第一刃すじ方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第一加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第一加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記第二加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第二加工用工具の前記第二刃すじ方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第二加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第二加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工方法。
【請求項9】
周方向に複数の工具刃を有し前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具により、加工物に歯車の歯を加工する歯車加工方法であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工し、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工し、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を用い、
前記加工用工具の前記工具刃の刃すじは、所定のねじれ角を有し、
前記歯車加工方法は、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角とは異なる第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加工用工具及び加工物を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装置及び歯車加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
車両に用いられるトランスミッションには、円滑な変速操作を行うためにシンクロメッシュ機構が設けられる。図２１に示すように、キー式のシンクロメッシュ機構１１０は、メーンシャフト１１１、メーンドライブシャフト１１２、クラッチハブ１１３、キー１１４、スリーブ１１５、メーンドライブギヤ１１６、クラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８等を備える。
【0003】
メーンシャフト１１１とメーンドライブシャフト１１２は、同軸配置される。メーンシャフト１１１には、クラッチハブ１１３がスプライン嵌合され、メーンシャフト１１１とクラッチハブ１１３は共に回転する。クラッチハブ１１３の外周の３か所には、キー１１４が図略のスプリングで支持される。スリーブ１１５の内周には、内歯（スプライン）１１５ａが形成され、スリーブ１１５はキー１１４とともにクラッチハブ１１３の外周に形成される図略のスプラインに沿って回転軸線ＬＬ方向に摺動する。
【0004】
メーンドライブシャフト１１２には、メーンドライブギヤ１１６が嵌合され、メーンドライブギヤ１１６のスリーブ１１５側には、テーパコーン１１７ｂが突設されたクラッチギヤ１１７が一体形成される。スリーブ１１５とクラッチギヤ１１７の間には、シンクロナイザーリング１１８が配置される。クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａ及びシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａは、スリーブ１１５の内歯１１５ａと噛み合わせ可能に形成される。シンクロナイザーリング１１８の内周は、テーパコーン１１７ｂの外周と摩擦係合可能なテーパ状に形成される。
【0005】
次に、シンクロメッシュ機構１１０の動作を説明する。図２２Ａに示すように、図略のシフトレバーの操作により、スリーブ１１５及びキー１１４が図示矢印の回転軸線ＬＬ方向に移動する。キー１１４は、シンクロナイザーリング１１８を回転軸線ＬＬ方向に押して、シンクロナイザーリング１１８の内周をテーパコーン１１７ｂの外周に押し付ける。これにより、クラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８及びスリーブ１１５は、同期回転を開始する。
【0006】
そして、図２２Ｂに示すように、キー１１４は、スリーブ１１５に押し下げられてシンクロナイザーリング１１８を回転軸線ＬＬ方向にさらに押し付けるので、シンクロナイザーリング１１８の内周とテーパコーン１１７ｂの外周との密着度は増し、強い摩擦力が発生してクラッチギヤ１１７、シンクロナイザーリング１１８及びスリーブ１１５は同期回転する。クラッチギヤ１１７の回転数とスリーブ１１５の回転数が完全に同期すると、シンクロナイザーリング１１８の内周とテーパコーン１１７ｂの外周との摩擦力が消滅する。
【0007】
そして、スリーブ１１５及びキー１１４が図示矢印の回転軸線ＬＬ方向にさらに移動すると、キー１１４はシンクロナイザーリング１１８の溝１１８ｂに嵌って止まるが、スリーブ１１５はキー１１４の凸部１１４ａを越えて移動し、スリーブ１１５の内歯１１５ａがシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａと噛み合う。そして、図２２Ｃに示すように、スリーブ１１５は図示矢印の回転軸線ＬＬ方向にさらに移動し、スリーブ１１５の内歯１１５ａがクラッチギヤ１１７の外歯１１７ａと噛み合う。以上により変速が完了する。
【0008】
以上のようなシンクロメッシュ機構１１０においては、走行中におけるクラッチギヤ１１７の外歯１１７ａとスリーブ１１５の内歯１１５ａとのギヤ抜け防止のため、図２３及び図２４に示すように、スリーブ１１５の内歯１１５ａには、テーパ状のギヤ抜け防止部１２０が設けられ、クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａには、ギヤ抜け防止部１２０とテーパ嵌合するテーパ状のギヤ抜け防止部１１７ｃが設けられる。なお、以下の説明では、スリーブ１１５の内歯１１５ａの図示左側の側面１１５Ａを左側面１１５Ａといい、スリーブ１１５の内歯１１５ａの図示右側の側面１１５Ｂを右側面１１５Ｂという。
【0009】
そして、スリーブ１１５の内歯１１５ａの左側面１１５Ａは、左歯面１１５ｂ（本発明の「第一歯面」に相当）及び左歯面１１５ｂとねじれ角が異なる歯面１２１（以下、左テーパ歯面１２１という、本発明の「第二歯面」に相当）を有する。また、スリーブ１１５の内歯１１５ａの右側面１１５Ｂは、右歯面１１５ｃ（本発明の「第三歯面」又は「第一歯面」に相当）及び右歯面１１５ｃとねじれ角が異なる歯面１２２（以下、右テーパ歯面１２２という、本発明の「第四歯面」又は「第二歯面」に相当）を有する。
【0010】
本例では、左歯面１１５ｂのねじれ角は０度、左テーパ歯面１２１のねじれ角はθｆ度であり、右歯面１１５ｃのねじれ角は０度、右テーパ歯面１２２のねじれ角はθｒ度である。そして、左テーパ歯面１２１及びこの左テーパ歯面１２１と左歯面１１５ｂを繋ぐ歯面１２１ａ（以下、左サブ歯面１２１ａという）、並びに右テーパ歯面１２２及びこの右テーパ歯面１２２と右歯面１１５ｃを繋ぐ歯面１２２ａ（以下、右サブ歯面１２２ａという）が、ギヤ抜け防止部１２０を構成する。なお、ギヤ抜け防止は、左テーパ歯面１２１とギヤ抜け防止部１１７ｃとがテーパ嵌合することにより達成される。
【0011】
このように、スリーブ１１５の内歯１１５ａの構造は複雑であり、また、スリーブ１１５は大量生産が必要な部品であるため、一般的に、スリーブ１１５の内歯１１５ａは、ブローチ加工やギヤシェーパ加工等により形成され、ギヤ抜け防止部１２０は、ローリング加工（特許文献１，２参照）により形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】実開平６－６１３４０号公報
【文献】特開２００５－１５２９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
シンクロメッシュ機構１１０において、上述のギヤ抜けを確実に防止するためには、スリーブ１１５の内歯１１５ａのギヤ抜け防止部１２０を高精度に加工する必要がある。しかし、ギヤ抜け防止部１２０は、塑性加工であるローリング加工で形成されるため、加工精度が低くなる傾向にある。
【0014】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ねじれ角が異なる歯面を高精度に加工できる歯車加工装置及び歯車加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の一態様は、
加工物としての歯車を回転可能に支持する加工物支持装置と、
周方向に複数の工具刃を有し、前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具と、
前記加工用工具を回転可能に支持する工具支持装置と、
前記加工物に前記歯車の歯を加工するために、前記加工用工具の回転軸線を加工物の回転軸線に対し傾斜させた状態で、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作する制御装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工するように構成され、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、前記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工するように構成され、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を備え、
前記第一加工用工具の前記工具刃の第一刃すじは、予め加工された前記第一歯面に対し前記第二歯面を加工可能なように、前記第二歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第一加工用工具の回転軸線との第一交差角に基づいて設定された第一ねじれ角を有し、
前記第二加工用工具の前記工具刃の第二刃すじは、予め加工された前記第三歯面に対し前記第四歯面を加工可能なように、前記第四歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第二加工用工具の回転軸線との第二交差角に基づいて設定された第二ねじれ角を有し、
前記制御装置は、
前記第一加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第一加工用工具の前記第一刃すじ方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第一加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第一加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記第二加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第二加工用工具の前記第二刃すじ方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第二加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第二加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工装置にある。
本発明の他の態様は、
加工物としての歯車を回転可能に支持する加工物支持装置と、
周方向に複数の工具刃を有し、前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具と、
前記加工用工具を回転可能に支持する工具支持装置と、
前記加工物に前記歯車の歯を加工するために、前記加工用工具の回転軸線を加工物の回転軸線に対し傾斜させた状態で、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作する制御装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工するように構成され、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面に、予め第三歯面が加工された面に対して、前記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工するように構成され、
