特許 7400377 歯車加工装置及び歯車加工方法

(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】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(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 23/12 20060101AFI20231212BHJP

   B23F 5/16 20060101ALI20231212BHJP

   G05B 19/4093 20060101ALI20231212BHJP

   B23Q 15/12 20060101ALN20231212BHJP

【ＦＩ】

B23F23/12

B23F5/16

G05B19/4093 N

B23Q15/12 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019207276

(22)【出願日】2019-11-15

(65)【公開番号】P2021079467

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-10-13

(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】水野 尊広

(72)【発明者】

【氏名】山田 良彦

(72)【発明者】

【氏名】大谷 尚

(72)【発明者】

【氏名】大▲崎▼ 嘉太郎

(72)【発明者】

【氏名】山下 友和

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０６２０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９１２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３０９８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｆ ２３／１２

Ｂ２３Ｆ ５／００－１３／０８

Ｇ０５Ｂ １９／１８、１９／４０９３

Ｂ２３Ｑ １５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を加工する歯車加工装置であって、
前記同期回転の回転速度を変動させた場合において前記歯切り工具の前記工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、前記工作物、前記歯切り工具及び前記歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算するシミュレーション演算部と、
前記安定限界に基づき、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを変更して前記安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を演算する倍率演算部と、
前記歯切り工具及び前記工作物の前記回転速度を変動させる際の制限値を、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに応じて演算する制限値演算部と、
前記倍率演算部によって演算された前記安定限界向上倍率、及び、前記制限値演算部によって演算された前記制限値を、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに対応させることによりマップを生成するマップ生成部と、
を備えた、歯車加工装置。

【請求項2】

前記マップ生成部は、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに対応する前記マップにおいて、前記安定限界向上倍率の範囲毎に異なる色又は濃淡を付与することにより、前記安定限界向上倍率の範囲毎に帯状とする、請求項１に記載の歯車加工装置。

【請求項3】

歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を加工する歯車加工装置であって、
前記同期回転の回転速度を変動させた場合において前記歯切り工具の前記工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、前記工作物、前記歯切り工具及び前記歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算するシミュレーション演算部と、
前記安定限界に基づき、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを変更して前記安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を演算する倍率演算部と、
前記倍率演算部によって演算された前記安定限界向上倍率を、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに対応させることによりマップを生成するマップ生成部と、
を備え、
前記マップ生成部は、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに対応するマップにおいて、前記安定限界向上倍率の範囲毎に異なる色又は濃淡を付与することにより、前記安定限界向上倍率の範囲毎に帯状とする、歯車加工装置。

【請求項4】

前記倍率演算部は、
前記回転速度を変動させない場合を基準とし、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを変更して前記回転速度を変動させた場合の前記安定限界を前記基準と比較することにより前記安定限界向上倍率を演算する、請求項１～３の何れか１項に記載の歯車加工装置。

【請求項5】

前記歯切り工具及び前記工作物の前記回転速度を変動させる際の制限値を、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに応じて演算する制限値演算部を備えた、請求項３に記載の歯車加工装置。

【請求項6】

歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を加工する歯車加工方法であって、
前記同期回転の回転速度を変動させた場合において前記歯切り工具の前記工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、前記工作物、前記歯切り工具及び前記工作物に歯車を加工する歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算し、
前記安定限界に基づき、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを変更して前記安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を、前記回転速度を変動させない場合を基準とし、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを変更して前記回転速度を変動させた場合の前記安定限界を前記基準と比較することにより演算し、
前記歯切り工具及び前記工作物の前記回転速度を変動させる際の制限値を、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに応じて演算し、
演算された前記安定限界向上倍率、及び、演算された前記制限値を、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに対応させてマップを生成し、且つ、
生成された前記マップに基づいて、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを含む変動条件を設定する、歯車加工方法。

【請求項7】

歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に沿って前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を加工する歯車加工方法であって、
前記同期回転の回転速度を変動させた場合において前記歯切り工具の前記工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、前記工作物、前記歯切り工具及び前記工作物に歯車を加工する歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算し、
前記安定限界に基づき、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを変更して前記安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を、前記回転速度を変動させない場合を基準とし、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを変更して前記回転速度を変動させた場合の前記安定限界を前記基準と比較することにより演算し、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに対応させてマップを生成し、且つ、
生成された前記マップに基づいて、前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とを含む変動条件を設定し、
前記回転速度変動幅と前記回転速度変動周期又は前記回転速度変動周波数とに対応する前記マップにおいて、前記安定限界向上倍率の範囲毎に異なる色又は濃淡を付与することにより、前記安定限界向上倍率の範囲毎に帯状にされる、歯車加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯車加工装置及び歯車加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、びびり振動の抑制に効果的な対策として、安定限界線図に基づいて主軸の回転速度を高回転側又は低回転側に変更する技術が開示されている。特許文献２には、びびり周波数に基づいて安定限界線図を作成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６５３８４３０号公報

【文献】特許第６５０５１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

工作物と歯切り工具とを同期回転させながら工作物に歯車を加工する場合、歯切り工具の回転速度を上昇させたり切込量を大きくしたりすると、工作物にびびり振動が発生しやすくなる。一方、歯切り工具の回転速度を低下させたり切込量を小さくしたりすると、工作物のびびり振動は抑制できるものの、歯車加工に要する時間が長くなり、加工能率が低下する。

【0005】

このため、近年では、工作物及び歯切り工具の回転速度を変動させながら同期させることによってびびり振動を抑制し、工作物に歯車を加工することが行われる。この場合、回転速度を変動させ、且つ、加工能率を高める最適加工条件を設定するためには実機を用いて種々の加工試験を行う必要があった。このため、最適加工条件の設定することは、多大な工数を要すると共に極めて煩雑である。従って、工数を低減すると共に容易に最適加工条件が設定できることが望まれている。

【0006】

本発明は、工作物及び歯切り工具の回転速度を変動させながら同期させて歯車を加工する最適加工条件を容易に設定可能な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】

