特許 7395873 歯切り工具の研削方法、研削装置、並びに、砥石車形状及び研削条件決定装置

(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】2023-12-04

(45)【発行日】2023-12-12

(54)【発明の名称】歯切り工具の研削方法、研削装置、並びに、砥石車形状及び研削条件決定装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 3/34 20060101AFI20231205BHJP

【ＦＩ】

B24B3/34

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019151171

(22)【出願日】2019-08-21

(65)【公開番号】P2021030337

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-14

(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】弁理士法人あいち国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉永 克仁

(72)【発明者】

【氏名】宇野 秀昭

【審査官】城野 祐希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２６０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２２４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０３４４９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭４８－０８６１９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スカイビング加工に用いられる歯切り工具における対向する刃側面を、円盤状に形成された砥石車により同時に研削する方法であって、
前記歯切り工具の再研量と前記歯切り工具により加工される歯車の形状誤差とに基づいて、前記歯切り工具の基準諸元としての基準前逃げ角及び基準側逃げ角に対して異なる前記歯切り工具の目標諸元としての目標前逃げ角及び目標側逃げ角を決定する目標諸元決定工程と、
前記歯切り工具の製造諸元としての前逃げ角及び側逃げ角を前記目標前逃げ角及び前記目標側逃げ角からの許容値内にするために、前記歯切り工具の前記製造諸元を決定する製造諸元決定工程と、
前記歯切り工具の前記製造諸元に基づいて、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する形状及び条件決定工程と、
前記砥石車を用いて前記研削条件により前記歯切り工具を研削する研削工程と、
を備える、歯切り工具の研削方法。

【請求項2】

前記歯切り工具の前記目標諸元は、前記歯切り工具の再研量に対する前記歯切り工具により加工される前記歯車の前記形状誤差が所定の許容値内において極値を有する諸元である、請求項１に記載の歯切り工具の研削方法。

【請求項3】

前記製造諸元決定工程は、前記目標前逃げ角、前記目標側逃げ角、前記製造諸元としての圧力角、前記製造諸元としてのねじれ角、前記基準諸元としてのすくい角が所定の関係を満たすように、前記歯切り工具の前記製造諸元としての前記歯切り工具の転がり円直径、圧力角、及び、ねじれ角を決定する、請求項１又は２に記載の歯切り工具の研削方法。

【請求項4】

前記製造諸元決定工程は、前記目標前逃げ角Φ１、前記目標側逃げ角ε１、前記製造諸元としての前記圧力角α１、前記製造諸元としての前記ねじれ角β１、前記基準諸元としての前記すくい角γが前記所定の関係としての式（１Ａ）を満たすように、前記歯切り工具の前記製造諸元としての前記歯切り工具の転がり円直径、圧力角、及び、ねじれ角を決定する、請求項３に記載の歯切り工具の研削方法。

【数1A】

【請求項5】

前記製造諸元としての前記圧力角は、前記歯切り工具の両側の刃側面のそれぞれの圧力角に基づいて決定された圧力角近似値である、請求項３又は４に記載の歯切り工具の研削方法。

【請求項6】

前記圧力角近似値α₀は、式（２Ａ）及び前記歯切り工具の左の刃側面の圧力角α_L、右の刃側面の圧力角α_Rに基づいて決定される、請求項５に記載の歯切り工具の研削方法。

【数2A】

【請求項7】

スカイビング加工に用いられる歯切り工具における対向する刃側面を、円盤状に形成された砥石車により同時に研削する研削装置であって、
前記歯切り工具の再研量と前記歯切り工具により加工される歯車の形状誤差とに基づいて、前記歯切り工具の基準諸元としての基準前逃げ角及び基準側逃げ角に対して異なる前記歯切り工具の目標諸元としての目標前逃げ角及び目標側逃げ角を決定する目標諸元決定部と、
前記歯切り工具の製造諸元としての前逃げ角及び側逃げ角を前記目標前逃げ角及び前記目標側逃げ角からの許容値内にするために、前記歯切り工具の前記製造諸元を決定する製造諸元決定部と、
前記歯切り工具の前記製造諸元に基づいて、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する形状及び条件決定部と、
前記砥石車を用いて前記研削条件により前記歯切り工具を研削する研削部と、
を備える、歯切り工具の研削装置。

【請求項8】

スカイビング加工に用いられる歯切り工具における対向する刃側面を、円盤状に形成された砥石車により同時に研削する研削方法において、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する砥石車形状及び研削条件決定装置であって、
前記歯切り工具の再研量と前記歯切り工具により加工される歯車の形状誤差とに基づいて、前記歯切り工具の基準諸元としての基準前逃げ角及び基準側逃げ角に対して異なる目標前逃げ角及び目標側逃げ角を決定する目標諸元決定部と、
前記歯切り工具の製造諸元としての前逃げ角及び側逃げ角を前記目標前逃げ角及び前記目標側逃げ角からの許容値内にするために、前記歯切り工具の前記製造諸元を決定する製造諸元決定部と、
前記歯切り工具の前記製造諸元に基づいて、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する形状及び条件決定部と、
を備える、砥石車形状及び研削条件決定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯切り工具の研削方法、研削装置、並びに、砥石車形状及び研削条件決定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