前記加工用工具の前記工具刃の刃すじは、所定のねじれ角を有し、
前記制御装置は、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角とは異なる第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工装置にある。
加工物としての歯車を回転可能に支持する加工物支持装置と、
周方向に複数の工具刃を有し、前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具と、
前記加工用工具を回転可能に支持する工具支持装置と、
前記加工物に前記歯車の歯を加工するために、前記加工用工具の回転軸線を加工物の回転軸線に対し傾斜させた状態で、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作する制御装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工するように構成され、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、前記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工するように構成され、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を備え、
前記第一加工用工具の前記工具刃の第一刃すじは、予め加工された前記第一歯面に対し前記第二歯面を加工可能なように、前記第二歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第一加工用工具の回転軸線との第一交差角に基づいて設定された第一ねじれ角を有し、
前記第二加工用工具の前記工具刃の第二刃すじは、予め加工された前記第三歯面に対し前記第四歯面を加工可能なように、前記第四歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第二加工用工具の回転軸線との第二交差角に基づいて設定された第二ねじれ角を有し、
前記制御装置は、
前記第一加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第一加工用工具の前記第一刃すじ方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第一加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第一加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記第二加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第二加工用工具の前記第二刃すじ方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第二加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第二加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工装置にある。
本発明の他の態様は、
加工物としての歯車を回転可能に支持する加工物支持装置と、
周方向に複数の工具刃を有し、前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具と、
前記加工用工具を回転可能に支持する工具支持装置と、
前記加工物に前記歯車の歯を加工するために、前記加工用工具の回転軸線を加工物の回転軸線に対し傾斜させた状態で、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作する制御装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工するように構成され、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面に、予め第三歯面が加工された面に対して、前記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工するように構成され、
前記加工用工具の前記工具刃の刃すじは、所定のねじれ角を有し、
前記制御装置は、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角とは異なる第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工装置にある。
【0016】
従来、ねじれ角が異なる第一歯面及び第二歯面を有する歯車の歯は、予め加工された第一歯面に対し塑性加工により第二歯面を形成しているため、第二歯面の加工精度が低下する問題がある。しかし、この歯車加工装置では、第二歯面は、切削加工により第一歯面に形成されるので、加工精度を高めることができる。
【0017】
また、本発明の他の態様は、
周方向に複数の工具刃を有し前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具により、加工物に歯車の歯を加工する歯車加工方法であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工し、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工し、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を用い、
前記第一加工用工具の前記工具刃の第一刃すじは、予め加工された前記第一歯面に対し前記第二歯面を加工可能なように、前記第二歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第一加工用工具の回転軸線との第一交差角に基づいて設定された第一ねじれ角を有し、
前記第二加工用工具の前記工具刃の第二刃すじは、予め加工された前記第三歯面に対し前記第四歯面を加工可能なように、前記第四歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第二加工用工具の回転軸線との第二交差角に基づいて設定された第二ねじれ角を有し、
前記歯車加工方法は、
前記第一加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第一加工用工具の前記第一刃すじ方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第一加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第一加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記第二加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第二加工用工具の前記第二刃すじ方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第二加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第二加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工方法にある。
また、本発明の他の態様は、
周方向に複数の工具刃を有し前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具により、加工物に歯車の歯を加工する歯車加工方法であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工し、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工し、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を用い、
前記加工用工具の前記工具刃の刃すじは、所定のねじれ角を有し、
前記歯車加工方法は、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角とは異なる第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工方法にある。
上記歯車加工方法により、上述した歯車加工装置における効果と同様の効果を奏する。
周方向に複数の工具刃を有し前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具により、加工物に歯車の歯を加工する歯車加工方法であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工し、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工し、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を用い、
前記第一加工用工具の前記工具刃の第一刃すじは、予め加工された前記第一歯面に対し前記第二歯面を加工可能なように、前記第二歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第一加工用工具の回転軸線との第一交差角に基づいて設定された第一ねじれ角を有し、
前記第二加工用工具の前記工具刃の第二刃すじは、予め加工された前記第三歯面に対し前記第四歯面を加工可能なように、前記第四歯面のねじれ角及び前記加工物の回転軸線と前記第二加工用工具の回転軸線との第二交差角に基づいて設定された第二ねじれ角を有し、
前記歯車加工方法は、
前記第一加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第一加工用工具の前記第一刃すじ方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第一加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第一加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記第二加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記第二加工用工具の前記第二刃すじ方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記第二加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記第二加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記第一加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工方法にある。
また、本発明の他の態様は、
周方向に複数の工具刃を有し前記工具刃の軸方向端面をすくい面とする加工用工具により、加工物に歯車の歯を加工する歯車加工方法であって、
前記歯車の歯における一方側面において、予め第一歯面が加工された面に対して、前記第一歯面とねじれ角が異なる第二歯面を加工し、
前記歯車の歯における前記一方側面に対して周方向に対向する他方側面において、予め第三歯面が加工された面に対して、記第三歯面とねじれ角が異なる第四歯面を加工し、
前記加工用工具として、第一加工用工具、及び、前記第一加工用工具とは異なる第二加工用工具を用い、
前記加工用工具の前記工具刃の刃すじは、所定のねじれ角を有し、
前記歯車加工方法は、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して第一交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第一歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第一歯面が予め加工された前記一方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第二歯面を加工し、