【0007】

（歯車加工装置）
第一の歯車加工装置は、歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、工作物の回転軸線方向に沿って歯切り工具を工作物に対して相対移動させることにより、工作物に歯車を加工する歯車加工装置であって、同期回転の回転速度を変動させた場合において歯切り工具の工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、工作物、歯切り工具及び歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算するシミュレーション演算部と、安定限界に基づき、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを変更して安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を演算する倍率演算部と、歯切り工具及び工作物の回転速度を変動させる際の制限値を、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに応じて演算する制限値演算部と、倍率演算部によって演算された安定限界向上倍率、及び、制限値演算部によって演算された制限値を、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに対応させることによりマップを生成するマップ生成部と、を備える。
第二の歯車加工装置は、歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、工作物の回転軸線方向に沿って歯切り工具を工作物に対して相対移動させることにより、工作物に歯車を加工する歯車加工装置であって、同期回転の回転速度を変動させた場合において歯切り工具の工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、工作物、歯切り工具及び歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算するシミュレーション演算部と、安定限界に基づき、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを変更して安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を演算する倍率演算部と、倍率演算部によって演算された安定限界向上倍率を、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに対応させることによりマップを生成するマップ生成部と、を備え、マップ生成部は、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに対応するマップにおいて、安定限界向上倍率の範囲毎に異なる色又は濃淡を付与することにより、安定限界向上倍率の範囲毎に帯状とする。

【0008】

（歯車加工方法）
第一の歯車加工方法は、歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、工作物の回転軸線方向に沿って歯切り工具を工作物に対して相対移動させることにより、工作物に歯車を加工する歯車加工方法であって、同期回転の回転速度を変動させた場合において歯切り工具の工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、工作物、歯切り工具及び工作物に歯車を加工する歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算し、安定限界に基づき、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを変更して安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を、回転速度を変動させない場合を基準とし、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを変更して回転速度を変動させた場合の安定限界を基準と比較することにより演算し、歯切り工具及び工作物の回転速度を変動させる際の制限値を、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに応じて演算し、演算された安定限界向上倍率、及び、演算された制限値を、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに対応させてマップを生成し、且つ生成されたマップに基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを含む変動条件を設定する。
第二の歯車加工方法は、歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、工作物の回転軸線方向に沿って歯切り工具を工作物に対して相対移動させることにより、工作物に歯車を加工する歯車加工方法であって、同期回転の回転速度を変動させた場合において歯切り工具の工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を、工作物、歯切り工具及び工作物に歯車を加工する歯車加工装置の機体の何れか１つの振動特性に基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを用いて演算し、安定限界に基づき、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを変更して安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を、回転速度を変動させない場合を基準とし、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを変更して回転速度を変動させた場合の安定限界を基準と比較することにより演算し、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに対応させてマップを生成し、且つ生成されたマップに基づいて、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とを含む変動条件を設定し、回転速度変動幅と回転速度変動周期又は回転速度変動周波数とに対応するマップにおいて、安定限界向上倍率の範囲毎に異なる色又は濃淡を付与することにより、安定限界向上倍率の範囲毎に帯状にされる。

【0009】

これらによれば、シミュレーションにより回転速度を変動させた場合においてびびり振動を生じさせることなく歯切り工具の工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界を得ることができる。又、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を変更して安定限界の増減を表す安定限界向上倍率は、安定限界に基づき演算することができる。そして、演算された安定限界向上倍率は、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）に対応させることにより、マップとして生成することができる。

【0010】

これにより、安定限界向上倍率（又は、生成されたマップ）に基づいて、回転速度を変動させる際の回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を含む変動条件を設定することができる。従って、変動条件、即ち、回転速度を変動させ、且つ、加工能率を高める最適加工条件を設定するために、実機を用いて種々の加工試験を行う必要がない。その結果、工数を低減することができると共に容易に変動条件即ち最適加工条件を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】歯車加工装置の斜視図である。

【図2】回転主軸に固定された歯切り工具を拡大した図である。

【図3】スカイビング加工を行う際の歯切り工具と工作物との動作を示す図である。

【図4】制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】制御装置により実行される歯車加工処理プログラムのフローチャートである。

【図6】歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。

【図7A】工作物の回転速度と安定限界増加率との関係を示すグラフであり、回転速度変動幅又は回転速度変動周期を異なる値に設定した５パターンの安定限界線図を示す。

【図7B】工作物の回転速度と安定限界増加率との関係を示すグラフであり、回転速度変動幅を一定としつつ、回転速度変動周期を異なる値に設定した３パターンの安定限界線図を示す。

【図8】工作物の回転速度と安定限界との関係を示すグラフであり、歯切り工具及び工作物の回転速度を変動させた場合と変動させていない場合との比較を示す。

【図9】安定限界向上倍率を回転速度変動幅及び変動周波数（回転速度変動周期）に対応させて生成されたマップを示す。

【図10A】第一別例における歯切り工具及び工作物の回転速度の増加側の変動を示すグラフである。

【図10B】第一別例における歯切り工具及び工作物の回転速度の減少側の変動を示すグラフである。

【図10C】第二別例における歯切り工具及び工作物の回転速度の増加側の変動を示すグラフである。

【図10D】第二別例における歯切り工具及び工作物の回転速度の減少側の変動を示すグラフである。

【図10E】第三別例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。

【図11】歯車加工装置の別例において、ホブ加工を行う際の歯切り工具と工作物との動作を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（１．適用可能な歯車加工装置）
歯車加工装置は、歯切り工具及び工作物の回転速度を変動させ、且つ、歯切り工具と工作物とを同期回転させながら、工作物の回転軸線方向に沿って歯切り工具を工作物に対して相対移動させることにより、工作物に歯車を加工する。本例では、歯車加工装置は、歯切り工具としてスカイビングカッタを備え、スカイビング加工によって工作物に歯車を加工する場合を例示する。この場合、歯車加工装置は、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（旋回テーブル軸）及びＣ軸（ワーク軸））を駆動軸として有するマシニングセンタを例示することができる。

【0013】

（１－１．歯車加工装置１の構成）
図１に示すように（図４のブロック図も参照）、本例の歯車加工装置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、保持部８０と、制御装置１００と、を主に備える。

【0014】

ベッド１０は、床上に配置される。ベッド１０の上面には、コラム２０及びＸ軸モータが設けられ、コラム２０は、Ｘ軸モータに駆動されることにより、Ｘ軸方向（水平方向）へ移動可能に設けられる。更に、コラム２０の側面には、サドル３０及びＹ軸モータ１１が設けられ、サドル３０は、Ｙ軸モータ１１によりＹ軸方向（鉛直方向）に移動可能に設けられる。回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転可能に設けられる。回転主軸４０の先端には、歯切り工具４２が固定され、歯切り工具４２は、回転主軸４０の回転に伴って回転する。

