(57)【要約】【課題】被削歯車の歯面の端面角部の面取りをするとともに、端面角部の近傍の盛り上がり部を抑制し、さらに効率的な面取りをする。【解決手段】歯車加工装置１００は、はすば型の被削歯車１４を軸支するワーク支持部としての軸Ｊ１と、該軸Ｊ１に設けられた被削歯車１４に対してフレージングカッタ１０２を噛合させるように該フレージングカッタ１０２を軸支するカッタ支持部としての軸Ｊ２とを有する。軸Ｊ１は、フレージングカッタ１０２を被削歯車１４に対して０でない軸交差角ψをもって噛合する。フレージングカッタ１０２の歯先は鋭角側の端面角部３０ａに接触する鋭角部当接面１０６ａ側の歯先半径Ｒaが、鈍角側の端面角部３０ｂに接触する鈍角部当接面１０８ａ側の歯先半径Ｒbよりも大きい。【選択図】図２０
2010120106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はすば型の被削歯車を軸支するワーク支持部と、
前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対して噛合し、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタと、
前記フレージングカッタを軸支するカッタ支持部と、
を有し、
前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合させ、
前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面の接触部最大径が、前記被削歯車の歯の鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面に接触する接触部最大径よりも小さく設定されていることを特徴とする歯車加工装置。
【請求項２】
はすば型の被削歯車を軸支するワーク支持部と、
前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対して噛合し、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタと、
前記フレージングカッタを軸支するカッタ支持部と、
を有し、
前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合させ、
前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面側及び鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面側の各先端部が断面円弧形状であり、鋭角部当接面側の歯先半径Ｒaが鈍角部当接面側の歯先半径Ｒbよりも大きく設定されていることを特徴とする歯車加工装置。
【請求項３】
請求項２記載の歯車加工装置において、
前記鋭角部当接面の接触部最大径は、カッタ外径−（１−ｓｉｎαa）×Ｒa×２であり、前記鈍角部当接面の接触部最大径は、カッタ外径−（１−ｓｉｎαb）×Ｒb×２であり、αaは前記鋭角側のカッタ歯先の圧力角、αbは前記鈍角側のカッタ歯先の圧力角であることを特徴とする歯車加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯車加工装置において、
前記フレージングカッタと前記被削歯車の噛合部において、前記ワーク支持部の回転軸を基準とした前記被削歯車の捩れ角βの傾斜方向と、前記軸交差角ψの傾斜方向と、前記フレージングカッタにおける前記被削歯車の鋭角側を加工する加工歯の歯面を基準とした前記軸交差角ψの傾斜方向は同じであることを特徴とする歯車加工装置。
【請求項５】
請求項４記載の歯車加工装置において、
前記フレージングカッタと前記被削歯車の噛合部において、前記ワーク支持部の回転軸と、前記フレージングカッタにおける前記被削歯車の鋭角側を加工する加工歯の歯面は平行であることを特徴とする歯車加工装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯車加工装置において、
前記フレージングカッタの加工歯の歯面は、切削刃としての角部がないインボリュート面であることを特徴とする歯車加工装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の歯車加工装置において、
前記軸交差角ψは、５°〜８°であることを特徴とする歯車加工装置。
【請求項８】
平歯型の被削歯車を軸支するワーク支持部と、
前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対して噛合し、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタと、
前記フレージングカッタを軸支するカッタ支持部と、
を有し、
前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合することを特徴とする歯車加工装置。
【請求項９】
はすば型の被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタであって、
前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合され、
前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面の接触部最大径が、前記被削歯車の歯の鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面に接触する接触部最大径よりも小さく設定されていることを特徴とするフレージングカッタ。