歯車を切削するための歯切り工具は、切削対象である歯車の形状に基づいた形状に形成されている。そして、歯切り工具の刃先面が摩耗した場合は、再研削（再研）を行って、刃の再整形を行っている（特許文献１参照）。ところで、近年、コストの面から高速切削可能な歯車加工が望まれており、スカイビング加工が知られている。特許文献２には、スカイビング加工の歯切り工具（スカイビングカッタ）において、一つの砥石車により、左右の刃側面と歯先面とを同時に研削することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４７６３６１１号公報

【文献】特開２０１７－２２６０１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、歯切り工具には、前逃げ角と側逃げ角が設けられているものがある。前逃げ角とは、歯切り工具の刃先面における逃げ角である。側逃げ角とは、歯切り工具の刃側面における逃げ角である。また、前逃げ角、側逃げ角、刃直角の圧力角、すくい角、及び、基準円上のねじれ角によって、歯切り工具が設計される。

【0005】

スカイビング加工に用いる歯切り工具の再研は、歯切り工具の軸方向端面（すくい面）を研削することにより、各刃の再整形を行う。そして、歯切り工具における前逃げ角Φと側逃げ角εの関係は、歯切り工具の刃の再研可能な量を決めるパラメータとなる。

【0006】

歯切り工具の長寿命化を図るためには、歯切り工具の刃の再研量を多く確保することが求められる。また、研削能率を向上するためには、一つの砥石車により、対向する刃側面（左右の刃側面）を研削することが求められる。

【0007】

本発明は、再研量を多くとることができる歯切り工具を、一つの砥石車により、対向する刃側面を同時に研削できる歯切り工具の研削方法、並びに、砥石車形状及び研削条件決定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１．歯切り工具の研削方法）
本発明に係る歯切り工具の研削方法は、スカイビング加工に用いられる歯切り工具における対向する刃側面を、円盤状に形成された砥石車により同時に研削する方法であって、前記歯切り工具の再研量と前記歯切り工具により加工される歯車の形状誤差とに基づいて、前記歯切り工具の基準諸元としての基準前逃げ角及び基準側逃げ角に対して異なる前記歯切り工具の目標諸元としての目標前逃げ角及び目標側逃げ角を決定する目標諸元決定工程と、前記歯切り工具の製造諸元としての前逃げ角及び側逃げ角を前記目標前逃げ角及び前記目標側逃げ角からの許容値内にするために、前記歯切り工具の前記製造諸元を決定する製造諸元決定工程と、前記歯切り工具の前記製造諸元に基づいて、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する形状及び条件決定工程と、前記砥石車を用いて前記研削条件により前記歯切り工具を研削する研削工程とを備える。

【0009】

（２．歯切り工具の研削装置）
本発明に係る歯切り工具の研削装置は、スカイビング加工に用いられる歯切り工具における対向する刃側面を、円盤状に形成された砥石車により同時に研削する研削装置であって、前記歯切り工具の再研量と前記歯切り工具により加工される歯車の形状誤差とに基づいて、前記歯切り工具の基準諸元としての基準前逃げ角及び基準側逃げ角に対して異なる前記歯切り工具の目標諸元としての目標前逃げ角及び目標側逃げ角を決定する目標諸元決定部と、前記歯切り工具の製造諸元としての前逃げ角及び側逃げ角を前記目標前逃げ角及び前記目標側逃げ角からの許容値内にするために、前記歯切り工具の前記製造諸元を決定する製造諸元決定部と、前記歯切り工具の前記製造諸元に基づいて、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する形状及び条件決定部と、前記砥石車を用いて前記研削条件により前記歯切り工具を研削する研削部とを備える。

【0010】

（３．砥石車形状及び研削条件決定装置）
本発明に係る砥石車形状及び研削条件決定装置は、スカイビング加工に用いられる歯切り工具における対向する刃側面を、円盤状に形成された砥石車により同時に研削する研削方法において、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する砥石車形状及び研削条件決定装置であって、前記歯切り工具の再研量と前記歯切り工具により加工される歯車の形状誤差とに基づいて、前記歯切り工具の基準諸元としての基準前逃げ角及び基準側逃げ角に対して異なる前記歯切り工具の目標諸元としての目標前逃げ角及び目標側逃げ角を決定する目標諸元決定部と、前記歯切り工具の製造諸元としての前逃げ角及び側逃げ角を前記目標前逃げ角及び前記目標側逃げ角からの許容値内にするために、前記歯切り工具の前記製造諸元を決定する製造諸元決定部と、前記歯切り工具の前記製造諸元に基づいて、前記砥石車の形状及び研削条件を決定する形状及び条件決定部とを備える。