【0015】

ここで、図２を参照しながら、歯切り工具４２について説明する。図２に示すように、歯切り工具４２は、外周面に複数の刃４２ａを備えたスカイビングカッタであり、各々の刃４２ａの端面は、すくい角γを有するすくい面を構成する。各々の刃４２ａのすくい面は、歯切り工具４２の中心軸線を中心としたテーパ状（内側）としても良く、刃４２ａごとに異なる方向を向く面状に形成しても良い。

【0016】

ベッド１０の上面には、テーブル５０及びＺ軸モータ１２が設けられる。テーブル５０は、Ｚ軸モータ１２によりＺ軸方向（水平方向）に移動可能に設けられる。テーブル５０の上面には、チルトテーブル６０を支持する一対のチルトテーブル支持部６１が設けられる。

【0017】

チルトテーブル支持部６１には、チルトテーブル６０がＡ軸（水平方向）回りに揺動可能に設けられる。チルトテーブル６０の底面には、テーブル用モータ６２が設けられ、回転テーブル７０は、テーブル用モータ６２によりＡ軸に直交するＣ軸周りに回転可能に設けられる。回転テーブル７０には、工作物Ｗを保持する保持部８０が装着される。

【0018】

制御装置１００は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２、及び、工作物Ｗに対する歯切り工具４２の回転軸線方向（Ｚ軸方向）への送り速度Ｖ４を制御する。尚、本例では、テーブル５０がＺ軸方向へ移動可能に構成される場合を例示するが、テーブル５０の代わりにコラム２０がＺ軸方向へ移動可能に構成されていても良い。

【0019】

ここで、本例においては、図３に示すように、歯車加工装置１は、スカイビング加工により工作物Ｗに歯車を加工する。具体的に、歯車加工装置１は、チルトテーブル６０をＡ軸回りに揺動させることにより、工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸を、歯切り工具４２の回転軸線Ｏに対して傾斜させる。尚、工作物ＷのＣ軸に対する歯切り工具４２の回転軸線Ｏの傾斜角度を交差角δと称呼する。そして、歯車加工装置１は、工作物Ｗと歯切り工具４２とを同期回転させながら、歯切り工具４２を工作物Ｗの中心軸線方向へ送る（相対移動させる）ことにより、工作物Ｗに歯車を加工する。

【0020】

又、スカイビング加工において、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２及び工作物Ｗの回転速度Ｖ１は、交差角δと切削速度Ｖ３とに基づいて決定される。そして、切削速度Ｖ３及び送り速度Ｖ４は、歯車加工に要する加工時間（サイクルタイム）、歯切り工具４２の諸元、工作物Ｗの材質、及び、工作物Ｗに形成する歯車のねじれ角等に基づいて設定される。即ち、切削速度Ｖ３及び送り速度Ｖ４は、歯車加工を行う際の加工能率及び歯切り工具４２の工具寿命等を勘案し、最適な速度に設定される。又、スカイビング加工において、切削速度Ｖ３及び送り速度Ｖ４を速くする程、加工能率が向上する一方、面性状等の品質が低下する傾向がある。

【0021】

この点に関し、歯車加工装置１は、最適な切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される工作物Ｗの回転速度Ｖ１を基準回転速度Ｎｗとする。そして、歯車加工装置１は、基準回転速度Ｎｗを基準として工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させながら歯車加工を行う。これに伴い、歯車加工装置１は、歯車加工時において、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させ、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期させる。

【0022】

更に、歯車加工装置１は、最適な切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される工作物Ｗの送り速度Ｖ４を基準送り速度Ｆｗとする。そして、歯車加工装置１は、基準送り速度Ｆｗを基準として、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期するように送り速度Ｖ４を変動させる。

【0023】

（１－２．制御装置１００について）
次に、図４を参照して、制御装置１００について詳細に説明する。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インターフェース等を有するマイクロコンピュータを主要構成部品する。制御装置１００（主としてＣＰＵ）は、後述する歯車加工処理プログラムを実行することにより、歯車加工装置１の作動を統括的に制御する。

【0024】

制御装置１００は、基準回転速度設定部１１０と、変動条件設定部１２０と、工作物回転速度制御部１３０と、工具回転速度制御部１４０と、基準送り速度設定部１５０と、送り速度制御部１６０と、を主として備える。

【0025】

基準回転速度設定部１１０は、切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される基準回転速度Ｎｗを設定する。変動条件設定部１２０は、本例において、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動幅（具体的には、速度増減率）及び回転速度変動周波数（具体的には、周波数増減率）を含む変動条件Ｎｗｊを設定する。ここで、回転側変動周期は、回転速度変動周波数の逆数として表すことができるため、変動条件設定部１２０は回転速度変動幅及び回転速度変動周期を含む変動条件Ｎｗｊを設定することができる。尚、変動条件設定部１２０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の速度増減率及び周波数増減率を設定することも可能である。

【0026】

変動条件設定部１２０は、シミュレーション演算部１２１と、倍率演算部１２２と、マップ生成部１２３と、制限値演算部としての電流制限値演算部１２４と、を備えている。シミュレーション演算部１２１は、安定限界、具体的には、安定限界増加率を演算によりシミュレーションする。工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率は、工作物Ｗのびびり振動、特に、再生びびり等の発生を抑制可能な増減率に設定される。工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数増減率は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２や、工作物Ｗの回転速度Ｖ１、工作物Ｗの切削力等に基づいたシミュレーションやハンマリング等による計測により求められる工作物Ｗの振動特性である固有振動数に基づいて設定される。又、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数増減率は、同様に計測して求められる歯車加工装置１の機体の振動特性である固有振動数に基づいて設定されても良い。

【0027】

倍率演算部１２２は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させない場合の安定限界増加率（安定限界）を基準とする。そして、倍率演算部１２２は、速度増減率（回転速度変動幅）及び周波数増減率（回転速度変動周波数）を異ならせて回転速度Ｖ１を変動させた場合の安定限界増加率（安定限界）を基準と比較する。これにより、倍率演算部１２２は、基準に比べて、回転速度Ｖ１を変動させた場合に安定限界（切込量に相当）がどれだけ向上したかを表す安定限界向上倍率を演算する。