【請求項１０】
はすば型の被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタであって、
前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合され、
前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面側及び鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面側の各先端部が断面円弧形状であり、鋭角部当接面側の歯先半径Ｒaが鈍角部当接面側の歯先半径Ｒbよりも大きく設定されていることを特徴とするフレージングカッタ。
【請求項１１】
平歯型の被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタであって、
前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合すること特徴とするフレージングカッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被削歯車に対して噛合し、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタ及び該フレージングカッタを備える歯車加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時の自動車は高出力でありながらも静粛性及び耐久性が要求されており、動力伝達（例えば変速機）に用いられる歯車には動力を確実に伝達するとともに騒音を発生しないように一層高精度な歯面が望まれている。
【０００３】
このような高精度の歯車の加工としては、一般的にホブによる粗切削加工、面取り加工、シェービングカッタによる歯面の成形、熱処理による浸炭及び焼入れを行い、さらに精度を向上させるために歯車研削やギアホーニング加工を行う。
【０００４】
このうち、ホブによる粗切削加工が終了した段階では、歯面の端面角部が尖っており、そのままでは熱処理により過度の浸炭がなされ、ガラス状に硬化（脆弱化）する懸念がある。このため、面取り加工を行い、過度の浸炭防止及び歯車強度を向上させている。
【０００５】
面取り加工としては、被削歯車の歯面の端面角部を押しつぶすフレージングカッタが広汎に用いられている。フレージングカッタは、被削歯車に対して軸交差角なく噛合して歯車の角部を押しつぶす。フレージングカッタを用いた加工方法としては、例えば特許文献１及び特許文献２が挙げられる。特許文献１では、被削歯車に対してフレージングカッタを軸交差角０°として噛合させることが開示されている。特許文献２では、被削歯車に対してフレージングカッタを所定の軸交差角をもって噛合させることが開示されている。
【０００６】
また、本出願人は、これに関連する発明として特願２００７−２０２４１１号において歯車加工装置を提案している。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５４−１５５９６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２８４３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記の通り、高出力、静粛性及び耐久性が要求される高精度な歯車の製作には、一般に粗切削加工、フレージングカッタによる面取り加工、シェービングカッタによる歯面の成形、熱処理、及び歯車研削やギアホーニング加工を行う。
【０００９】
フレージングカッタによる面取り加工では、歯面の端面角部を適切に面取りすることができるが、基本的には押しつぶす加工であることから余肉が横側に押し出されることになり、該余肉による盛り上がり部が生じる。
【００１０】
このような盛り上がり部は、後の研削工程で研削して除去することも可能であるが、研削工程の前には熱処理を行っており、盛り上がり部は相当に硬くなっているので、研削工具に与える負荷が大きくしかも研削に時間がかかる。また、研削加工を行うことは生産効率等の観点からコスト高となり、省略できることが望ましい。
【００１１】
仮に、研削工程を省略するとその後のギアホーニング加工で砥石に対する負荷が極めて大きく、好ましくない。熱処理後であって被削歯車の硬度が高くなっており、しかも加工中にギアホーニングの砥石と被削歯車は同じ箇所が当接し、盛り上がり部に当接する箇所のみが極端に摩耗してしまうからである。
【００１２】
前記の特許文献２記載の工具では、被削歯車に対してフレージングカッタを所定の軸交差角をもって噛合させることとしているが、不用意に軸交差角を設けるとフレージングカッタの歯の端部が被削歯車の歯面と干渉してしまう。また、この工具は歯面に切削刃としてのセレーションが設けられており、製作が難しい。
【００１３】
一方、要求精度が比較的低く、熱処理を実施しない歯車についても、フレージングカッタの面取り加工をして発生する盛り上がり部について対策をせずにシェービング等の歯面仕上げを行えば、盛り上がり部が工具に対する負荷となり、工具寿命は必然的に短くなる。これにより、工具交換作業のために工作機械を停止させる回数や、メンテナンス及び点検の回数が増加するとともに、工具費用の増加が懸念される。
【００１４】
これに対し、前記の特願２００７−２０２４１１号に係る歯車加工装置によれば、フレージングカッタは軸交差角をもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができて好適である。