【0011】

本発明に係る歯切り工具の研削方法、研削装置、並びに、砥石車形状及び研削条件決定装置によれば、再研量を多くとれる目標前逃げ角及び目標側逃げ角を決定し、決定した目標前逃げ角及び目標側逃げ角に基づいて、歯切り工具の製造諸元を決定している。これにより、再研量を多くとれ、一つの砥石車で少なくとも対向する刃側面を同時に研削できるスカイビング加工の歯切り工具が得られる。よって、歯車を大量生産するような現場において、歯切り工具のトータルコストの低減化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】歯切り工具を研削対象とし、砥石車を備える研削装置（研削盤）の図である。

【図1B】図１ＡのＩＢ方向から見た図である。

【図2A】歯車を切削するための歯切り工具であり、研削対象としての歯切り工具を中心軸線に直角な方向から見た図である。

【図2B】図２Ａの歯切り工具を中心軸線方向から見た断面図である。

【図3A】歯切り工具を研削するための砥石車の斜視図である。

【図3B】図３Ａの砥石車の中心軸線に直角な方向から見た外周縁部の断面図である。

【図4】切削対象としての歯車を中心軸線に直角な方向から見た図である。

【図5】歯切り工具の基準諸元と目標諸元の関係を示す図である。

【図6】前逃げ角及び側逃げ角を変化させたときの歯車の歯厚誤差と歯切り工具の再研量の関係を示す図である。

【図7】歯切り工具の目標諸元と演算補助値と製造諸元の第一例の関係を示す図である。

【図8】歯切り工具の目標諸元と演算補助値と製造諸元の第二例の関係を示す図である。

【図9】歯切り工具研削装置の処理装置を示す図である。

【図10】歯切り工具研削方法を説明するためのフローチャートである。

【図11】歯切り工具の製造諸元の決定方法を説明するための第一のフローチャートである。

【図12】歯切り工具の製造諸元の決定方法を説明するための第二のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（１．歯切り工具研削装置２０の構成）
図１Ａ，Ｂを参照して、歯切り工具研削装置２０について説明する。この歯切り工具研削装置２０は、歯車１（図４参照）を切削するための歯切り工具２の刃２ａの少なくとも対向する刃側面２ｄ（図２Ａ参照）の研削を砥石車３で行う。また、歯切り工具研削装置２０は、砥石車３により、歯切り工具２の刃先面２ｃも同時に研削するようにしてもよい。歯切り工具研削装置２０は、例えば、工具研削盤やアンギュラ研削盤などである。

【0014】

歯切り工具研削装置２０は、図示しないベッド上において、研削対象である歯切り工具２を、歯切り工具２の中心軸Ｘ２周り（θ２２）に回転可能に支持する主軸ユニット２１を備える。さらに、歯切り工具研削装置２０は、砥石車３を、砥石車３の中心軸Ｘ３周り（θ３）に回転可能に支持する砥石台２２を備える。

【0015】

主軸ユニット２１と砥石台２２は、相対的に位置及び姿勢を変化することができるように設けられている。つまり、歯切り工具研削装置２０は、主軸ユニット２１と砥石台２２とを相対的に位置及び姿勢を変化するための図示しない駆動装置を備える。

【0016】

詳細には、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、砥石台２２は、主軸ユニット２１に対して歯切り工具研削における交差角ηを調整可能（歯切り工具２の中心軸Ｘ２の平行線と砥石車３の中心軸Ｘ３とを直交させた状態から交差角ηだけ傾斜させる調整が可能）である。さらに、砥石台２２は、主軸ユニット２１に対して直交３軸方向に相対移動可能である。砥石台２２と主軸ユニット２１との交差角ηは、歯切り工具２のねじれ角β（図２Ａに示す）に合わせて調整される。なお、主軸ユニット２１と砥石台２２とは、相対移動すればよく、主軸ユニット２１が移動可能な構成としてもよい。

【0017】

歯切り工具研削装置２０は、さらに、処理装置４０を備える。処理装置４０は、歯切り工具２の基準諸元に基づいて歯切り工具２の目標諸元を決定し、決定した目標諸元に基づいて、歯切り工具２の製造諸元を決定する。そして、処理装置４０は、決定した歯切り工具２の製造諸元に基づいて、砥石車３の形状及び研削条件を決定し、決定した研削条件に基づいて砥石車３により歯切り工具２を研削する。なお、歯切り工具２についての基準諸元、目標諸元及び製造諸元については、後述する。

【0018】

また、処理装置４０は、歯切り工具２の研削において、歯切り工具２の回転制御、砥石車３の回転制御、主軸ユニット２１と砥石台２２との相対的な位置及び姿勢の制御を行う。処理装置４０は、ＣＮＣ（Computer Numerical Control）装置やＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などの組み込みシステムとすることもでき、パーソナルコンピュータやサーバなどとすることもできる。

【0019】

（２．歯切り工具２の形状）
図２Ａ及び図２Ｂを参照して、歯切り工具２の形状の概要について説明する。歯切り工具２の形状は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、中心軸Ｘ２周りの外周面に複数の刃２ａを備える。歯切り工具２は、軸方向の端面にすくい角γを有するすくい面２ｂを備える。すくい面２ｂは、歯切り工具２の中心軸Ｘ２を中心としたテーパ状としてもよいし、１つの刃２ａ毎に異なる方向を向く面状に形成してもよい。