前記加工用工具の回転軸線を前記加工物の回転軸線に対して前記第一交差角とは異なる第二交差角となるように傾斜させ、且つ、前記加工用工具の刃すじの方向を予め加工された前記第三歯面の歯すじ方向に対して傾斜させた状態として、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工用工具を前記加工物の回転軸線に平行な方向に相対的に送り操作することで、前記第三歯面が予め加工された前記他方側面に前記加工用工具の前記すくい面により前記第四歯面を加工する、歯車加工方法にある。
上記歯車加工方法により、上述した歯車加工装置における効果と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】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図である。
【図5A】加工用工具の概略構成を工具端面側から回転軸線方向に見た図である。
【図6A】テーパ歯面加工用工具を設計する際の加工用工具と加工物との寸法関係を示す図である。
【図6B】テーパ歯面加工用工具を設計する際の加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。
【図7】加工用工具の刃先幅及び刃厚を求める際に使用する加工用工具の各部位を示す図である。
【図8A】左テーパ歯面を加工するための加工用工具の概略構成を径方向に見た図である。
【図8B】右テーパ歯面を加工するための加工用工具の概略構成を径方向に見た図である。
【図9A】加工用工具の回転軸線の方向の工具位置を変更するときの加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。
【図9B】軸線方向位置を変更したときの加工状態を示す第一の図である。
【図9C】軸線方向位置を変更したときの加工状態を示す第二の図である。
【図9D】軸線方向位置を変更したときの加工状態を示す第三の図である。
【図10A】加工物の回転軸線に対する加工用工具の回転軸線の傾斜を表す交差角を変更するときの加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。
【図10B】交差角を変更したときの加工状態を示す第一の図である。
【図10C】交差角を変更したときの加工状態を示す第二の図である。
【図10D】交差角を変更したときの加工状態を示す第三の図である。
【図11A】加工用工具の回転軸線方向位置及び交差角を変更するときの加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。
【図11B】軸線方向位置及び交差角を変更したときの加工状態を示す第一の図である。
【図11C】軸線方向位置及び交差角を変更したときの加工状態を示す第二の図である。
【図12A】左テーパ歯面を加工する前の加工用工具の位置を径方向に見た図である。
【図12B】左テーパ歯面を加工するときの加工用工具の位置を径方向に見た図である。
【図12C】左テーパ歯面を加工した後の加工用工具の位置を径方向に見た図である。
【図14A】別例のテーパ歯面加工用工具の左刃面を設計する際の加工用工具と加工物との寸法関係を示す図である。
【図14B】別例のテーパ歯面加工用工具を設計する際の加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。
【図14C】別例のテーパ歯面加工用工具の右刃面を設計する際の加工用工具と加工物との寸法関係を示す図である。
【図16A】チャンファ歯面加工用工具を設計する際の加工用工具と加工物との及び寸法関係を示す図である。
【図16B】チャンファ歯面加工用工具を設計する際の加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。
【図17A】左チャンファ歯面加工用工具の概略構成を径方向に見た図である。
【図17B】右チャンファ歯面加工用工具の概略構成を径方向に見た図である。
【図18】チャンファ歯面加工用工具の工具刃を軸線方向に見た図である。
【図19A】別例のチャンファ歯面加工用工具の左刃面を設計する際の加工用工具と加工物との寸法関係を示す図である。
【図19B】別例のチャンファ歯面加工用工具を設計する際の加工用工具と加工物との位置関係を示す図である。
【図19C】別例のチャンファ歯面加工用工具の右刃面を設計する際の加工用工具と加工物との寸法関係を示す図である。
【図20】加工物であるスリーブに発生するばりを示す斜視図である。
【図21】加工物であるスリーブを有するシンクロメッシュ機構を示す断面図である。
【図23】加工物であるスリーブのギヤ抜け防止部を示す斜視図である。
【図25】加工物であるスリーブの別形態のギヤ抜け防止部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
（１．歯車加工装置の機械構成）
本実施形態では、歯車加工装置の一例として、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（Ｘ軸線に平行なＡ軸、Ａ軸線に直角なＣ軸）を有する装置である。
本実施形態では、歯車加工装置の一例として、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（Ｘ軸線に平行なＡ軸、Ａ軸線に直角なＣ軸）を有する装置である。
【0020】
ここで、背景技術で述べたように、ギヤ抜け防止部１２０は、ブローチ加工やギヤシェーパ加工等により形成されたスリーブ１１５の内歯１１５ａに対し、塑性加工であるローリング加工を行うことで形成されるため、加工精度が低くなる傾向にある。そこで、上述の歯車加工装置１では、先ず、ブローチ加工やギヤシェーパ加工等によりスリーブ１１５の内歯１１５ａを形成し、次に、後述する加工用工具４２による切削加工でスリーブ１１５の内歯１１５ａに対しギヤ抜け防止部１２０を形成する。すなわち、内歯１１５ａが形成されたスリーブ１１５と加工用工具４２とを同期回転させ、加工用工具４２を加工物Ｗの回転軸線方向に送って切削加工することによりギヤ抜け防止部１２０を形成する。これにより、ギヤ抜け防止部１２０は、加工精度が高くなる。
【0021】
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と、加工物保持具８０と、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る。
【0022】
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をＸ軸線に平行な方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置される。そして、ベッド１０には、Ｘ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置される。
【0023】
コラム２０のＹ軸線に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０をＹ軸線に平行な方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置される。そして、コラム２０には、Ｙ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置される。
【0024】
回転主軸４０は、加工用工具４２を支持し、サドル３０内に回転可能に支持され、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転される。加工用工具４２は、図略の工具ホルダ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軸線に平行な方向及びＹ軸線に平行な方向に移動する。なお、加工用工具４２の詳細は後述する。
【0025】
さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０をＺ軸線に平行な方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置される。そして、ベッド１０には、Ｚ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置される。
【0026】
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Ａ軸線に平行な軸線回りで回転（揺動）可能に設けられる。チルトテーブル６０は、テーブル５０内に収容されたＡ軸モータ６１により回転（揺動）される。
【0027】
チルトテーブル６０には、ターンテーブル７０がＣ軸線に平行な軸線回りで回転可能に設けられる。ターンテーブル７０には、加工物としてスリーブ１１５を保持する加工物保持具８０が装着される。ターンテーブル７０は、スリーブ１１５及び加工物保持具８０とともにＣ軸モータ６２により回転される。
【0028】
制御装置１００は、加工制御部１０１と、工具設計部１０２と、工具状態演算部１０３と、記憶部１０４等とを備える。ここで、加工制御部１０１、工具設計部１０２、工具状態演算部１０３及び記憶部１０４は、それぞれ個別のハードウエアにより構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。
【0029】
加工制御部１０１は、主軸モータ４１を制御して、加工用工具４２を回転させ、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、Ａ軸モータ６１及びＣ軸モータ６２を制御して、スリーブ１１５と加工用工具４２とをＸ軸線に平行な方向、Ｚ軸線に平行な方向、Ｙ軸線に平行な方向、Ａ軸線に平行な軸線回り及びＣ軸線に平行な軸線回りに相対移動することにより、スリーブ１１５の切削加工を行う。
【0030】
工具設計部１０２は、詳細は後述するが、加工用工具４２の工具刃４２ａのねじれ角βｆ（図５Ｃ参照）等を求めて加工用工具４２を設計する。
工具状態演算部１０３は、詳細は後述するが、スリーブ１１５に対する加工用工具４２の相対的な位置及び姿勢である工具状態を演算する。
工具状態演算部１０３は、詳細は後述するが、スリーブ１１５に対する加工用工具４２の相対的な位置及び姿勢である工具状態を演算する。
【0031】
記憶部１０４には、加工用工具４２に関する工具データ、すなわち刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａ、及びスリーブ１１５の切削加工を行うための加工データは予め記憶される。また、記憶部１０４は、加工用工具４２を設計する際に入力される工具刃４２ａの刃数Ｚ等を記憶し、また、工具設計部１０２で設計された加工用工具４２の形状データや工具状態演算部１０３で演算された工具状態を記憶する。
【0032】
（２．加工用工具）
本例では、スリーブ１１５のギヤ抜け防止部１２０を構成する左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１及び右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を、２つの加工用工具４２を用いてそれぞれ切削加工して形成する場合を説明する。以下では、左テーパ歯面１２１を切削加工するための加工用工具４２（以下、第一加工用工具４２Ｆという）を設計する場合について説明するが、右テーパ歯面１２２を切削加工するための加工用工具４２（以下、第二加工用工具４２Ｇという）を設計する場合も同様であるので、詳細な説明は省略する。
本例では、スリーブ１１５のギヤ抜け防止部１２０を構成する左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１及び右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を、２つの加工用工具４２を用いてそれぞれ切削加工して形成する場合を説明する。以下では、左テーパ歯面１２１を切削加工するための加工用工具４２（以下、第一加工用工具４２Ｆという）を設計する場合について説明するが、右テーパ歯面１２２を切削加工するための加工用工具４２（以下、第二加工用工具４２Ｇという）を設計する場合も同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0033】