【００１５】
ところで、ワークとしての被削歯車の尖鋭部は、各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅に存在する。特願２００７−２０２４１１号に係る歯車加工装置によれば、被削歯車がはすば型の場合で、一工程で面取りをすることができるのは被削歯車の歯の鋭角側又は鈍角側のいずれか一方だけであり、鋭角側及び鈍角側の両方の端部の面取りをするためには、それぞれ専用のフレージングカッタを用意して、別工程で行う必要があり効率的ではない。
【００１６】
また、フレージングカッタを被削歯車に適切に噛合させるためには、基礎円を設定して被削歯車と同じ軸直角モジュールとなるように加工歯を設定するが、軸交差角ψをもって噛合させて、且つ鋭角側及び鈍角側の両方に加工歯を当接させると、鋭角側の方が鈍角側よりも被削歯車の歯底に近い箇所まで接触する。これにより、被削歯車の歯は鋭角側の面取り部長さが長く、鈍角側の面取り部長さが短いアンバランスな面取りとなってしまう。
【００１７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、歯面の端面角部を適切に面取りするとともに、端面角部の近傍の盛り上がり部の発生を抑制することができるとともに、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを効率的に行うことができる歯車加工装置及びフレージングカッタを提供することを目的とする。
【００１８】
さらに、本発明は、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを効率的に行うことができるとともに、被削歯車の歯の鋭角側及び鈍角側の端部をバランスよく面取りすることができる歯車加工装置及びフレージングカッタ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】
【００１９】
本発明に係る歯車加工装置は、以下の特徴を有する。
【００２０】
第１の特徴；本発明に係る歯車加工装置は、はすば型の被削歯車を軸支するワーク支持部と、前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対して噛合し、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタと、前記フレージングカッタを軸支するカッタ支持部とを有し、前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合させ、前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面の接触部最大径が、前記被削歯車の歯の鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面に接触する接触部最大径よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００２１】
このように、フレージングカッタは軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。さらに、鋭角部当接面の接触部最大径を、鈍角部当接面に接触する接触部最大径よりも小さく設定することにより、被削歯車の歯の鋭角側及び鈍角側の角部をバランスよく面取りすることができる。
【００２２】
第２の特徴；本発明に係る歯車加工装置は、はすば型の被削歯車を軸支するワーク支持部と、前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対して噛合し、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタと、前記フレージングカッタを軸支するカッタ支持部とを有し、前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合させ、前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面側及び鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面側の各先端部が断面円弧形状であり、鋭角部当接面側の歯先半径Ｒaが鈍角部当接面側の歯先半径Ｒbよりも大きく設定されていることを特徴とする。
【００２３】
このように、フレージングカッタは軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。さらに、鋭角部当接面側の歯先半径Ｒaを、鈍角部当接面側の歯先半径Ｒbよりも大きく設定することにより、被削歯車の歯の鋭角側及び鈍角側の角部をバランスよく面取りすることができる。
【００２４】
第３の特徴；前記鋭角部当接面の接触部最大径は、カッタ外径−（１−ｓｉｎαa）×Ｒa×２であり、前記鈍角部当接面の接触部最大径は、カッタ外径−（１−ｓｉｎαb）×Ｒb×２であり、αaは前記鋭角側のカッタ歯先の圧力角、αbは前記鈍角側のカッタ歯先の圧力角であることを特徴とする。
【００２５】
このような設定によれば、鋭角部当接面の接触部最大径と鈍角部当接面に接触する接触部最大径を適切に設定することができるとともに、簡便形状であってフレージングカッタの製作が容易である。カッタ外径は直径で表している。
【００２６】