【0020】

また、歯切り工具２の複数の刃２ａの外接円は、円錐台形状に形成される。つまり、複数の刃２ａの刃先面２ｃは、すくい面２ｂに対して、前逃げ角Φを有する前逃げ面となる。従って、刃２ａの一方端面から刃すじ方向（刃溝方向に等しい）に行くに従って、刃先面２ｃにおける歯切り工具２の中心軸Ｘ２からの距離が徐々に小さくなる。また、複数の刃２ａは、刃側面２ｄと基準円Ｃとの交点、すなわちピッチ点Ｐにおいて、刃側面２ｄの接線Ｌｔと中心軸Ｘ２と直角な半径線Ｌｒとのなす圧力角αを有している。

【0021】

また、複数の刃２ａの刃側面２ｄは、すくい面２ｂに対して、側逃げ角εを有する側逃げ面となる。さらに、複数の刃２ａは、中心軸Ｘ２に対してねじれ角βを有している。ただし、歯車１の歯１ａのねじれ角と、切削加工における歯車１と歯切り工具２との交差角に応じて、刃２ａのねじれ角βは適宜異なる。従って、刃２ａは、ねじれ角βを有しない場合も存在する。

【0022】

（３．砥石車３の形状の概要）
図３Ａ及び図３Ｂを参照して、砥石車３の形状の概要について説明する。砥石車３は、図３Ａに示すように、歯切り工具２を研削対象として、歯切り工具２の刃２ａの対向する刃側面２ｄを主として研削する。砥石車３は、中心軸Ｘ３周りの円盤状に形成される。図３Ｂに示すように、砥石車３の外周縁部３ａは、歯切り工具２の刃２ａの対向する刃側面２ｄを同時に研削できるように、歯切り工具２の刃溝の形状に応じた形状に形成される。また、砥石車３の外周縁部３ａの両端面に段差部３ｂを付加することで、対向する刃側面２ｄとともに刃先面２ｃも同時に研削可能となる。

【0023】

（４．歯車１の形状）
図４を参照して、歯車１の形状の概要について説明する。歯切り工具２の切削対象である歯車１の形状は、図４に示すように、中心軸Ｘ１周りの周面に複数の歯１ａを備える。本実施形態においては、歯車１は、外歯車を例に挙げるが、内歯車を適用することもできる。また、図４においては、歯車１は、平歯車を例に挙げるが、はすば歯車など種々の歯車を適用することができる。

【0024】

（５．研削方法）
歯切り工具２の研削は、以下のように行われる。まず、歯切り工具２の中心軸Ｘ２の平行線と砥石車３の中心軸Ｘ３とが交差角ηを有する状態に位置決めされる。このとき、砥石車３の円盤が、歯切り工具２の刃溝方向にほぼ一致する状態となる。つまり、砥石車３は、歯切り工具２の隣り合う刃２の間、すなわち刃溝に位置決めされる。そして、歯切り工具２のねじれ角βと、歯切り工具２と砥石車３との交差角ηとは、ほぼ同一である。ただし、本例においては、後述するが、歯切り工具２の基準諸元（設計諸元）としてのねじれ角と、歯切り工具２と砥石車３との交差角ηは、異なる。

【0025】

この状態で、歯切り工具２をその中心軸Ｘ２回りに回転させ、砥石車３をその中心軸Ｘ３回りに回転させ、歯切り工具２の回転に砥石車３の移動を同期させて行われる。同期動作は、砥石車３が歯切り工具２の刃溝に合うように歯切り工具２の軸方向に相対移動すると共に、砥石車３を歯切り工具２の径方向へ相対移動させる。径方向への移動量は、歯切り工具２の前逃げ角に対応する。このようにして、砥石車３により歯切り工具２が研削される。

【0026】

（６．歯切り工具２の基準諸元と目標諸元）
歯切り工具２の基準諸元と目標諸元について、図５及び図６を参照して説明する。図５に示すように、歯切り工具２の基準諸元として、モジュールｍ、左右の刃側面２ｄの圧力角α_L，α_R、刃数Ｚ、ねじれ角β、基準円直径Ｄ、外径Ｄａ、刃底円直径Ｄｆ、前逃げ角Φ（基準前逃げ角）、側逃げ角ε（基準側逃げ角）、すくい角γが設定される。歯切り工具２の基準諸元のうち、モジュールｍ、左右の刃側面２ｄの圧力角α_L，α_R、刃数Ｚ、ねじれ角β、基準円直径Ｄ、外径Ｄａ、刃底円直径Ｄｆ、すくい角γは、歯切り工具２による加工対象である歯車１の諸元に基づいて決定される。ここで、刃側面２ｄは、左右のそれぞれにおいて圧力角αが異なるため、左の刃側面２ｄの圧力角α_Lをとし、右の刃側面２ｄの圧力角α_Rをとする。

【0027】

歯切り工具２の基準諸元のうち、前逃げ角Φ、側逃げ角εは、式（１）の関係に基づいて決定される。なお、式（１）において、αは、圧力角を示しており、例えば、左右の圧力角α_L，α_Rの近似値を用いる。