【0028】

マップ生成部１２３は、倍率演算部１２２により演算された安定限界向上倍率をマッピングする。マップ生成部１２３は、具体的に、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数に対応させて安定限界向上倍率をマッピングすることにより、安定限界向上倍率マップ（図９を参照）を生成する。マップ生成部１２３によって安定限界向上倍率がマッピングされることにより、例えば、個々の値が色や濃淡等で表されるグラフが生成される。これにより、地図のように安定限界向上倍率の分布が表現され、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）に対する安定限界向上倍率が一目で分かる。

【0029】

又、安定限界向上倍率毎に色や濃淡等の違いを付けることで、帯状の範囲となる特定の倍率について、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）の値を抽出（決定）し易くなる。従って、再生びびり振動を抑制して加工が可能な、即ち、安定限界向上倍率に基づく最適な回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を見つけることが可能となる。

【0030】

電流制限値演算部１２４は、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）に応じて回転速度Ｖ１の変動を実現させるために、テーブル用モータ６２（又は、主軸モータ４１）に供給可能な電流を制限する制限値としての電流制限値を演算する。ここで、電流制限値は、回転速度の変動を実現するために必要な電流及び加工時に必要な電流を合わせた値として、回転速度変動幅と回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）に依存して決定されるものである。電流制限値は、例えば、回転速度変動幅と回転速度変動周波数とを乗算した値が一定となるように（即ち、回転速度変動幅と回転速度変動周波数とが反比例の関係となるように）設定される（図９に示す太長破線を参照）。そして、マップ生成部１２３は、最終的に、電流制限値演算部１２４によって演算された電流制限値（即ち、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数の変化に対する曲線）を、上述の生成した安定限界向上倍率マップ上に重畳する（重ねる）。

【0031】

工作物回転速度制御部１３０は、テーブル用モータ６２を駆動制御し、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる。工具回転速度制御部１４０は、主軸モータ４１を駆動制御し、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させると共に、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させる。

【0032】

基準送り速度設定部１５０は、切削速度Ｖ３及び交差角δに基づいて決定される基準送り速度Ｆｗを設定する。送り速度制御部１６０は、Ｙ軸モータ１１及びＺ軸モータ１２を駆動制御し、送り速度Ｖ４と工作物Ｗの回転速度とが同期するように送り速度Ｖ４を変動させつつ、歯切り工具４２と工作物Ｗとの相対距離を調整する。

【0033】

（１－３．歯車加工処理（歯車加工方法））
次に、図５を用いて、制御装置１００により実行される歯車加工処理プログラムについて説明する。尚、歯車加工処理プログラムを実行するに当たり、基準回転速度設定部１１０には基準回転速度Ｎｗが、基準送り速度設定部１５０には基準送り速度Ｆｗが、それぞれ設定される。

【0034】

図５に示すように、歯車加工処理プログラムは、ステップＳ１０にて実行が開始される。そして、続くステップＳ１１にて、変動条件設定部１２０のシミュレーション演算部１２１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる変動条件Ｎｗｊを設定するために、シミュレーションを実行することにより、安定限界を演算する。

【0035】

ここで、本例において、変動条件Ｎｗｊは、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動幅と回転速度変動周波数を含んで決定される条件である。回転速度変動幅及び回転速度変動周波数は、図６に示すように、基準回転速度Ｎｗと速度増減率及び周波数増減率の値とに基づいて決定される。

【0036】

工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度上限値及び速度下限値は、基準回転速度Ｎｗに速度増減率を乗じた値となる。例えば、基準回転速度Ｎｗを１０００ｍｉｎ^－１、速度増減率を±１５％に設定した場合に、速度上限値は、１１５０ｍｉｎ^－１となり、速度下限値は、８５０ｍｉｎ^－１となる。そして、工作物Ｗの回転速度Ｖ１は、回転速度変動周波数に従い、速度上限値以下の回転速度と速度下限値以上の回転速度との間で周期的に変動する。つまり、工作物Ｗの回転速度Ｖ１は、少なくとも３００ｍｉｎ^－１の回転速度変動幅を有し、少なくとも８５０ｍｉｎ^－１～１１５０ｍｉｎ^－１の範囲で周期的に増減する。

【0037】

更に、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動周波数は、工作物Ｗの基準回転速度Ｎｗの値に工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数増減率の値を乗じた値となる。例えば、基準回転速度Ｎｗが１２００ｍｉｎ^－１（２０Ｈｚ）、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数増減率が５％であれば、回転速度変動周波数（Ｈｚ）は、２０Ｈｚ×５％＝１Ｈｚとなる。

【0038】

ステップＳ１１にてシミュレーション演算部１２１が演算する安定限界即ち安定限界増加率は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、所定の速度増減率（回転速度変動幅）及び所定の変動周波数率（回転速度変動周波数）で歯車加工を行う場合における工作物Ｗの回転速度Ｖ１（基準回転速度Ｎｗ）と歯切り工具４２による切込量の増加率との関係を表す。即ち、安定限界増加率は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動と、歯車加工時において工作物Ｗに発生するびびり振動（再生びびり振動等）との関係を表すものである。

【0039】

図７Ａ及び図７Ｂにおいて、横軸は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１（基準回転速度Ｎｗ）を示している。又、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、縦軸は、基準回転速度Ｎｗを維持したまま回転速度Ｖ１を変動させずに歯車加工を行った場合を比較したときの安定限界増加率を示している。

【0040】

図７Ａ及び図７Ｂに示すグラフは、所定の基準回転速度Ｎｗで回転する工作物Ｗに対する切込量が、線図Ａ～Ｈで示す切込量の値よりも小さく設定されていれば、工作物Ｗにびびり振動を発生させることなく、安定した歯車加工を行うことができることを示す。又、図７Ａ及び図７Ｂに示すグラフでは、安定限界増加率（安定限界）が高くなるほど切込量を大きくして加工能率が向上することを示す。

【0041】

具体的に、図７Ａに示す線図Ａは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±５％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を２０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｂは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を１０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｃは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を２０％としたときの安定限界増加率を示す。

【0042】

ここで、線図Ｂ及び線図Ｃは、線図Ａと比べて、安定限界増加率が高い。このことに基づけば、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±１０％の場合には、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±５％である場合と比べて、安定限界増加率が高くなる。

【0043】

又、線図Ｄは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１５％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を１０％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｅは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±１５％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を３０％としたときの安定限界増加率を示す。