第４の特徴；前記フレージングカッタと前記被削歯車の噛合部において、前記ワーク支持部の回転軸を基準とした前記被削歯車の捩れ角βの傾斜方向と、前記軸交差角ψの傾斜方向と、前記フレージングカッタにおける前記被削歯車の鋭角側を加工する加工歯の歯面を基準とした前記軸交差角ψの傾斜方向は同じであることを特徴とする。
【００２７】
これにより、フレージングカッタにおける鋭角部当接面の傾斜角度を適切に設定することができ、設計上の自由度が向上する。
【００２８】
第５の特徴；この場合、前記フレージングカッタと前記被削歯車の噛合部において、前記ワーク支持部の回転軸と、前記フレージングカッタにおける前記被削歯車の鋭角側を加工する加工歯の歯面は平行にしてもよい。
【００２９】
第６の特徴；前記フレージングカッタの加工歯の歯面は、切削刃としての角部がないインボリュート面であることを特徴とする。これにより、該フレージングカッタの製作が容易である。
【００３０】
第７の特徴；前記軸交差角ψは、５°〜８°であることを特徴とする。これにより、歯の強度及び加工効果がそれぞれ好適となる。
【００３１】
第８の特徴；本発明に係る歯車加工装置は、平歯型の被削歯車を軸支するワーク支持部と、前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対して噛合し、該被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタと、前記フレージングカッタを軸支するカッタ支持部とを有し、前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合することを特徴とする。
【００３２】
このように、フレージングカッタは軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。
【００３３】
第９の特徴；本発明に係るフレージングカッタは、はすば型の被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタであって、前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合され、前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面の接触部最大径が、前記被削歯車の歯の鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面に接触する接触部最大径よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００３４】
このようなフレージングカッタは、軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。さらに、鋭角部当接面の接触部最大径を、鈍角部当接面に接触する接触部最大径よりも小さく設定することにより、被削歯車の歯の鋭角側及び鈍角側の角部をバランスよく面取りすることができる。
【００３５】
第１０の特徴；本発明に係るフレージングカッタは、はすば型の被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタであって、前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合され、前記フレージングカッタの加工歯は、前記被削歯車の歯の鋭角側の角部に接触する鋭角部当接面側及び鈍角側の角部に接触する鈍角部当接面側の各先端部が断面円弧形状であり、鋭角部当接面側の歯先半径Ｒaが鈍角部当接面側の歯先半径Ｒbよりも大きく設定されていることを特徴とする。
【００３６】
このようなフレージングカッタは、軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。さらに、鋭角部当接面側の歯先半径を、鈍角部当接面側の歯先半径よりも大きく設定することにより、被削歯車の歯の鋭角側及び鈍角側の角部をバランスよく面取りすることができる。
【００３７】
第１１の特徴；本発明に係るフレージングカッタは、平歯型の被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行い、前記歯幅に対応した２層の歯列を備えるフレージングカッタであって、前記被削歯車に対して０でない軸交差角ψをもって噛合すること特徴とする。
【００３８】
このようなフレージングカッタは、軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る歯車加工装置及びフレージングカッタによれば、フレージングカッタは軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車の各歯に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。さらに、鋭角部当接面の接触部最大径を、鈍角部当接面に接触する接触部最大径よりも小さく設定することにより、被削歯車の歯の鋭角側及び鈍角側の端部をバランスよく面取りすることができる。
【００４０】
さらにまた、鋭角部当接面側の歯先半径を、鈍角部当接面側の歯先半径よりも大きく設定することにより、被削歯車の歯の鋭角側及び鈍角側の端部をバランスよく面取りすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明に係る歯車加工装置及びフレージングカッタについて第１及び第２の実施の形態を挙げ、添付の図１〜図２７を参照しながら説明する。本実施の形態に係る歯車加工装置及びフレージングカッタは、ホブ又はピニオンカッタによる粗歯切りの工程を終了した被削歯車の端面角部に対して、少なくとも面取り加工を行うものである。