【0028】

【数1】

【0029】

式（１）より得られた前逃げ角Φ及び側逃げ角εとなるように、砥石車３により歯切り工具２を研削した場合において、歯切り工具２の再研量と歯車１の歯厚誤差との関係は、図６の破線Ａにて示すとおりである。歯切り工具２の再研とは、歯切り工具２の軸方向端面に位置するすくい面２ｂを研削することにより、各刃２ａの再整形を行う処理である。図６の破線Ａに示すように、歯切り工具２を再研すればするほど、歯車１の歯厚誤差が大きくなっていく。歯車１の歯厚誤差が図６の二点鎖線にて示す許容値に含まれる範囲において、上述した基本の歯切り工具２に対する再研量は、Ｔａとなる。

【0030】

そこで、発明者らは、上記のような歯切り工具２の基準諸元とは異なる諸元とすることを検討し、再研量を多くすることができる歯切り工具２の目標諸元を決定した。ここで、歯切り工具２における前逃げ角Φと側逃げ角εの関係が、歯切り工具２の再研可能な量を決めるパラメータであることから、歯切り工具２の目標諸元として、目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀を決定した。目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀は、歯切り工具２の基準諸元における前逃げ角Φ及び側逃げ角εとは異なる値である。そのため、歯切り工具２の目標諸元は、式（１）の関係を満たさない。

【0031】

歯切り工具２の目標諸元となるように、砥石車３により歯切り工具２を研削した場合において、歯切り工具２の再研量と歯車１の歯厚誤差との関係は、図６の実線Ｂにて示すとおりである。歯切り工具２を再研すると、歯切り工具２の基準諸元の場合とは反対方向（図６の上側、正方向）へ歯厚誤差が大きくなっていく。しかし、その後にさらに再研量を多くすると、歯厚誤差が一旦小さくなり、次第に歯厚誤差が大きくなっていく。つまり、歯切り工具２の目標諸元は、歯切り工具２の再研量に対する歯切り工具２により加工される歯１車の歯厚誤差（形状誤差）が所定の許容値内において極値を有する諸元となる。

【0032】

歯車１の歯厚誤差が図６の二点鎖線にて示す許容値に含まれる範囲において、目標諸元からなる歯切り工具２に対する再研量は、Ｔｂとなる。再研量Ｔｂは、上述した基準諸元からなる歯切り工具２の再研量Ｔａに比べると、はるかに大きな値となる。つまり、目標諸元からなる歯切り工具２は、再研量を多くとることができる工具であると言える。

【0033】

（７．目標諸元からなる歯切り工具２の研削における問題点）
歯切り工具２を砥石車３により研削する場合、歯切り工具２の諸元のうち、左右の刃側面２ｄの圧力角α_L，α_R、刃数Ｚ、ねじれ角β、基準円直径Ｄ、すくい角γとなるように、砥石車３の形状が形成され、且つ、砥石車３と歯切り工具２との相対姿勢が決定される。そして、砥石車３を、歯切り工具２に対して、目標前逃げ角Φに沿って移動させることにより、歯切り工具２が研削される。

【0034】

ここで、上述した式（１）を満たしている基準諸元からなる歯切り工具２において、砥石車３を、歯切り工具２に対して、前逃げ角Φに沿って移動させることによって、得られる側逃げ角は、所望の側逃げ角εが得られる。しかし、式（１）を満たしていない目標諸元からなる歯切り工具２において、砥石車３を、歯切り工具２に対して、前逃げ角Φ₀に沿って移動させた場合に、得られる側逃げ角は、所望の目標側逃げ角ε₀は得られない。つまり、歯切り工具２の目標諸元そのものに基づいて研削条件を決定することができない。

【0035】

そこで、目標諸元からなる歯切り工具２における左右の刃側面２ｄを、それぞれ別々に研削することによって、所望の目標側逃げ角ε₀を得ることができる。しかしながら、左右の刃側面２ｄのそれぞれを、別々の砥石車３によって研削するとなると、研削能率が大幅に低下する。そのため、一つの砥石車３によって、左右の刃側面２ｄを同時に研削することができるようにし、目標諸元からなる歯切り工具２の目標側逃げ角ε₀を得ることが求められる。

【0036】

これらのことを解決するために、歯切り工具２の目標諸元に基づいて、製造上における歯切り工具２の諸元（以下、歯切り工具２の製造諸元）と称する）を別途設定する。ここで、歯切り工具２の製造諸元は、式（１）を満たすようにする。そして、歯切り工具２の製造諸元に基づいて、砥石車３の形状及び研削条件を決定する。このようにすることで、一つの砥石車３により、目標諸元からなる歯切り工具２を得ることができるようになる。

【0037】

（８．歯切り工具２の目標諸元と製造諸元）
歯切り工具２の目標諸元と製造諸元の関係について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７には、製造諸元の第一例を示し、図８には、製造諸元の第二例を示す。