図５Ａに示すように、第一加工用工具４２Ｆを工具端面４２Ａ側から工具軸線（回転軸線）Ｌ方向に見たときの工具刃４２ａｆの形状は、本例ではインボリュート曲線形状と同一形状に形成される。そして、図５Ｂに示すように、第一加工用工具４２Ｆの工具刃４２ａｆには、工具端面４２Ａ側に工具軸線Ｌと直角な平面に対し、角度γ傾斜したすくい角が設けられ、工具周面４２Ｂ側に工具軸線Ｌと平行な直線に対し、角度δ傾斜した前逃げ角が設けられる。そして、図５Ｃに示すように、工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆは、工具軸線Ｌと平行な直線に対し、角度βｆ傾斜したねじれ角を有する。
【0034】
上述のように、スリーブ１１５の左テーパ歯面１２１は、既に形成されたスリーブ１１５の内歯１１５ａに対し、第一加工用工具４２Ｆで切削加工を行うことで形成される。このため、第一加工用工具４２Ｆの工具刃４２ａｆは、内歯１１５ａを切削加工中に隣り合う内歯１１５ａに干渉せずに、左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を確実に切削加工できる形状にすることが必要となる。
【0035】
具体的には、図６Ａに示すように、工具刃４２ａｆが、左テーパ歯面１２１の歯すじ長ｆｆ分だけ切削したとき、工具刃４２ａの刃先幅Ｓａｆが、左サブ歯面１２１ａの歯すじ長ｇｆより大きく、且つ工具刃４２ａｆの基準円Ｃｂ上の刃厚Ｔａｆ（図７参照）が、左テーパ歯面１２１とこの左テーパ歯面１２１に対向する右テーパ歯面１２２の開放端部との距離Ｈｆ（以下、歯面間隔Ｈｆという）より小さくなるように工具刃４２ａｆを設計することが必要となる。このとき、工具刃４２ａｆの耐久性、例えば欠損等も考慮して工具刃４２ａｆの刃先幅Ｓａｆ及び工具刃４２ａｆの基準円Ｃｂ上の刃厚Ｔａｆを設定する。
【0036】
この工具刃４２ａｆの設計には、図６Ｂに示すように、先ず、左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆと工具刃４２ａｆのねじれ角βｆとの差で表される交差角φｆ（以下、第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆという）を設定する必要がある。左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆは、既知の値であり、第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆは、歯車加工装置１によって設定可能範囲が設定されているので、作業者は任意の交差角φｆを暫定的に設定する。
【0037】
次に、既知の左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆ及び設定した第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆから工具刃４２ａｆのねじれ角βｆを求め、工具刃４２ａｆの刃先幅Ｓａｆ及び工具刃４２ａｆの基準円Ｃｂ上の刃厚Ｔａｆを求める。以上の処理を繰り返すことで、左テーパ歯面１２１を切削加工するための最適の工具刃４２ａｆを有する第一加工用工具４２Ｆを設計する。以下に、工具刃４２ａｆの刃先幅Ｓａｆ及び工具刃４２ａｆの基準円Ｃｂ上の刃厚Ｔａｆを求めるための演算例を説明する。
【0038】
図７に示すように、工具刃４２ａｆの刃先幅Ｓａｆは、刃先円直径ｄａ及び刃先円刃厚の半角Ψａｆで表される（式（１）参照）。
【0039】
【数1】
【0040】
刃先円直径ｄａは、基準円直径ｄ及び刃末のたけｈａで表され（式（２）参照）、さらに、基準円直径ｄは、工具刃４２ａｆの刃数Ｚ、工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆのねじれ角βｆ及びモジュールｍで表され（式（３）参照）、刃末のたけｈａは、転位係数λ及びモジュールｍで表される（式（４）参照）。
【0041】
【数2】
【0042】
【数3】
【0043】
【数4】
【0044】
刃先円刃厚の半角Ψａｆは、工具刃４２ａｆの刃数Ｚ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａで表される（式（５）参照）。なお、正面圧力角αｔは、圧力角α及び工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆのねじれ角βｆで表すことができ（式（６）参照）、刃先圧力角αａは、正面圧力角αｔ、刃先円直径ｄａ及び基準円直径ｄで表すことができる（式（７）参照）。
【0045】
【数5】
【0046】
【数6】
【0047】
【数7】
【0048】
また、工具刃４２ａｆの刃厚Ｔａｆは、基準円直径ｄ及び刃厚Ｔａｆの半角Ψｆで表される（式（８）参照）。
【0049】
【数8】
【0050】
基準円直径ｄは、工具刃４２ａｆの刃数Ｚ、工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆのねじれ角βｆ及びモジュールｍで表される（式（９）参照）。
【0051】
【数9】
【0052】
刃厚Ｔａｆの半角Ψｆは、工具刃４２ａｆの刃数Ｚ、転位係数λ及び圧力角αで表される（式（１０）参照）。
【0053】
【数10】
【0054】
以上により、図８Ａに示すように、第一加工用工具４２Ｆは、工具端面４２Ａを図示下方に向けて工具軸線Ｌに直角な方向から見たとき、工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆは、左下方から右上方に傾斜するねじれ角βｆを有するように設計される。また、図８Ｂに示すように、第二加工用工具４２Ｇは、工具端面４２Ａを図示下方に向けて工具軸線Ｌに直角な方向から見たとき、工具刃４２ａｇの刃すじ４２ｂｇは、右下方から左上方に傾斜するねじれ角βｇを有するように設計される。
【0055】
なお、第二加工用工具４２Ｇを設計する場合、第一加工用工具４２Ｆで設定した交差角φｆと同一角度を交差角φｇとして工具刃４２ａｇの刃すじ４２ｂｇのねじれ角βｇを求めることで、第一加工用工具４２Ｆから第二加工用工具４２Ｇに工具交換した後の第二加工用工具４２Ｇの加工状態の設定変更を行わなくてよいため、生産効率を向上できる。以上の第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇの設計は、制御装置１００の工具設計部１０２において行われるものであり、その処理の詳細は後述する。
【0056】
（３．歯車加工装置における加工用工具の工具状態）
次に、設計した第一加工用工具４２Ｆを歯車加工装置１に適用し、第一加工用工具４２Ｆの工具状態として第一加工用工具４２Ｆの工具軸線Ｌの方向の工具位置（以下、第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置という）や第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆを変化させて、左テーパ歯面１２１を切削加工したときの加工精度について検討する。なお、第二加工用工具４２Ｇで右テーパ歯面１２２を切削加工したときの加工精度も同様であるので、詳細な説明は省略する。
次に、設計した第一加工用工具４２Ｆを歯車加工装置１に適用し、第一加工用工具４２Ｆの工具状態として第一加工用工具４２Ｆの工具軸線Ｌの方向の工具位置（以下、第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置という）や第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆを変化させて、左テーパ歯面１２１を切削加工したときの加工精度について検討する。なお、第二加工用工具４２Ｇで右テーパ歯面１２２を切削加工したときの加工精度も同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0057】
例えば、図９Ａに示すように、第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置、すなわち第一加工用工具４２Ｆの工具端面４２Ａと工具軸線Ｌとの交点Ｐが、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ上に位置する場合（オフセット量０）、第一加工用工具４２Ｆの工具軸線Ｌ方向に距離＋ｋだけオフセットした場合（オフセット量＋ｋ）、及び第一加工用工具４２Ｆの工具軸線Ｌ方向に距離－ｋだけオフセットした場合（オフセット量－ｋ）で左テーパ歯面１２１を加工した。なお、第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆは全て一定とした。
【0058】
その結果、左テーパ歯面１２１の加工状態は、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄに示すようになった。なお、図中、太い実線Ｅは、設計上の左テーパ歯面１２１のインボリュート曲線を直線に変換して表したもので、ドット部分Ｄは、切削除去部分を表す。
【0059】
図９Ｂに示すように、オフセット量０では、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に近い形状で加工される。一方、図９Ｃに示すように、オフセット量＋ｋでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、図示右方向（点線矢印方向）、すなわち時計回りのピッチ円方向にずれた形状で加工され、図９Ｄに示すように、オフセット量－ｋでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、図示左方向（点線矢印方向）、すなわち反時計回りのピッチ円方向にずれた形状で加工される。よって、左テーパ歯面１２１の形状は、加工用工具４２の工具軸線Ｌ方向位置を変更することにより、ピッチ円方向にずらすことができる。
【0060】
また、例えば、図１０Ａに示すように、第一加工用工具４２Ｆの交差角が、角度φｆ、φｂ、φｃの各場合で左テーパ歯面１２１を加工した。なお、各角度の大小関係は、φｆ＞φｂ＞φｃである。その結果、左テーパ歯面１２１の加工状態は、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄに示すようになった。
【0061】
図１０Ｂに示すように、交差角φｆでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に近い形状で加工される。一方、図１０Ｃに示すように、交差角φｂでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、歯先の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に狭まり、歯元の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に拡がった形状で加工され、図１０Ｄに示すように、交差角φｃでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、歯先の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）にさらに狭まり、歯元の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）にさらに拡がった形状で加工される。よって、左テーパ歯面１２１の形状は、第一加工用工具４２Ｆの交差角を変更することにより、歯先のピッチ円方向の幅及び歯元のピッチ円方向の幅を変更できる。
【0062】
また、例えば、図１１Ａに示すように、第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置、すなわち第一加工用工具４２Ｆの工具端面４２Ａと工具軸線Ｌとの交点Ｐが、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ上に位置し（オフセット量０）、且つ第一加工用工具４２Ｆの交差角が、φｆの場合、及び第一加工用工具４２Ｆの工具軸線Ｌ方向に距離＋ｋだけオフセットし（オフセット量＋ｄ）、且つ交差角φｂの場合で左テーパ歯面１２１を加工した。その結果、左テーパ歯面１２１の加工状態は、図１１Ｂ、図１１Ｃに示すようになった。
【0063】