【0044】

ここで、線図Ｄ及び線図Ｅは、線図Ｂ及び線図Ｃと比べて、安定限界増加率が高い。このことに基づけば、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±１５％の場合には、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率が±１０％である場合と比べて、安定限界増加率が高くなる。

【0045】

更に、図７Ｂに示す線図Ｆは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±２０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を１％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｇは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率と±２０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を５％としたときの安定限界増加率を示す。線図Ｈは、基準回転速度Ｎｗに対する工作物Ｗの回転速度Ｖ１の速度増減率を±２０％、回転速度Ｖ１の変動周波数率を２０％としたときの安定限界増加率を示す。

【0046】

ここで、線図Ｇ及び線図Ｈは、線図Ｆと比べて、安定限界増加率がマイナスとなる工作物Ｗの回転速度Ｖ１の範囲が小さい。これにより、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数率が５％以上である場合には、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の変動周波数率が１％である場合と比べて、びびり振動の発生が抑制される。

【0047】

工作物Ｗの回転速度Ｖ１と安定限界増加率との間には上述のような関係があり、、安定限界増加率即ち安定限界は、工作物Ｗの振動特性である固有振動数に基づいて、シミュレーションにより求めることができる。このため、シミュレーション演算部１２１は、基準回転速度設定部１１０から基準回転速度Ｎｗを取得する。そして、シミュレーション演算部１２１は、予め記憶している周知のシミュレーションプログラムを実行することにより、工作物Ｗの固有振動数を算出すると共に、速度増減率（回転速度変動幅）及び変動周波数率（回転速度変動周波数）を各々変化させた場合の安定限界増加率（即ち、安定限界）を演算する。シミュレーション演算部１２１がシミュレーションを実行することにより安定限界を演算すると、ステップＳ１２に進む。

【0048】

ステップＳ１２においては、倍率演算部１２２がシミュレーション演算部１２１によって演算された安定限界に基づいて安定限界向上倍率を演算する。そして、マップ生成部１２３が算出した安定限界向上倍率を回転速度変動幅と回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）とに対応させて安定限界向上倍率をマッピングする。これにより、マップ生成部１２３は、安定限界向上倍率マップを生成する。

【0049】

安定限界向上倍率は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させない場合の基準である安定限界に対する、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させた場合の安定限界の比（倍率）を表す。図８は、例えば、回転速度Ｖ１を変動させずに歯車加工を行う場合の安定限界と、回転速度Ｖ１の速度増減率を±１５％、且つ、回転速度Ｖ１の変動周波数率を５％に設定した場合の安定限界とを比較したグラフである。図８に示すように、例えば、基準回転速度Ｎｗが１２００ｍｉｎ^－１であるとき、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させた場合には、回転速度Ｖ１を変動させない場合と比べて、安定限界増加率が約２倍上昇する。即ち、この場合には、安定限界向上倍率が約２倍になる。ここで、安定限界向上倍率は、ゼロより大きい値となるが、例えば、「２」より大きい値ではびびり振動の発生を効果的に抑制することができる。

【0050】

ところで、安定限界向上倍率は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させない場合の安定限界と、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させた場合の安定限界と、を比較することにより決定される。この場合、図８にて破線により示すように、例えば、１つの回転速度Ｖ１Ａを所定の回転速度として固定し、この回転速度Ｖ１Ａにおける安定限界を用いて安定限界向上倍率を算出することができる。

【0051】

或いは、加工能率の観点から見れば、安定限界の大きい部分である安定ポケット（一次安定ポケット）に対応する回転速度Ｖ１において加工することが好ましい。このため、図８にて一点鎖線により示すように、回転速度Ｖ１Ｂ及び回転速度Ｖ１Ｃによって任意に決定される所定の範囲としての回転速度領域Ｒに含まれる一次安定ポケットの安定限界のピーク値（最大値）を用いて安定限界向上倍率を算出することができる。

【0052】

そして、マップ生成部１２３は、倍率演算部１２２が前記ステップＳ１１にて演算された各々の安定限界について安定限界向上倍率を演算すると、図９にて二点鎖線により示すように、回転速度変動幅と回転速度変動周波数とに対応させて安定限界向上倍率をマッピングする。これにより、マップ生成部１２３は、安定限界向上倍率マップを生成する。そして、マップ生成部１２３は、安定限界向上倍率マップを生成すると、ステップＳ１３に進む。尚、回転速度変動幅と回転速度変動周期とに対応させて安定限界向上倍率をマッピングした場合、生成されるマップ（グラフ）は左右対称（鏡対象）となる。

【0053】

ステップＳ１３においては、電流制限値演算部１２４は、回転速度変動幅と回転速度変動周波数とが反比例の関係となるように電流制限値を演算する。そして、電流制限値演算部１２４は、回転速度変動幅と回転速度変動周波数に対応して演算された電流制限値をマップ生成部１２３に出力する。これにより、マップ生成部１２３は、前記ステップＳ１２にて生成した安定限界向上倍率マップに対して電流制限値を表す曲線を加えて重ねて）、最終的に安定限界向上倍率マップを生成する。このように、マップ生成部１２３が電流制限値演算部１２４と協働して最終的に安定限界向上倍率マップを生成すると、ステップＳ１４に進む。

【0054】

ステップＳ１４においては、変動条件設定部１２０は、生成された安定限界向上倍率マップ（安定限界向上倍率及び／又は電流制限値）に基づいて、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる変動条件Ｎｗｊ、即ち、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を自動的に決定する。この場合、変動条件設定部１２０は、例えば、図９にて星印により示すように、加工能率が高く且つ電流制限値を満たして回転速度Ｖ１（回転速度Ｖ２）の変動を実現する変動条件Ｎｗｊ、換言すれば、最適加工条件を自動的に決定する。尚、最適加工条件については、例えば、歯車加工装置１を操作している作業者等が決定することも可能である。このように、変動条件設定部１２０が変動条件Ｎｗｊ即ち最適加工条件を自動的に決定すると、ステップＳ１５に進む。

【0055】

ステップＳ１５において、工作物回転速度制御部１３０は、前記ステップＳ１４にて決定された変動条件Ｎｗｊ（最適加工条件）に従い、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を制御して変動させる。これにより、工作物回転速度制御部１３０は、図６にて太線で示すように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を、回転速度変動幅（速度上限値及び速度下限値）及び回転速度変動周波数で反復的に増減させる。