【0038】

歯切り工具２の目標諸元は、図７及び図８の左欄に示すように、モジュールｍ、左右の刃側面２ｄの圧力角α_L，α_R、刃数Ｚ、ねじれ角β、基準円直径Ｄ、目標前逃げ角Φ₀、目標側逃げ角ε₀、すくい角γが設定される。ここで、刃側面２ｄは、左右のそれぞれにおいて圧力角αが異なるため、左の刃側面２ｄの圧力角α_Lをとし、右の刃側面２ｄの圧力角α_Rをとする。

【0039】

次に、図７及び図８の中央欄に示す高寿命用の歯切り工具２の近似値を決定する。ここで、歯切り工具２の加工対象である歯車１の歯面がインボリュート形状であるとする。そこで、歯切り工具２の刃側面２ｄがインボリュート形状であると仮定して（歯切り工具２の軸直角断面の歯形がインボリュート歯形であると仮定して）、歯切り工具２の刃形を規定する基礎円直径Ｄｂ、及び、刃２ａのねじれ角βから決まるリードＬを近似値として決定する。基礎円直径Ｄｂ及びリードＬは、演算補助値として用いられる。

【0040】

基礎円直径Ｄｂは、基準円直径Ｄと圧力角αとを用いて、Ｄ・ｃｏｓαにより得られる。ここで、上述したように、スカイビング加工の歯切り工具２の刃側面２ｄは、左右で異なるため、歯切り工具２の目標諸元においては、左右の圧力角α_L，α_Rが設定されている。そこで、本例では、２つの圧力角α_L，α_Rから圧力角近似値α₀を求め、基礎円直径Ｄｂを基準円直径Ｄと圧力角近似値α₀で表すことにする。演算補助値としての圧力角近似値α₀は、例えば、式（２）からを求める。なお、圧力角近似値α₀として、式（３）で示すように、左右の圧力角α_L，α_Rの平均値としてもよい。

【0041】

【数2】

【0042】

【数3】

【0043】

次に、歯切り工具２の製造諸元を決定する（図７及び図８の右欄）。図７の右欄に示すように、第一例の製造諸元には、圧力角近似値α１、刃数Ｚ、ねじれ角β１、転がり円直径Ｄ１（基準円直径に対応する）、前逃げ角Φ₀、側逃げ角ε１、すくい角γ、基礎円直径Ｄｂ、リードＬが含まれる。

【0044】

ここで、図７の右欄に示すように、第一例の製造諸元において、刃数Ｚ、前逃げ角Φ₀、すくい角γは、歯切り工具２の目標諸元と同じ値であるため、同一符号で表す。一方、第一例の製造諸元において、圧力角近似値α１、ねじれ角β１、転がり円直径Ｄ１（基準円直径に対応する）、側逃げ角ε１は、設計諸元又は演算補助値とは異なる値である。また、第一例の製造諸元において、基礎円直径Ｄｂ及びリードＬは、演算補助値と同じ値である。

【0045】

また、図８の右欄に示すように、第二例の製造諸元において、刃数Ｚ、側逃げ角ε₀、すくい角γ、基礎円直径Ｄｂ、リードＬは、歯切り工具２の目標諸元と同じ値であるため、同一符号で表す。一方、第二例の製造諸元において、圧力角近似値α１、ねじれ角β１、転がり円直径Ｄ１（基準円直径に対応する）、前逃げ角Φ１は、目標諸元又は演算補助値とは異なる値である。また、第二例の製造諸元において、基礎円直径Ｄｂ及びリードＬは、演算補助値と同じ値である。なお、製造諸元における前逃げ角Φ１及び側逃げ角ε１が、目標諸元と異なる値とすることもできる。

【0046】

次に、製造諸元における圧力角近似値α１、ねじれ角β１、転がり円直径Ｄ１、側逃げ角ε１（又は、前逃げ角Φ１）の決定方法について説明する。基礎円直径Ｄｂは、基準円直径Ｄと式（２）又は式（３）で求めた圧力角近似値α₀を用いて、式（４）で表すことができる。さらに、本例では基礎円直径Ｄｂが演算補助値として求めた値と製造諸元で同じ値であるため、転がり円直径Ｄ１と圧力角近似値α１を用いて、式（４）で表すことができる。

【0047】

【数4】

【0048】

そして、式（４）を変形することで、圧力角近似値α₀と転がり円直径Ｄ１を用いて圧力角近似値α１を式（５）で表すことができる。また、ねじれ角β１は、リードＬと転がり円直径Ｄ１を用いて式（６）で表すことができる。

【0049】

【数5】

【0050】

【数6】

【0051】

そして、式（４）を変形することで求められる式（７）で表される基準円直径Ｄを、転がり円直径Ｄ１の初期値として式（５）及び式（６）に代入し、圧力角近似値α１及びねじれ角β１を求める。そして、図７に示す製造諸元においては、求めた圧力角近似値α１及びねじれ角β１を式（８）に代入し、側逃げ角ε１を求める。そして、求めた側逃げ角ε１が、目標側逃げ角ε₀から所定の許容値内に入るまで、転がり円直径Ｄ１を変化させて上記処理を逐次繰り返す。なお、この逐次処理は、例えば一般的なニュートン法により行う。