図１１Ｂに示すように、オフセット量０且つ交差角φｆでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に近い形状で加工される。一方、図１１Ｃに示すように、オフセット量＋ｋ且つ交差角φｂでは、加工された左テーパ歯面１２１は、設計上のインボリュート曲線に対し、図示右方向（点線矢印方向）、すなわち時計回りのピッチ円方向にずれ、且つ歯先の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に狭まり、歯元の幅がピッチ円方向（実線矢印方向）に拡がった形状で加工される。よって、左テーパ歯面１２１の形状は、加工用工具４２の軸線方向位置、及び第一加工用工具４２Ｆの交差角を変更することにより、ピッチ円方向にずらし、歯先の周方向の幅及び歯元のピッチ円方向の幅を変更できる。
【0064】
以上により、第一加工用工具４２Ｆは、歯車加工装置１においてオフセット量０且つ交差角φｆでセットされることで、左テーパ歯面１２１を高精度に切削加工できる。第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇの工具状態の設定は、制御装置１００の工具状態演算部１０３において行われるものであり、その処理の詳細は後述する。
【0065】
（４．制御装置の工具設計部による処理）
次に、制御装置１００の工具設計部１０２による第一加工用工具４２Ｆの設計処理について、図２、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。なお、ギヤ抜け防止部１２０に関するデータ、すなわち左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆ及び歯すじ長ｆｆ、左サブ歯面１２１ａの歯すじ長ｇｆ及び歯面間隔Ｈｆは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。さらに、第一加工用工具４２Ｆに関するデータ、すなわち刃数Ｚ、刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。
次に、制御装置１００の工具設計部１０２による第一加工用工具４２Ｆの設計処理について、図２、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。なお、ギヤ抜け防止部１２０に関するデータ、すなわち左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆ及び歯すじ長ｆｆ、左サブ歯面１２１ａの歯すじ長ｇｆ及び歯面間隔Ｈｆは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。さらに、第一加工用工具４２Ｆに関するデータ、すなわち刃数Ｚ、刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。
【0066】
制御装置１００の工具設計部１０２は、記憶部１０４から左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆを読み込む（図２のステップＳ１）。そして、工具設計部１０２は、作業者により入力される第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆと、読み込んだ左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆとの差を、第一加工用工具４２Ｆの工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆのねじれ角βｆとして求める（図２のステップＳ２）。
【0067】
工具設計部１０２は、記憶部１０４から第一加工用工具４２Ｆの刃数Ｚ等を読み込み、読み込んだ第一加工用工具４２Ｆの刃数Ｚ等及び求めた工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆのねじれ角βｆに基づいて、工具刃４２ａｆの刃先幅Ｓａｆ及び刃厚Ｔａｆを求める。工具刃４２ａｆの刃先幅Ｓａｆは、刃厚Ｔａｆに基づいたインボリュート曲線により求められる。歯部の良好な噛み合いを保てるなら、非インボリュートや直線状の歯面として刃先幅Ｓａｆを求める（図２のステップＳ３）。
【0068】
工具設計部１０２は、記憶部１０４から歯面間隔Ｈｆを読み出し、求めた工具刃４２ａｆの刃厚Ｔａｆが歯面間隔Ｈｆより小さいか否かを判断する（図２のステップＳ４）。工具設計部１０２は、求めた工具刃４２ａｆの刃厚Ｔａｆが歯面間隔Ｈｆ以上のときは、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返す。
【0069】
一方、工具設計部１０２は、求めた工具刃４２ａｆの刃厚Ｔａｆが歯面間隔Ｈｆより小さくなったら、求めた工具刃４２ａｆの刃すじ４２ｂｆのねじれ角βｆ等に基づいて、加工用工具４２の形状を決定し（図２のステップＳ５）、決定した第一加工用工具４２Ｆの形状データを記憶部１０４に記憶し（図２のステップＳ６）、全ての処理を終了する。以上により、最良の工具刃４２ａｆを有する第一加工用工具４２Ｆが設計される。
【0070】
（５．制御装置の工具状態演算部による処理）
次に、制御装置１００の工具状態演算部１０３による処理について、図３を参照して説明する。この処理は、公知の歯車の創成理論に基づいて、第一加工用工具４２Ｆの工具刃４２ａｆの軌跡を演算するシミュレーション処理であるため、実加工は不要であり、低コスト化を図ることができる。
次に、制御装置１００の工具状態演算部１０３による処理について、図３を参照して説明する。この処理は、公知の歯車の創成理論に基づいて、第一加工用工具４２Ｆの工具刃４２ａｆの軌跡を演算するシミュレーション処理であるため、実加工は不要であり、低コスト化を図ることができる。
【0071】
制御装置１００の工具状態演算部１０３は、記憶部１０４から左テーパ歯面１２１の切削加工を行うときの第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置等の工具状態を読み込み（図３のステップＳ１１）、シミュレーション回数ｎとして１回目であることを記憶部１０４に記憶し（図３のステップＳ１２）、第一加工用工具４２Ｆを読み込んだ工具状態に設定する（図３のステップＳ１３）。
【0072】
そして、工具状態演算部１０３は、記憶部１０４から読み込んだ第一加工用工具４２Ｆの形状データに基づいて、左テーパ歯面１２１を加工するときの工具軌跡を求め（図３のステップＳ１４）、加工後の左テーパ歯面１２１の形状を求める（図３のステップＳ１５）。そして、工具状態演算部１０３は、求めた加工後の左テーパ歯面１２１の形状と、設計上の左テーパ歯面１２１の形状とを比較し、形状誤差を求めて記憶部１０４に記憶し（図３のステップＳ１６）、シミュレーション回数ｎに１を加算する（図３のステップＳ１７）。
【0073】
そして、工具状態演算部１０３は、シミュレーション回数ｎが予め設定した回数ｎｎに達したか否かを判断し（図３のステップＳ１８）、シミュレーション回数ｎが設定回数ｎｎに達していないときは、第一加工用工具４２Ｆの工具状態のうち例えば第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置を変更し（図３のステップＳ１９）、ステップＳ１４に戻って上述の処理を繰り返す。一方、シミュレーション回数ｎが設定回数ｎｎに達したときは、工具状態演算部１０３は、記憶した形状誤差のうち最小の誤差となる第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置を選択して記憶部１０４に記憶し（図３のステップＳ２０）、全ての処理を終了する。
【0074】
なお、上述の処理では、複数回のシミュレーションを行って最小の誤差となる第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置を選択するようにしたが、予め許容形状誤差を設定しておき、ステップＳ１６において算出した形状誤差が許容形状誤差以下となったときの第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置を選択してもよい。また、ステップＳ１９においては、第一加工用工具４２Ｆの軸線方向位置を変更する代わりに、第一加工用工具４２Ｆの交差角φｆを変更し、もしくは第一加工用工具４２Ｆの軸線回り方向位置を変更し、又は、交差角、軸線方向位置、軸線回り方向位置の任意の組み合わせを変更するようにしてもよい。
【0075】
（６．制御装置の加工制御部による処理）
次に、制御装置１００の加工制御部１０１による処理について、図４を参照して説明する。ここで、作業者は、工具設計部１０２で設計した第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇの各形状データに基づいて、第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇを製作し、歯車加工装置１の自動工具交換装置に配置しているものとする。また、スリーブ１１５は、歯車加工装置１の加工物保持具８０に装着され、旋削加工もしくはブローチ加工などにより内歯１１５ａが形成されているものとする。
次に、制御装置１００の加工制御部１０１による処理について、図４を参照して説明する。ここで、作業者は、工具設計部１０２で設計した第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇの各形状データに基づいて、第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇを製作し、歯車加工装置１の自動工具交換装置に配置しているものとする。また、スリーブ１１５は、歯車加工装置１の加工物保持具８０に装着され、旋削加工もしくはブローチ加工などにより内歯１１５ａが形成されているものとする。
【0076】
制御装置１００の加工制御部１０１は、自動工具交換装置で前の加工工程（旋削加工もしくはブローチ加工など）の加工用工具を第一加工用工具４２Ｆに交換する（図４のステップＳ２１）。そして、加工制御部１０１は、工具状態演算部１０３で求めた第一加工用工具４２Ｆの工具状態となるように第一加工用工具４２Ｆ及びスリーブ１１５を配置し（図４のステップＳ２２）、第一加工用工具４２Ｆをスリーブ１１５と同期回転させながら第一加工用工具４２Ｆをスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に送り操作して内歯１１５ａを切削加工し、内歯１１５ａに左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成する（図４のステップＳ２３）。
【0077】
すなわち、図１２Ａ－図１２Ｃに示すように、第一加工用工具４２Ｆは、スリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向への１回もしくは複数回の切削動作で、内歯１１５ａに左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成する。このときの第一加工用工具４２Ｆは、送り動作及び送り動作と反対方向の戻し動作を行う必要があるが、図１２Ｃに示すように、この反転動作は慣性力が働く。このため、第一加工用工具４２Ｆの送り動作は、左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１を形成できる左テーパ歯面１２１の歯すじ長ｆｆより所定長短い点Ｑにおいて終了し、戻し動作に移行する。この送り終了点Ｑは、センサなどによって計測して求めることができるが、必要な加工精度に対して、送り量の精度が十分な場合には、計測しなくても送り量で調整することができる。つまり、点Ｑまで加工できるように送り量などを調整して、切削加工をすることで、精度良く加工できる。
【0078】
そして、加工制御部１０１は、左テーパ歯面１２１の切削加工が完了したら（図４のステップＳ２４）、自動工具交換装置で第一加工用工具４２Ｆを第二加工用工具４２Ｇに交換する（図４のステップＳ２５）。そして、加工制御部１０１は、工具状態演算部１０３で求めた第二加工用工具４２Ｇの工具状態となるように第二加工用工具４２Ｇ及びスリーブ１１５を配置し（図４のステップＳ２６）、第二加工用工具４２Ｇをスリーブ１１５と同期回転させながら第二加工用工具４２Ｇをスリーブ１１５の回転軸線Ｌｗ方向に送り操作して内歯１１５ａを切削加工し、内歯１１５ａに右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を切削形成する（図４のステップＳ２７）。そして、加工制御部１０１は、右テーパ歯面１２２の切削加工が完了したら（図４のステップＳ２８）、全ての処理を終了する。
【0079】
（７．加工用工具の別形態）