【0056】

又、工具回転速度制御部１４０は、工作物Ｗに形成される歯車と歯切り工具４２との歯数比と、工作物回転速度制御部１３０により設定された工作物Ｗの回転速度Ｖ１等と、に基づき、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２と工作物Ｗの回転速度Ｖ１とが同期するように、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を設定する。

【0057】

例えば、基準回転速度Ｎｗが１０００ｍｉｎ^－１、回転速度変動幅が±１５％であり、工作物Ｗに形成される歯車と歯切り工具４２との歯数比が３：１であるとする。この場合、工具回転速度制御部１４０は、２５５０ｍｉｎ^－１～３４５０ｍｉｎ^－１の範囲で歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を周期的に変動させる。加えて、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の回転速度変動周波数が工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動周波数と同一となるように、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を反復的に増減させる。

【0058】

これにより、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期しながら周期的に増減する。そして、歯切り工具４２は、工作物Ｗに噛合しながら、工作物Ｗに連続的な歯車加工を行い、工作物Ｗに歯面形状を加工する（切削加工）。

【0059】

更に、送り速度制御部１６０は、基準送り速度設定部１５０に設定された基準送り速度Ｆｗと工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動周波数とに基づき、送り速度Ｖ４が工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動周波数と同期するように、送り速度Ｖ４を変動させる。これにより、送り速度Ｖ４は、一定の周期で反復的に増減する。

【0060】

このように、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を高速で反復的に増減させると共に、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ１を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させる。又、送り速度制御部１６０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動周波数と同期するように、送り速度Ｖ４を変動させる。これにより、歯車加工装置１は、工作物Ｗに歯車を加工する。

【0061】

これにより、歯車加工装置１は、工作物Ｗに対する歯車加工において、工作物Ｗに発生するびびり振動を抑制しつつ、工作物Ｗに対する歯切り工具４２の安定限界、換言すれば切込量を大きく設定することができる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。

【0062】

ところで、制御装置１００は、歯車加工装置１が前記ステップＳ１４にて決定された変動条件Ｎｗｊに従って工作物Ｗに歯車を加工している場合、歯車加工処理プログラムのステップＳ１６のステップ処理を実行する。これにより、制御装置１００は、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制されているか否かを判定する。即ち、制御装置１００は、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制されていれば、ステップＳ１６にて「Ｙｅｓ」と判定することによってそのまま加工を継続する。そして、ステップＳ１８にて切削の完了に伴って歯車加工処理プログラムの実行を終了する。

【0063】

一方、制御装置１００は、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制されていなければ、ステップＳ１６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７においては、制御装置１００は、切削抵抗を低下させることによって再生びびり振動を低減するために、切込量を調整して下げる（小さくする）。そして、制御装置１００は、切込量を調整して下げた状態で、再び前記ステップＳ１５及びステップＳ１６のステップ処理を実行する、即ち、工作物Ｗに歯車を加工する。

【0064】

尚、制御装置１００は、ステップＳ１６にて「Ｎｏ」と判定した場合、例えば、制御装置１００に設けられた図示省略の記憶装置（図示を省略するデータベース）に前記ステップＳ１５にて決定された変動条件Ｎｗｊ及び再生びびり振動の大きさ等を記憶する。そして、制御装置１００は、記憶装置（データベース）に記憶された情報を、前記ステップＳ１１にてシミュレーション演算部１２１が行うシミュレーションにおいて利用できるようにする。これにより、シミュレーション演算部１２１が行う安定限界増加率のシミュレーションの精度を向上させることができる。

【0065】

（１－４．工作物回転速度制御部１３０による回転速度制御の第一別例）
上述した本例においては、工作物回転速度制御部１３０が、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減する場合を例示した。これに対して、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を直線的に加速又は減速させることも可能である。以下、この第一別例を説明する。

【0066】

工作物回転速度制御部１３０は、図１０Ａに示すように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度で加速させても良い。同様に、工作物回転速度制御部１３０は、図１０Ｂに示すように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させても良い。

【0067】

これらの場合においては、基準回転速度設定部１１０は、歯車加工に要する加工時間（サイクルタイム）、歯切り工具４２の諸元、工作物Ｗの材質、及び、工作物Ｗに形成する歯車のねじれ角等に基づき、最適な切削速度を算出する。そして、基準回転速度設定部１１０は、算出した切削速度から導出される工作物Ｗの回転速度Ｖ１を基準回転速度Ｎｗに設定する。

【0068】

更に、工作物回転速度制御部１３０は、工具寿命の観点から許容される切削速度の範囲を算出し、許容される工作物Ｗの回転速度Ｖ１の上限値である限界速度上限値及び下限値である限界速度下限値を算出する。そして、工作物回転速度制御部１３０は、回転速度Ｖ１の限界速度上限値及び限界速度下限値と加工時間とに基づき、歯車加工時の回転速度Ｖ１が限界速度上限値及び限界速度下限値を超えないように、回転速度Ｖ１の加速度又は減速度、及び、歯車加工の開始時及び終了時における回転速度Ｖ１を設定する。

【0069】

この場合においても、歯車加工装置１は、歯車加工時において、工作物Ｗに発生する再生びびり振動を抑制できる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。

【0070】

又、歯車加工装置１は、一定の加速度又は減速度で工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる。この場合、歯車加工装置１は、加速度又は減速度を変えながら工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる場合と比べて、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制することができる。更に、第一別例における歯車加工装置１も、歯車加工を開始してから終了するまでの間、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させるので、再生びびり振動を効果的に抑制できる。

【0071】

又、加速度又は減速度を一定とすることにより、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させる場合と比べて、回転速度Ｖ１を緩やかに変動させることができる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２及び送り速度Ｖ４との同期誤差を抑制できる。その結果、歯車加工装置１は、工具回転速度制御部１４０による歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の同期制御、及び、送り速度制御部１６０による送り速度Ｖ４の同期制御を簡素化できる。

【0072】

（１－５．工作物回転速度制御部１３０による回転速度制御の第二別例）
上述した本例においては、工作物回転速度制御部１３０が、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減される場合を例示した。これに対して、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を限界速度上限値及び限界速度下限値において一定とすることも可能である。以下、この第二別例を説明する。