【0052】

【数7】

【0053】

【数8】

【0054】

そして、側逃げ角ε１が、目標側逃げ角ε₀からの所定の許容値内に入ったら、その時点での製造諸元を求める。そして、求めた製造諸元に基づいて、砥石車３で歯切り工具２を研削する。なお、砥石車３の形状は、刃数Ｚ、前逃げ角Φ₀、すくい角γ、ねじれ角β１、転がり円直径Ｄ１を用いて創成図より求められる。

【0055】

また、図８に示す製造諸元においては、求めた圧力角近似値α１及びねじれ角β１を式（９）に代入し、前逃げ角Φ１を求める。そして、求めた前逃げ角Φ１が、目標前逃げ角Φ₀からの所定の許容値内に入るまで、転がり円直径Ｄ１を変化させて上記処理を逐次繰り返す。なお、この逐次処理は、例えば一般的なニュートン法により行う。

【0056】

【数9】

【0057】

（９．歯切り工具研削装置２０の処理装置４０）
歯切り工具研削装置２０の処理装置４０について、図９ー図１２を参照して説明する。図９に示すように、処理装置４０は、基準諸元記憶部４１、目標諸元決定部４２、演算補助値算出部４３、製造諸元決定部４４、砥石車の形状及び研削条件決定部４５、及び、研削部４６を備える。

【0058】

ここで、基準諸元記憶部４１、目標諸元決定部４２、演算補助値算出部４３、製造諸元決定部４４、及び、砥石車の形状及び研削条件決定部４５は、砥石車形状及び研削条件決定装置４０ａとして機能する。また、基準諸元記憶部４１、目標諸元決定部４２、演算補助値算出部４３、及び、製造諸元決定部４４は、製造諸元決定処理装置４０ｂとして機能する。

【0059】

歯切り工具研削装置２０の処理装置４０による処理（歯切り工具２の研削方法）について、図１０を参照して説明する。基準諸元記憶部４１には、加工対象の歯車１の歯車諸元に基づいて決定される歯切り工具２の基準諸元が記憶される。具体的には、基準諸元記憶部４１には、図５の左欄に示す歯切り工具２の基準諸元のテーブルデータが記憶される。

【0060】

目標諸元決定部４２は、歯切り工具２の基準諸元を取得する（ステップＳ１１１）。目標諸元決定部４２は、歯切り工具２の基準諸元及び歯切り工具２の刃２ａの再研量に基づいて、歯切り工具２の目標諸元を決定する（ステップＳ１１２、目標諸元決定工程）。具体的には、目標諸元決定部４２では、図５の右欄に示す目標諸元が決定される。つまり、目標諸元決定部４２は、図６に示す再研量と形状誤差（歯厚誤差）との関係に基づいて、目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀を決定する。

【0061】

演算補助値算出部４３は、演算補助値として、図７の中央欄及び図８の中央欄に示すように、圧力角近似値α₀、基礎円直径Ｄｂ及びリードＬを算出する（ステップＳ１１３）。

【0062】

製造諸元決定部４４は、歯切り工具２の目標諸元、及び、演算補助値に基づいて、歯切り工具２の製造諸元を決定する（ステップＳ１１４、製造諸元決定工程）。具体的には、製造諸元決定部４４は、歯切り工具２の製造諸元としての前逃げ角Φ１及び側逃げ角ε１を目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀からの許容値内にするために、歯切り工具２の製造諸元としての歯切り工具２の転がり円直径Ｄ１、圧力角α１、及び、ねじれ角β１を決定する。ステップＳ１１１からＳ１１４までを、歯切り工具２の製造諸元決定処理として把握することができる（ステップＳ１１）。

【0063】

図９に示すように、製造諸元決定部４４の詳細は、転がり円直径算出部４４１、圧力角・ねじれ角算出部４４２、製造逃げ角算出部４４３、及び、判定部４４４を備える。

【0064】

ここで、製造諸元決定部４４による第一の処理（歯切り工具２の製造諸元の決定方法）について、図１１を参照して説明する。転がり円直径算出部４４１は、目標諸元決定部４２で決定される目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀、並びに、演算補助値算出部４３により算出された演算補助値に基づいて、転がり円直径Ｄ１を算出する（ステップＳ１１４１）。

【0065】

圧力角・ねじれ角算出部４４２は、基準諸元記憶部４１に記憶される基準円直径Ｄ、転がり円直径算出部４４１で算出される転がり円直径Ｄ１、及び、演算補助値算出部４３により算出された演算補助値に基づいて、圧力角近似値α１及びねじれ角β１を算出する（ステップＳ１１４２）。

【0066】

製造逃げ角算出部４４３は、基準諸元記憶部４１に記憶されるすくい角γ、目標諸元決定部４２で決定される目標前逃げ角Φ₀、並びに、圧力角・ねじれ角算出部４４２で算出される圧力角近似値α１及びねじれ角β１に基づいて、側逃げ角ε１を算出する（ステップＳ１１４３）。