上述の例では、スリーブ１１５のギヤ抜け防止部１２０を構成する左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２を、２つの加工用工具４２（第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇ）を用いてそれぞれ切削加工する場合を説明したが、本例では、１つの加工用工具４２を用いて切削加工する場合を説明する。
上述の例では、スリーブ１１５のギヤ抜け防止部１２０を構成する左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２を、２つの加工用工具４２（第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇ）を用いてそれぞれ切削加工する場合を説明したが、本例では、１つの加工用工具４２を用いて切削加工する場合を説明する。
【0080】
１つの加工用工具４２でねじれ角が異なる左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２を切削加工する場合、工具刃４２ａの左刃面と右刃面のねじれ角が異なる加工用工具４２を用いる方法と、工具刃４２ａの左刃面と右刃面のねじれ角が同一の加工用工具４２を用いる方法が考えられる。本例では、工具刃４２ａの左刃面と右刃面のねじれ角が同一の加工用工具４２を用いて切削加工する場合を説明する。この場合、左テーパ歯面１２１を切削加工するときの加工用工具４２の交差角φｆと、右テーパ歯面１２２を切削加工するときの加工用工具４２の交差角φｒを異ならせる必要がある。
【0081】
この加工用工具４２でも第一加工用工具４２Ｆ及び第二加工用工具４２Ｇと同様に、加工用工具４２の工具刃４２ａは、内歯１１５ａを切削加工中に隣り合う内歯１１５ａに干渉せずに、左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１及び右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を確実に切削加工できる形状にすることが必要となる。よって、加工用工具４２の設計は、制御装置１００の工具設計部１０２において行われる。
【0082】
そして、加工用工具４２は、左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１及び右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を高精度に切削加工できることが必要となる。よって、加工用工具４２の工具状態の設定は、制御装置１００の工具状態演算部１０３において行われる。そして、加工用工具４２による切削加工は、加工制御部１０１において行われる。以下では、工具状態演算部１０３の処理は上述の例と同様であり、また、加工制御部１０１の処理は工具交換を行わない点を除いて上述の例と同様であるため詳細な説明は省略し、工具設計部１０２の処理について説明する。
【0083】
（８．制御装置の工具設計部による処理）
次に、制御装置１００の工具設計部１０２による加工用工具４２の設計処理について、図１３、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃを参照して説明する。なお、ギヤ抜け防止部１２０に関するデータ、すなわち左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆ及び歯すじ長ｆｆ、左サブ歯面１２１ａの歯すじ長ｇｆ及び歯面間隔Ｈｆと、右テーパ歯面１２２のねじれ角θｒ及び歯すじ長ｆｒ、右サブ歯面１２２ａの歯すじ長ｇｒ及び歯面間隔Ｈｒは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。さらに、加工用工具４２に関するデータ、すなわち刃数Ｚ、刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａは記憶部１０４に予め記憶されているものとする。
次に、制御装置１００の工具設計部１０２による加工用工具４２の設計処理について、図１３、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃを参照して説明する。なお、ギヤ抜け防止部１２０に関するデータ、すなわち左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆ及び歯すじ長ｆｆ、左サブ歯面１２１ａの歯すじ長ｇｆ及び歯面間隔Ｈｆと、右テーパ歯面１２２のねじれ角θｒ及び歯すじ長ｆｒ、右サブ歯面１２２ａの歯すじ長ｇｒ及び歯面間隔Ｈｒは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。さらに、加工用工具４２に関するデータ、すなわち刃数Ｚ、刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａは記憶部１０４に予め記憶されているものとする。
【0084】
制御装置１００の工具設計部１０２は、記憶部１０４から左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆを読み込む（図１３のステップＳ３１）。そして、工具設計部１０２は、作業者により入力される左テーパ歯面１２１を切削加工するときの加工用工具４２の交差角φｆｆと、読み込んだ左テーパ歯面１２１のねじれ角θｆｆとの差を、加工用工具４２の工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角βとして求める（図１３のステップＳ３２）。
【0085】
工具設計部１０２は、記憶部１０４から加工用工具４２の刃数Ｚ等を読み込み、読み込んだ加工用工具４２の刃数Ｚ等及び求めた工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角βに基づいて、工具刃４２ａの刃先幅Ｓａ及び刃厚Ｔａを求める。工具刃４２ａの刃先幅Ｓａは、刃厚Ｔａに基づいたインボリュート曲線により求められる。歯部の良好な噛み合いを保てるなら、非インボリュートや直線状の歯面として刃先幅Ｓａを求める（図１３のステップＳ３３）。
【0086】
工具設計部１０２は、記憶部１０４から歯面間隔Ｈｆを読み出し、求めた工具刃４２ａの刃厚Ｔａが左テーパ歯面１２１側の歯面間隔Ｈｆより小さいか否かを判断する（図１３のステップＳ３４）。工具設計部１０２は、求めた工具刃４２ａの刃厚Ｔａが左テーパ歯面１２１側の歯面間隔Ｈｆ以上のときは、ステップＳ３２に戻って上述の処理を繰り返す。
【0087】
一方、工具設計部１０２は、求めた工具刃４２ａの刃厚Ｔａが左テーパ歯面１２１側の歯面間隔Ｈｆより小さくなったら、記憶部１０４から右テーパ歯面１２２のねじれ角θｒを読み込む（図１３のステップＳ３５）。そして、工具設計部１０２は、ステップＳ３２で求めた加工用工具４２の工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角βと、読み込んだ右テーパ歯面１２２のねじれ角θｒとの差を、右テーパ歯面１２２を切削加工するときの加工用工具４２の交差角φｒｒとして求める（図１３のステップＳ３６）。
【0088】
工具設計部１０２は、記憶部１０４から歯面間隔Ｈｒを読み出し、刃厚Ｔａが右テーパ歯面１２２側の歯面間隔Ｈｒより小さいか否かを判断する（図１３のステップＳ３７）。工具設計部１０２は、刃厚Ｔａが右テーパ歯面１２２側の歯面間隔Ｈｒ以上のときは、ステップＳ３２に戻って上述の処理を繰り返す。
【0089】
一方、刃厚Ｔａが右テーパ歯面１２２側の歯面間隔Ｈｒより小さくなったら、求めた工具刃４２ａの刃すじ４２ｂのねじれ角β等に基づいて、加工用工具４２の形状を決定し（図１３のステップＳ３８）、決定した加工用工具４２の形状データを記憶部１０４に記憶し（図１３のステップＳ３９）、全ての処理を終了する。以上により、最良の工具刃４２ａを有する加工用工具４２が設計される。
【0090】
（９．別形状を加工するための加工用工具）
上述のように、スリーブ１１５の内歯１１５ａには、クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａ及びシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａと噛み合わせ可能なギヤ抜け防止部１２０が形成される。このギヤ抜け防止部１２０の別形状として、図２５及び図２６に示すように、スリーブ１１５の内歯１１５ａの左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２側の端部に、噛み合わせをスムーズに行うための左チャンファ（面取り）歯面１３１及び右チャンファ（面取り）歯面１３２を形成したギヤ抜け防止部１２０がある。
上述のように、スリーブ１１５の内歯１１５ａには、クラッチギヤ１１７の外歯１１７ａ及びシンクロナイザーリング１１８の外歯１１８ａと噛み合わせ可能なギヤ抜け防止部１２０が形成される。このギヤ抜け防止部１２０の別形状として、図２５及び図２６に示すように、スリーブ１１５の内歯１１５ａの左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２側の端部に、噛み合わせをスムーズに行うための左チャンファ（面取り）歯面１３１及び右チャンファ（面取り）歯面１３２を形成したギヤ抜け防止部１２０がある。
【0091】
すなわち、スリーブ１１５の内歯１１５ａの左側面１１５Ａは、左歯面１１５ｂ、左テーパ歯面１２１及び左歯面１１５ｂとねじれ角が異なる左チャンファ歯面１３１（本発明の「第二歯面」に相当）を有する。また、スリーブ１１５の内歯１１５ａの右側面１１５Ｂは、右歯面１１５ｃ、右テーパ歯面１２２及び右歯面１１５ｃとねじれ角が異なる右チャンファ歯面１３２（本発明の「第四歯面」又は「第二歯面」に相当）を有する。本例では、左チャンファ歯面１３１のねじれ角はθＬ度であり、右チャンファ歯面１３２のねじれ角はθＲ度である。
【0092】
本例では、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２を、２つの加工用工具４２を用いてそれぞれ切削加工して形成する場合を説明する。以下では、右チャンファ歯面１３２を切削加工するための加工用工具４２（以下、第二加工用工具４２Ｒという）を設計する場合について説明するが、左チャンファ歯面１３１を切削加工するための加工用工具４２（以下、第一加工用工具４２Ｌという）を設計する場合も同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0093】
第二加工用工具４２Ｒは、左テーパ歯面１２１を切削加工するための第二加工用工具４２Ｇの形状（図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃ参照、なお、図中の添え字ｆ，Ｆはｇ，Ｇに置き換わる）と比較して、第二加工用工具４２Ｇの工具刃４２ａｇの形状（インボリュート曲線形状）以外は略同一形状に形成される。すなわち、第二加工用工具４２Ｒの工具刃４２ａＲ（図１８参照）の形状は、右チャンファ歯面１３２の圧力角が略０度であるため、本例では略矩形状に形成される。
【0094】
スリーブ１１５の右チャンファ歯面１３２は、既に形成されたスリーブ１１５の内歯１１５ａに対し、第二加工用工具４２Ｒで切削加工を行うことで形成される。このため、第二加工用工具４２Ｒの工具刃４２ａＲは、内歯１１５ａを切削加工中に隣り合う内歯１１５ａに干渉せずに、右チャンファ歯面１３２を確実に切削加工できる形状にすることが必要となる。
【0095】
具体的には、図１６Ａに示すように、工具刃４２ａＲが、右チャンファ歯面１３２の歯すじ長ｒｒ分だけ切削したとき、工具刃４２ａＲの刃先幅ＳａＲが、右チャンファ歯面１３２とこの右チャンファ歯面１３２に対向する内歯１１５ａの左歯面１１５ｂとの距離ＪＲ（以下、歯面間隔ＪＲという）より小さくなるように工具刃４２ａＲを設計することが必要となる。このとき、工具刃４２ａＲの耐久性、例えば欠損等も考慮して工具刃４２ａＲの刃先幅ＳａＲを設定する。
【0096】
この工具刃４２ａＲの設計には、図１６Ｂに示すように、先ず、右チャンファ歯面１３２のねじれ角σｒと工具刃４２ａＲのねじれ角βＲとの差で表される交差角φＲ（以下、第二加工用工具４２Ｒの交差角φＲという）を設定する必要がある。右チャンファ歯面１３２のねじれ角σｒは、既知の値であり、第二加工用工具４２Ｒの交差角φＲは、歯車加工装置１によって設定可能範囲が設定されているので、作業者は任意の交差角φＲを暫定的に設定する。