【0073】

第二別例においては、工作物回転速度制御部１３０は、図１０Ｃに示すように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の加速度で加速させた後、回転速度Ｖ１が限界速度上限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定にする。同様に、工作物回転速度制御部１３０は、図１０Ｄに示すように、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させた後、回転速度Ｖ１が限界速度下限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定にする。

【0074】

これらの場合、歯車加工装置１は、上述の第一別例と同様に、一定の加速度又は減速度で工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる。これにより、上述したように、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制できる。従って、第二別例においても、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２及び送り速度Ｖ４との同期誤差を抑制でき、その結果、工具回転速度制御部１４０による歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の同期制御、及び、送り速度制御部１６０による送り速度Ｖ４の同期制御を簡素化できる。

【0075】

これに加え、第二別例の歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１が限界速度上限値又は限界速度下限値（限界速度）に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定にすることにより、歯切り工具４２の工具寿命の低下を抑制できる。これにより、第二別例の歯車加工装置１は、加工時間が長い場合であっても、回転速度Ｖ１を最適な加速度又は減速度で変動させることができる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。

【0076】

ここで、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１が限界速度上限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を限界速度上限値に設定した状態で歯車加工を行う。これにより、歯車加工装置１は、歯車加工に要する時間の短縮を図ることもできる。

【0077】

尚、第二別例においては、工作物回転速度制御部１３０が、歯車加工の開始時から回転速度Ｖ１を変動させ、回転速度Ｖ１が限界速度（限界速度上限値及び限界速度下限値）に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定の速度とする場合について説明した。しかし、第二別例においては、これに限られるものではない。即ち、工作物回転速度制御部１３０は、歯車加工の開始時の回転速度Ｖ１を一定としつつ、所定時間の経過後に回転速度Ｖ１の変動を開始しても良い。これにより、例えば、歯車加工を開始してから所定時間の経過後に回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させる場合に、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１が低速となる時間を短くすることができる。従って、歯車加工装置１は、歯車加工に要する時間の短縮を促進することができる。

【0078】

（１－６．工作物回転速度制御部１３０による回転速度制御の第三別例）
上述した本例においては、工作物回転速度制御部１３０が、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減される場合を例示した。これに対して、工作物回転速度制御部１３０は、回転速度Ｖ１が限界速度に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定の加速度又は減速度で変動させることも可能である。以下、この第三別例を説明する。

【0079】

第三別例においては、工作物回転速度制御部１３０は、図１０Ｅに示すように、回転速度Ｖ１が限界速度上限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させ、回転速度Ｖ１が限界速度下限値に到達した場合に、回転速度Ｖ１を一定の加速度で加速させる。この場合、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１を反復して増減させる場合であっても、加速度又は減速度を変化させながら工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる場合と比べて、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期誤差を抑制することができる。更に、この場合、歯車加工装置１は、加工を開始してから終了するまでの間、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させるので、再生びびり振動を効果的に抑制できる。

【0080】

尚、第三別例における歯車加工装置１は、上述した本例における歯車加工処理（図６を参照）と比べて、回転速度Ｖ１の変動周期をはるかに長くすることにより、回転速度Ｖ１を緩やかに変動させることができる。更に、この場合、歯車加工装置１は、回転速度Ｖ１の加速から減速、又は、減速から加速への切り替え数を少なくすることができる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２との同期頻度を少なくすることができるため、同期誤差を抑制することもできる。

【0081】

（２．歯車加工装置１の別例）
上述した本例及び第一別例～第三別例においては、歯切り工具４２がスカイビングカッタであり、歯車加工装置１は、スカイビング加工による歯車加工を行う場合について説明した。これに対し、歯切り工具４２がホブカッタである場合には、歯車加工装置１は、ホブ加工により歯車加工を行うことが可能である。

【0082】

この場合、図１１に示すように、歯車加工装置１は、ホブカッタの歯切り工具２４２を備える。歯車加工装置１は、歯切り工具２４２の回転軸線Ｏと工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸とが交差するように、歯切り工具２４２及び工作物Ｗを配置する。尚、図１１においては、歯切り工具２４２の回転軸線Ｏと工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸とが直交するように、歯切り工具２４２及び工作物Ｗが配置されている。

【0083】

そして、歯車加工装置１は、歯車加工時において、工作物Ｗ及び歯切り工具２４２を各々回転させながら、歯切り工具２４２をＺ軸方向へ送る（相対移動させる）ことにより、工作物Ｗに歯車を加工する。このとき、歯車加工装置１は、歯車加工時において、例えば、上述した本例と同様に、工作物回転速度制御部１３０による制御に基づいて工作物Ｗの回転速度Ｖ１を変動させる。又、歯車加工装置１は、歯車加工時において、例えば、上述した本例と同様に、工具回転速度制御部１４０による制御に基づいて、歯切り工具２４２の回転速度Ｖ２を工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させる。

【0084】

これにより、歯車加工装置１は、歯切り工具２４２を高速回転させつつ、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。

【0085】

（３．その他）
上述した本例においては、制限値演算部として、電流制限値演算部１２４がテーブル用モータ６２に供給される電流を表す電流値、具体的には、回転速度の変動を実現するために必要な電流及び加工時に必要な電流を合わせた電流値を制限する場合を例示して説明した。しかし、制限値演算部としては、例えば、テーブル用モータ６２が回転速度の変動を伴って回転可能な最大回転速度、最小回転速度又は最大回転加速度を制限値として、例えば、回転速度変動幅、回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）及びテーブル用モータ６２の慣性を用いて演算し、安定限界向上倍率マップに重畳される制限曲線を演算することも可能である。

【0086】

又、上述した本例においては、電流制限値演算部１２４が演算した電流制限値を表す制限曲線を加えることにより、最終的に安定限界向上倍率マップを生成するようにした。しかし、必ずしも制限曲線を加える必要はなく、マップ生成部１２３が安定限界（安定限界増加率）のみを用いて安定限界向上倍率マップを生成しても良い。

【0087】

又、上述した本例においては、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を一定の回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）で増減させる場合を例示して説明したが、少なくとも工作物Ｗの回転速度を反復的に増減させれば良く、必ずしも一定の回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）で増減させなくても良い。又、工作物回転速度制御部１３０は、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を不規則に変えても良い。

【0088】

又、上述した本例においては、工作物Ｗの回転速度Ｖ１の周波数（変動）が、回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）と一致する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、工作物Ｗの回転速度Ｖ１が、回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）以上の周波数で増減するように設定されていれば良い。