【0067】

判定部４４４は、製造逃げ角算出部４４３で算出される側逃げ角ε１が、目標諸元決定部４２で決定される目標側逃げ角ε₀の許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１１４４）。判定部４４４で側逃げ角ε１が目標側逃げ角ε₀の許容範囲外であると判定された場合には（ステップＳ１１４４：Ｎｏ）、転がり円直径算出部４４１は、新たな転がり円直径Ｄ１を算出する（ステップＳ１１４５）。

【0068】

そして、判定部４４４で側逃げ角ε１が目標側逃げ角ε₀の許容範囲内であると判定されるまで、ステップＳ１１４２からステップＳ１１４４までの処理を繰り返す。判定部４４４で側逃げ角ε１が目標側逃げ角ε₀の許容範囲内であると判定された場合には（ステップＳ１１４４：Ｙｅｓ）、そのときの転がり円直径Ｄ１、圧力角近似値α１及びねじれ角β１を決定する（ステップＳ１１４６）。

【0069】

また、製造諸元決定部４４による第二の処理（歯切り工具２の製造諸元の決定方法）について、図１２を参照して説明する。なお、図１１に示す処理と同じ処理は、同一ステップ番号を付す。転がり円直径算出部４４１は、目標諸元決定部４２で決定される目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀、並びに、演算補助値算出部４３により算出された演算補助値に基づいて、転がり円直径Ｄ１を算出する（ステップＳ１１４１）。

【0070】

圧力角・ねじれ角算出部４４２は、基準諸元記憶部４１に記憶される基準円直径Ｄ、転がり円直径算出部４４１で算出される転がり円直径Ｄ１、及び、演算補助値算出部４３により算出された演算補助値に基づいて、圧力角近似値α１及びねじれ角β１を算出する（ステップＳ１１４２）。

【0071】

製造逃げ角算出部４４３は、基準諸元記憶部４１に記憶されるすくい角γ、目標諸元決定部４２で決定される目標側逃げ角ε0、並びに、圧力角・ねじれ角算出部４４２で算出される圧力角近似値α１及びねじれ角β１に基づいて、前逃げ角Φ１を算出する（ステップＳ１１４７）。

【0072】

判定部４４４は、製造逃げ角算出部４４３で算出される前逃げ角Φ１が、目標諸元決定部４２で決定される目標前逃げ角Φ₀の許容範囲内（許容値内）であるか否かを判定する（ステップＳ１１４８）。判定部４４４で前逃げ角Φ１が目標前逃げ角Φ₀の許容範囲外（許容値外）であると判定された場合には（ステップＳ１１４４：Ｎｏ）、転がり円直径算出部４４１は、新たな転がり円直径Ｄ１を算出する（ステップＳ１１４５）。

【0073】

そして、判定部４４４で前逃げ角Φ１が目標前逃げ角Φ₀の許容範囲内（許容値内）であると判定されるまで、ステップＳ１１４２からステップＳ１１４４までの処理を繰り返す。判定部４４４で前逃げ角Φ１が目標前逃げ角Φ₀の許容範囲内（許容値内）であると判定された場合には（ステップＳ１１４４：Ｙｅｓ）、そのときの転がり円直径Ｄ１、圧力角近似値α１及びねじれ角β１を決定する（ステップＳ１１４６）。

【0074】

そして、図１０に示すように、砥石車の形状及び研削条件決定部４５は、歯切り工具２の製造諸元に基づいて、砥石車３の形状及び研削条件を決定する（ステップＳ１２、条件決定工程）。具体的には、砥石車３の形状及び研削条件は、歯切り工具２の製造諸元における、刃数Ｚ、前逃げ角Φ₀又は側逃げ角ε₀、すくい角γ、ねじれ角β１、転がり円直径Ｄ１に基づいて決定される。

【0075】

ステップＳ１１からＳ１３までを、砥石車３の形状及び研削条件決定処理として把握することができる（ステップＳ１１）。研削部４６は、決定された砥石車３の形状及び研削条件に基づいて、歯切り工具２により歯車１を研削する（ステップＳ１３、研削工程）。

【0076】

本実施形態の歯切り工具２の研削方法、研削装置２０（４０）、並びに、砥石車形状及び研削条件決定装置４０ａによれば、再研量を多くとれる目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀を決定し、決定した目標前逃げ角Φ₀及び目標側逃げ角ε₀に基づいて、歯切り工具２の製造諸元を決定している。これにより、再研量を多くとれ、一つの砥石車３で少なくとも対向する刃側面２ｄを同時に研削できるスカイビング加工の歯切り工具２が得られる。よって、歯車１を大量生産するような現場において、歯切り工具２のトータルコストの低減化が図れる。

【符号の説明】

【0077】

１：歯車、 １ａ：歯、 ２：歯切り工具、 ２ａ：刃、 ３：砥石車、 ２０：歯切り工具研削装置、 ２１：主軸ユニット、 ２２：砥石台、 ４０：歯切り工具研削装置の処理装置、 ４１：基準諸元記憶部、 ４２：目標諸元決定部、 ４３：演算補助値算出部、 ４４１：転がり円直径算出部、 ４４２：圧力角・ねじれ角算出部、 ４４３：製造逃げ角算出部、 ４４４：判定部、 ４５：砥石車の形状及び研削条件決定部、 ４６：研削部

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】