【0097】
次に、既知の右チャンファ歯面１３２のねじれ角σｒ及び設定した第二加工用工具４２Ｒの交差角φＲから工具刃４２ａＲのねじれ角βＲを求め、工具刃４２ａＲの刃先幅ＳａＲを求める。以上の処理を繰り返すことで、右チャンファ歯面１３２を切削加工するための最適の工具刃４２ａＲを有する第二加工用工具４２Ｒを設計する。
【0098】
以上により、図１７Ａに示すように、第二加工用工具４２Ｒは、工具端面４２Ａを図示下方に向けて工具軸線Ｌに直角な方向から見たとき、工具刃４２ａＲの刃すじ４２ｂＲは、左下方から右上方に傾斜するねじれ角βＲを有するように設計される。また、図１７Ｂに示すように、第一加工用工具４２Ｌは、工具端面４２Ａを図示下方に向けて工具軸線Ｌに直角な方向から見たとき、工具刃４２ａＬの刃すじ４２ｂＬは、右下方から左上方に傾斜するねじれ角βＬを有するように設計される。
【0099】
なお、第一加工用工具４２Ｌを設計する場合、第二加工用工具４２Ｒで設定した交差角φＲと同一角度を交差角φＬとして工具刃４２ａＬの刃すじ４２ｂＬのねじれ角βＬを求めることで、第一加工用工具４２Ｌから第二加工用工具４２Ｒに工具交換した後の第一加工用工具４２Ｌの加工状態の設定変更を行わなくてよいため、生産効率を向上できる。以上の第一加工用工具４２Ｌ及び第二加工用工具４２Ｒの設計は、制御装置１００の工具設計部１０２において行われる。
【0100】
そして、第一加工用工具４２Ｌ及び第二加工用工具４２Ｒは、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２を高精度に切削加工できることが必要となる。よって、第一加工用工具４２Ｌ及び第二加工用工具４２Ｒの工具状態の設定は、制御装置１００の工具状態演算部１０３において行われる。そして、第一加工用工具４２Ｌ及び第二加工用工具４２Ｒによる切削加工は、加工制御部１０１において行われる。以下では、工具状態演算部１０３の処理及び加工制御部１０１の処理は前述の例と同様であるため詳細な説明は省略し、工具設計部１０２の処理について説明する。
【0101】
（１０．制御装置の工具設計部による処理）
制御装置１００の工具設計部１０２による第二加工用工具４２Ｒの設計処理について、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して説明する。なお、右チャンファ歯面１３２のねじれ角θｒ、歯すじ長ｒｒ、高さ及び圧力角並びに歯面間隔ＪＲは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。さらに、第二加工用工具４２Ｒに関するデータ、すなわち刃数Ｚ、刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。
制御装置１００の工具設計部１０２による第二加工用工具４２Ｒの設計処理について、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して説明する。なお、右チャンファ歯面１３２のねじれ角θｒ、歯すじ長ｒｒ、高さ及び圧力角並びに歯面間隔ＪＲは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。さらに、第二加工用工具４２Ｒに関するデータ、すなわち刃数Ｚ、刃先円直径ｄａ、基準円直径ｄ、刃末のたけｈａ、モジュールｍ、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αｔ及び刃先圧力角αａは、記憶部１０４に予め記憶されているものとする。
【0102】
制御装置１００の工具設計部１０２は、記憶部１０４から右チャンファ歯面１３２のねじれ角θｒを読み込む（図１５のステップＳ５１）。そして、工具設計部１０２は、作業者により入力される第二加工用工具４２Ｒの交差角φＲと、読み込んだ右チャンファ歯面１３２のねじれ角θｒとの差を、第二加工用工具４２Ｒの工具刃４２ａＲの刃すじ４２ｂＲのねじれ角βＲとして求める（図１５のステップＳ５２）。
【0103】
工具設計部１０２は、記憶部１０４から第二加工用工具４２Ｒの刃数Ｚ等を読み込み、読み込んだ第二加工用工具４２Ｒの刃数Ｚ等及び求めた工具刃４２ａＲの刃すじ４２ｂＲのねじれ角βＲに基づいて、工具刃４２ａＲの刃先幅ＳａＲを求める（図１５のステップＳ５３）。そして、工具設計部１０２は、記憶部１０４から歯面間隔ＪＲを読み出し、求めた工具刃４２ａＲの刃先幅ＳａＲが歯面間隔ＪＲより小さいか否かを判断する（図１５のステップＳ５４）。
【0104】
工具設計部１０２は、求めた工具刃４２ａＲの刃先幅ＳａＲが歯面間隔ＪＲ以上のときは、ステップＳ５２に戻って上述の処理を繰り返す。一方、工具設計部１０２は、求めた工具刃４２ａＲの刃先幅ＳａＲが歯面間隔ＪＲより小さくなったら、求めた工具刃４２ａＲの刃すじ４２ｂＲのねじれ角βＲ等に基づいて、第二加工用工具４２Ｒの形状を決定し（図１５のステップＳ５５）、決定した第二加工用工具４２Ｒの形状データを記憶部１０４に記憶し（図１５のステップＳ５６）、全ての処理を終了する。以上により、最良の工具刃４２ａＲを有する第二加工用工具４２Ｒが設計される。なお、第一加工用工具４２Ｌの設計処理も同様である。
【0105】
（１１．別形状を加工するための加工用工具の別形態）
上述の例では、スリーブ１１５のギヤ抜け防止部１２０を構成する左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２を、２つの加工用工具４２（第一加工用工具４２Ｌ及び第二加工用工具４２Ｒ）を用いてそれぞれ切削加工する場合を説明した。左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２も、前述の左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２を切削加工できる１つの加工用工具４２と同様に、１つの加工用工具４２Ｔを用いて切削加工できる（図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃに対応させた図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃ参照）。
上述の例では、スリーブ１１５のギヤ抜け防止部１２０を構成する左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２を、２つの加工用工具４２（第一加工用工具４２Ｌ及び第二加工用工具４２Ｒ）を用いてそれぞれ切削加工する場合を説明した。左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２も、前述の左テーパ歯面１２１及び右テーパ歯面１２２を切削加工できる１つの加工用工具４２と同様に、１つの加工用工具４２Ｔを用いて切削加工できる（図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃに対応させた図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃ参照）。
【0106】
この加工用工具４２Ｔでも第一加工用工具４２Ｌ及び第二加工用工具４２Ｒと同様に、加工用工具４２Ｔの工具刃４２ａＴは、内歯１１５ａを切削加工中に隣り合う内歯１１５ａに干渉せずに、左チャンファ歯面１３１及び右チャンファ歯面１３２を確実に切削加工できる形状にすることが必要となる。ここで、加工用工具４２Ｔの刃先幅はＳａＴ、ねじれ角はβＴであり、右チャンファ歯面１３２における歯面間隔はＫＴ、左チャンファ歯面１３１における歯面間隔はＭＴ、右チャンファ歯面１３２の切削加工時の交差角はφｔｒ、左チャンファ歯面１３１の切削加工時の交差角はφｔｆである。
【0107】
なお、加工用工具４２Ｔの設計は、制御装置１００の工具設計部１０２において、図１３及び図１５で説明した処理と同様の処理により行われるため詳細な説明は省略する。また、加工用工具４２Ｔに関する工具状態演算部１０３の処理は図３で説明した処理と同様であり、また、加工制御部１０１の処理は工具交換を行わない点を除いて図４で説明した処理と同様であるため詳細な説明は省略する。
【0108】
（１２．その他）
上述の例では、ギヤ抜け防止部１２０は、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２による切削加工でスリーブ１１５の既加工済みの内歯１１５ａに対し形成する場合を説明した。しかし、ギヤ抜け防止部１２０は、ローリング加工でスリーブ１１５の既加工済みの内歯１１５ａに対し仕上げ代を残して荒加工した後、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２で仕上げ代を切削加工して仕上げ加工することで形成するようにしてもよい。加工用工具４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔの場合も同様である。
上述の例では、ギヤ抜け防止部１２０は、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２による切削加工でスリーブ１１５の既加工済みの内歯１１５ａに対し形成する場合を説明した。しかし、ギヤ抜け防止部１２０は、ローリング加工でスリーブ１１５の既加工済みの内歯１１５ａに対し仕上げ代を残して荒加工した後、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２で仕上げ代を切削加工して仕上げ加工することで形成するようにしてもよい。加工用工具４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔの場合も同様である。
【0109】
その場合、図２０に示すように、ローリング加工で形成したギヤ抜け防止部１２０の周囲には、ばりｖが発生するが、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２による仕上げ加工で仕上げ代ｗ（図示一点鎖線より外側の部分）とともにばりｖを除去できる。よって、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２は、左サブ歯面１２１ａを含む左テーパ歯面１２１及び右サブ歯面１２２ａを含む右テーパ歯面１２２を高精度に切削加工できる。加工用工具４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔの場合も同様である。
【0110】
また、上述の例では、スリーブ１１５の内歯１１５ａをブローチ加工やギヤシェーパ加工等により形成する場合を説明したが、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２による切削加工でスリーブ１１５の内歯１１５ａ及びギヤ抜け防止部１２０を全て形成するようにしてもよい。加工用工具４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔの場合も同様である。また、内歯に対し加工する場合を説明したが、外歯に対しても同様に加工可能である。また、加工物としてシンクロメッシュ機構１１０のスリーブ１１５としたが、歯車のように噛み合う歯部を有するものや円筒形状、円盤形状の加工物でもよく、内周（内歯）、外周（外歯）のいずれか一方又は両方に複数の歯面（異なる複数の歯すじ、歯形（歯先、歯元））を同様に加工可能である。また、クラウニング、レリービングなどの連続変化する歯すじ、歯形（歯先、歯元）も同様に加工可能であり、噛み合いを最適化（良好な状態）できる。
【0111】
また、上述の例では、５軸マシニングセンタである歯車加工装置１は、スリーブ１１５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、加工用工具４２Ｆ，４２Ｒ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ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。
【0112】
（１３．実施形態の効果）