【0089】

又、上述した本例においては、工作物回転速度制御部１３０が工作物Ｗの回転速度Ｖ１を反復的に増減させ、工具回転速度制御部１４０が、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を、工作物Ｗの回転速度Ｖ１に同期させながら増減（変動）させる場合について説明した。しかし、これに限られるものではなく、工具回転速度制御部１４０が歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を反復的に増減させ、工作物回転速度制御部１３０が、工作物Ｗの回転速度Ｖ１を、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２に同期させながら増減（変動）させても良い。又、工具回転速度制御部１４０は、歯切り工具４２の回転速度Ｖ２の回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を不規則に変えても良い。

【0090】

又、上述した本例及び各別例においては、歯車加工装置１が、シミュレーション演算部１２１及びマップ生成部１２３を有する変動条件設定部１２０を備えるようにした。そして、変動条件設定部１２０がマップ生成部１２３によって生成された安定限界向上倍率マップに基づいて、変動条件を自動的に設定するようにした。

【0091】

しかしながら、歯車加工装置１がシミュレーション演算部１２１及びマップ生成部１２３のみを備える、又は、必要に応じて、更に制限値演算部（電流制限値演算部１２４）を備えるように、即ち、変動条件設定部１２０を省略することも可能である。この場合には、マップ生成部１２３が生成した安定限界向上倍率マップを、例えば、表示装置を介して表示することにより、作業者が表示された安定限界向上倍率マップに従って所望の変動条件を設定することができる。

【0092】

更に、上述した本例においては、送り速度制御部１６０が、工作物Ｗの回転速度Ｖ１と同期するように送り速度Ｖ４を変動させる場合について説明した。しかし、送り速度制御部１６０は、必ずしも送り速度Ｖ４を変動させる必要はない。即ち、歯車加工装置１は、少なくとも工作物Ｗの回転速度Ｖ１と歯切り工具４２の回転速度Ｖ２とが同期するように工作物Ｗの回転速度Ｖ１及び歯切り工具４２の回転速度Ｖ２を変動させることにより、工作物Ｗに発生するびびり振動（再生びびり等）の増幅を抑制できる。又、送り速度制御部１６０は、送り速度Ｖ４を不規則に変動させても良い。

【0093】

尚、歯車加工装置１としては、縦型マシニングセンタや横型マシニングセンタであっても良い。そして、歯車加工装置１は、工作物Ｗの回転軸線又は歯切り工具４２の回転軸線の何れかに直交する駆動軸を追加して設けることにより、工作物Ｗの回転軸線と歯切り工具４２の回転軸線との相対角度を調整可能な構成としても良い。更に、歯車加工装置１は、加工工程（粗加工工程、仕上げ加工工程等）に合わせて歯切り工具４２を交換するための工具交換装置を備えていても良い。

【0094】

（４．効果）
上述した歯車加工装置１によれば、シミュレーション演算部１２１は、回転速度を変動させた場合においてびびり振動を生じさせることなく歯切り工具の工作物に対する切込量の増加率を表す安定限界増加率を、演算によりシミュレーションすることができる。又、マップ生成部１２３は、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を変更して回転速度を変動させた場合の安定限界の増減を表す安定限界向上倍率を、安定限界に基づき、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）に対応させて安定限界向上倍率マップとして生成することができ、安定限界の分布が一目でわかる。

【0095】

更に、電流制限値演算部１２４は、歯切り工具４２，２４２及び工作物Ｗの回転速度を変動させる際の制限値として、テーブル用モータ６２（又は、主軸モータ４１）に供給可能な電流を制限する電流制限値を、回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）に応じて演算することができる。これにより、変動条件設定部１２０は、マップ生成部１２３によって生成されたマップに基づき、回転速度を変動させる際の回転速度変動幅及び回転速度変動周波数（又は、回転速度変動周期）を含む変動条件を設定する回転速度を変動させる条件である変動条件を自動的に設定することができる。

【0096】

これにより、歯車加工装置１においては、変動条件、即ち、回転速度を変動させ、且つ、加工能率を高める最適加工条件を設定するために、実機を用いて種々の加工試験を行う必要がない。従って、歯車加工装置１によれば、工数を低減することができると共に容易に変動条件即ち最適加工条件を設定することができる。

【0097】

又、歯車加工装置１においては、設定された変動条件（即ち、最適加工条件）に従って回転速度を変動させることにより、歯切り工具４２，２４２により工作物Ｗに歯車を形成する際に、歯切り工具４２，２４２が工作物Ｗを切削する切削力（切削断面積）が不均一となる。これにより、歯切り工具４２，２４２及び工作物Ｗの回転速度Ｖ１が変動せずに一定である場合と比べて、工作物Ｗに発生するびびり振動の増幅が抑制される。その結果、歯車加工装置１は、工作物Ｗに発生するびびり振動の発生を抑制しつつ、工作物Ｗに対する歯切り工具４２，２４２の切込量を大きく設定することができる。従って、歯車加工装置１は、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図ることができる。

【符号の説明】

【0098】

１…歯車加工装置、１０…ベッド、１１…Ｙ軸モータ、１２…Ｚ軸モータ、２０…コラム、３０…サドル、４０…回転主軸、４１…主軸モータ、４２…歯切り工具、４２ａ…刃、５０…テーブル、６０…チルトテーブル、６１…チルトテーブル支持部、６２…テーブル用モータ、７０…回転テーブル、８０…保持部、１００…制御装置、１１０…基準回転速度設定部、１２０…変動条件設定部、１２１…シミュレーション演算部、１２２…倍率演算部、１２３…マップ生成部、１２４…電流制限値演算部（制限値演算部）、１３０…工作物回転速度制御部、１４０…工具回転速度制御部、１５０…基準送り速度設定部、１６０…送り速度制御部、２４２…歯切り工具、Ｆｗ…基準送り速度、Ｎｗ…基準回転速度、Ｎｗｊ…変動条件、Ｏ…回転軸線、Ｒ…回転速度領域（所定の範囲）、Ｖ１…回転速度、Ｖ１Ａ…回転速度、Ｖ１Ｂ…回転速度、Ｖ１Ｃ…回転速度、Ｖ２…回転速度、Ｖ３…切削速度、Ｖ４…送り速度、Ｗ…工作物、γ…すくい角、δ…交差角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図11】