本実施形態の歯車加工装置１は、加工物（スリーブ１１５）の回転軸線Ｌｗに対し傾斜した回転軸線Ｌを有する加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）を用い、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）を加工物１１５と同期回転させながら加工物１１５の回転軸線Ｌ方向に相対的に送り操作して歯車を加工する歯車加工装置１であって、歯車の歯１１５ａの側面１１５Ａ（１１５Ｂ）は、第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）及び第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）とねじれ角が異なる第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を有し、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）の工具刃４２ａｆ（４２ａｇ，４２ａ，４２ａＬ，４２ａＲ，４２ａＴ）の刃すじ４２ｂｆ（４２ｂｇ，４２ｂ，４２ｂＬ，４２ｂＲ，４２ｂＴ）は、予め加工された第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）に対し第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を加工可能なように、第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）のねじれ角θｆ（θｒ，θＬ，θＲ）及び加工物１１５の回転軸線Ｌｗと加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）の回転軸線Ｌとの交差角φｆ（φｇ，φｆｆ，φｒｒ，φＬ，φＲ，φｔｒ，φｔｆ）に基づいて設定されたねじれ角βｆ（βｇ，β，βＬ，βＲ，βＴ）を有する。
本実施形態の歯車加工装置１は、加工物（スリーブ１１５）の回転軸線Ｌｗに対し傾斜した回転軸線Ｌを有する加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）を用い、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）を加工物１１５と同期回転させながら加工物１１５の回転軸線Ｌ方向に相対的に送り操作して歯車を加工する歯車加工装置１であって、歯車の歯１１５ａの側面１１５Ａ（１１５Ｂ）は、第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）及び第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）とねじれ角が異なる第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を有し、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）の工具刃４２ａｆ（４２ａｇ，４２ａ，４２ａＬ，４２ａＲ，４２ａＴ）の刃すじ４２ｂｆ（４２ｂｇ，４２ｂ，４２ｂＬ，４２ｂＲ，４２ｂＴ）は、予め加工された第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）に対し第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を加工可能なように、第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）のねじれ角θｆ（θｒ，θＬ，θＲ）及び加工物１１５の回転軸線Ｌｗと加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）の回転軸線Ｌとの交差角φｆ（φｇ，φｆｆ，φｒｒ，φＬ，φＲ，φｔｒ，φｔｆ）に基づいて設定されたねじれ角βｆ（βｇ，β，βＬ，βＲ，βＴ）を有する。
【0113】
従来、ねじれ角が異なる第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）及び第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を有する歯車の歯は、予め加工された第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）に対し塑性加工により第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を形成しているため、第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）の加工精度が低下する問題がある。しかし、この歯車加工装置１では、第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）は、切削加工により第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）に形成されるので、加工精度を高めることができる。
【0114】
また、歯車の歯１１５ａの一方側の側面１１５Ａは、第一歯面１１５ｂ及び第一歯面１１５ｂとねじれ角が異なる第二歯面１２１（１３１）を有し、歯車の歯１１５ａの他方側の側面１１５Ｂは、第三歯面１１５ｃ及び第三歯面１１５ｃとねじれ角が異なる第四歯面１２２（１３２）を有し、加工用工具として、第一加工用工具４２Ｆ（４２Ｌ）及び第二加工用工具４２Ｇ（４２Ｒ）を備え、第一加工用工具４２Ｆ（４２Ｌ）の工具刃４２ａｆ（４２ａＬ）の刃すじ４２ｂｆ（４２ｂＬ）は、予め加工された第一歯面１１５ｂに対し第二歯面１２１（１３１）を加工可能なように、第二歯面１２１（１３１）のねじれ角θｆ（θＬ）及び加工物１１５の回転軸線Ｌｗと第一加工用工具４２Ｆ（４２Ｌ）の回転軸線Ｌとの交差角φｆ（φＬ）に基づいて設定されたねじれ角βｆ（βＬ）を有し、第二加工用工具４２Ｇ（４２Ｒ）の工具刃４２ａｇ（４２ａＲ）の刃すじ４２ｂｇ（４２ｂＲ）は、予め加工された第三歯面１１５ｃに対し第四歯面１２２（１３２）を加工可能なように、第四歯面１２２（１３２）のねじれ角θｒ（θＲ）及び加工物１１５の回転軸線Ｌｗと第二加工用工具４２Ｇ（４２Ｒ）の回転軸線Ｌとの交差角φｇ（φＲ）に基づいて設定されたねじれ角βｇ（βＲ）を有する。
【0115】
これにより、ねじれ角が異なる第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）及び第二歯面１２１（１３１）並びに第三歯面１１５ｃ及び第四歯面１２２（１３２）であっても、第一加工用工具４２Ｆ（４２Ｌ）及び第二加工用工具４２Ｇ（４２Ｒ）で切削加工により形成できるので、加工効率を向上できる。
【0116】
また、歯車の歯１１５ａの一方側の側面１１５Ａは、第一歯面１１５ｂ及び第一歯面１１５ｂとねじれ角が異なる第二歯面１２１（１３１）を有し、歯車の歯１１５ａの他方側の側面１１５Ｂは、第三歯面１１５ｃ及び第三歯面１１５ｃとねじれ角が異なる第四歯面１２２（１３２）を有し、加工用工具４２（４２Ｔ）の工具刃４２ａ（４２ａＴ）の一方側の刃すじ４２ｂ（４２ｂＴ）は、予め加工された第一歯面１１５ｂに対し第二歯面１２１（１３１）を加工可能なように、第二歯面１２１（１３１）のねじれ角θｆ（θＬ）及び加工物１１５の回転軸線Ｌｗと加工用工具４２（４２Ｔ）の回転軸線Ｌとの第二歯面用の交差角φｆｆ（φｔｆ）に基づいて設定されたねじれ角β（βＴ）を有し、加工用工具４２（４２Ｔ）の工具刃４２ａ（４２ａＴ）の他方側の刃すじ４２ｂ（４２ｂＴ）は、加工用工具４２（４２Ｔ）の工具刃４２ａ（４２ａＴ）の一方側の刃すじ４２ｂ（４２ｂＴ）のねじれ角β（βＴ）と同一角度のねじれ角β（βＴ）を有し、加工用工具４２（４２Ｔ）は、予め加工された第一歯面１１５ｂに対し第二歯面１２１（１３１）を加工する際、第二歯面用の交差角φｆｆ（φｔｆ）に設定され、予め加工された第三歯面１１５ｃに対し第四歯面１２２（１３２）を加工する際、第四歯面１２２のねじれ角θｒ（θＲ）及び加工用工具４２（４２Ｔ）の他方側の工具刃４２ａ（４２ａＴ）の刃すじ４２ｂ（４２ｂＴ）のねじれ角β（βＴ）とに基づいて求まる第四歯面用の交差角φｒｒ（φｔｒ）に設定される。
【0117】
これにより、ねじれ角が異なる第一歯面１１５ｂ及び第二歯面１２１（１３１）並びに第三歯面１１５ｃ及び第四歯面１２２（１３２）であっても、１つの加工用工具４２（４２Ｔ）で切削加工により形成できるので、工具交換を行う必要がなく、加工効率を大幅に向上できる。
【0118】
また、第二歯面１２１（１３１）及び第四歯面１２２（１３２）は、塑性加工で荒加工され、加工用工具４２Ｆ，４２Ｇ，４２（４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）は、第二歯面１２１（１３１）及び第四歯面１２２（１３２）を仕上げ加工する際に、第二歯面１２１（１３１）及び第四歯面１２２（１３２）に生じるバリを除去する。
【0119】
また、歯車は、シンクロメッシュ機構のスリーブ１１５であり、ねじれ角が異なる歯面１２１（１３１）及び１２２（１３２）は、スリーブ１１５の内周歯に設けられるギヤ抜け防止部１２０の歯面である。これにより、ギヤ抜け防止部１２０を構成する第二歯面１２１（１３１）及び第四歯面１２２（１３２）は、切削加工により加工精度が高くなるので、ギヤ抜けを確実に防止できる。そして、スリーブ１１５の歯１１５ａに設けられるギヤ抜け防止部１２０の歯面は、スリーブ１１５の歯１１５ａの端面に設けられるチャンファ歯面１３１，１３２及びチャンファ歯面１３１，１３２に連なるテーパ歯面１２１，１２２である。チャンファ歯面１３１，１３２によりギヤ噛み合わせをスムーズに行うことができ、テーパ歯面１２１，１２２によりギヤ抜けを確実に防止できる。
【0120】
また、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）で歯車を加工する歯車加工方法であって、歯車１１５の歯１１５ａの側面１１５Ａ（１１５Ｂ）は、第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）及び第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）とねじれ角が異なる第二歯面１２１（１２２）を有し、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）の工具刃４２ａｆ（４２ａｇ，４２ａ，４２ａＬ，４２ａＲ，４２ａＴ）の刃すじ４２ｂｆ（４２ｂｇ，４２ｂ，４２ｂＬ，４２ｂＲ，４２ｂＴ）は、予め加工された第一歯面１１５ｂ（１１５ｃ）に対し第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を加工可能なように、第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）のねじれ角θｆ（θｒ，θＬ，θＲ）及び加工物１１５の回転軸線Ｌｗと加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）の回転軸線Ｌとの交差角φｆ（φｇ，φｆｆ，φｒｒ，φＬ，φＲ，φｔｒ，φｔｆ）に基づいて設定されたねじれ角βｆ（βｇ，β，βＬ，βＲ，βＴ）を有し、歯車加工方法は、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）の回転軸線Ｌを、加工物１１５の回転軸線Ｌｗに対し傾斜させる工程と、加工用工具４２Ｆ（４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ）を加工物１１５と同期回転させながら加工物１１５の回転軸線Ｌｗ方向に相対的に送り操作して第二歯面１２１（１２２，１３１，１３２）を加工する工程と、を備える。これにより、上述の歯車加工装置１と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0121】
１：歯車加工装置、 ４２Ｆ，４２Ｇ，４２，４２Ｌ，４２Ｒ，４２Ｔ：加工用工具、 ４２ａｆ，４２ａｇ，４２ａ，４２ａＬ，４２ａＲ，４２ａＴ：工具刃、 ４２ｂｆ，４２ｂｇ，４２ｂ，４２ｂＬ，４２ｂＲ，４２ｂＴ：刃すじ、 １００：制御装置、 １０１：加工制御部、 １０２：工具設計部、 １０３：工具状態演算部、 １０４：記憶部、 １１５：スリーブ（加工物）、 １２１：左テーパ歯面、 １２２：右テーパ歯面、 １３１：左チャンファ歯面、 １３２：右チャンファ歯面、 βｆ，βｇ，β，βＬ，βＲ，βＴ：刃すじのねじれ角、 θｆ，θｒ，θＬ，θＲ：歯面のねじれ角、 φｆ，φｇ，φｆｆ，φｒｒ，φＬ，φＲ，φｔｒ，φｔｆ：交差角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20】
【図21】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】