【００４２】
本発明に係る歯車加工装置及びフレージングカッタは、主に第２の実施の形態に係る歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２によってその特徴が明らかにされるが、本発明の理解を容易にするために、先ず、第１の形態に係る歯車加工装置及びフレージングカッタについて、特に、被削歯車に対して噛合して加工を行う歯車加工装置１２について説明する。
【００４３】
図１に示すように、歯車加工装置１２は、被削歯車１４を軸支するワーク支持部としての軸Ｊ１と、フレージングカッタ１８と、該フレージングカッタ１８を軸支するカッタ支持部としての軸Ｊ２とを有する。軸Ｊ２は図示しない駆動源により回転可能である。軸Ｊ１は、被削歯車１４がフレージングカッタ１８に噛合することにより連れ回りする。
【００４４】
軸Ｊ２は、軸Ｊ１に設けられた被削歯車１４に対してフレージングカッタ１８を噛合させるように該フレージングカッタ１８を軸支している。軸Ｊ２は、フレージングカッタ１８を被削歯車１４に対して０でない軸交差角ψをもって噛合させ、且つフレージングカッタ１８の加工歯３２ａ、３２ｂが被削歯車１４の歯２６の歯面２８に干渉しない角度に設けられている（図６参照）。軸交差角ψは、被削歯車１４の軸Ｊ１とフレージングカッタ１８の軸Ｊ２とのなす角度である（図６参照）。
【００４５】
加工歯３２ａの歯列と、加工歯３２ｂの歯列は、被削歯車１４の歯幅に対応した２層を形成している。加工歯３２ａと加工歯３２ｂは、軸Ｊ１と軸Ｊ２との交点を基準として点対称形状となる（図６参照）。
【００４６】
図２及び図３に示すように、被削歯車１４は、例えばはすば歯車であり、粗歯切りした状態では、左右の鋭角側の端面角部３０ａ、３１ａに鋭角尖鋭部３３ａ（図８Ａ参照）がある。歯車加工装置１２ではこの鋭角尖鋭部３３ａを面取りする。歯車加工装置１２で加工をする被削歯車１４ははすば歯車に限られず、平歯車等であってもよい。被削歯車１４は、例えば、車両用変速機の歯車である。歯車加工装置１２により加工をした歯車は高精度であり、静粛性及び耐久性に優れ、車両用変速機に好適である。
【００４７】
図３に示すように、被削歯車１４ははすば歯車であることから、粗歯切りした状態では、歯２６は捩れ角βだけ捩れており、鋭角側の端面角部３０ａ、３１ａの鋭角尖鋭部３３ａ以外に、鈍角側の端面角部３０ｂ、３１ｂにそれぞれ鈍角尖鋭部３３ｂが存在している。捩れ角βは、例えば３０°程度である。
【００４８】
図４に示すように、フレージングカッタ１８は、厚み方向の一方に面取り用の加工歯３２ａの一群を備える第１ピース３４ａの一層が設けられ、他方に面取り加工歯３２ｂの一群を備える第２ピース３４ｂの一層が設けられている。第１ピース３４ａ及び第２ピース３４ｂは、ボス３６に対して固定された構造であり、いわゆるスリーピース型である。第１ピース３４ａと第２ピース３４ｂとは、それぞれ円弧孔３８を用いてボス３６に対する角度を調整可能である。
【００４９】
図５及び図６に示すように、加工歯３２ａと加工歯３２ｂは、被削歯車１４の厚みに応じて離間しており、フレージングカッタ１８及び被削歯車１４は噛合しながら回転し、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａが端面角部３０ａに対して鋭角尖鋭部３３ａを押しつぶして面取りする。フレージングカッタ１８の加工歯３２ｂは他方の端面角部３１ａに対して鋭角尖鋭部３３ａを押しつぶして面取りする。
【００５０】
図６は、被削歯車１４の歯２６と、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａ、３２ｂとの相対的な位置関係を示すものであり、被削歯車１４とフレージングカッタ１８をそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。図６から明らかなように、被削歯車１４とフレージングカッタ１８とは軸交差角ψを有し、斜めに交わる。
【００５１】
一方、図７に示すように、従来技術に係る噛み合わせでは、軸交差角ψは存在していない。
【００５２】
次に、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａが端面角部３１ａに対して押圧して鋭角尖鋭部３３ａを押しつぶす作用について説明する。
【００５３】
被削歯車１４は図６の右方向、つまり矢印Ａ１の方向に回転し、フレージングカッタ１８は角度ψだけ斜め方向、つまり矢印Ａ２の方向に回転する。
【００５４】
図８Ａに示すように、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａは、歯２６の端面角部３０ａの略頂部の箇所Ｐ１に最初に当接する。この時点の噛み合い初期では、加工歯３２ａは、歯２６を基準とすると右斜めに傾斜しており、中心線Ｃよりも手前側が箇所Ｐ１に当接する。この時点では、端面角部３０ａには鋭角尖鋭部３３ａが存在する。図８Ａ〜図８Ｃでは、理解を容易にするため、加工歯３２ａの歯面に中心線Ｃを付記している。この時点の噛み合いは、図６では矢印Ｂ１で示す噛み合いに相当する。
【００５５】
図８Ｂに示すように、噛み合いの中期では、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａは、歯２６の略中間高さの箇所Ｐ２に当接している。噛み合い中期では、加工歯３２ａは、歯２６に対して略平行であり、中心線Ｃが箇所Ｐ２に当接する。この時点では、箇所Ｐ２よりも上部は面取りがなされており鋭角尖鋭部３３ａが面取りされているが、箇所Ｐ２よりも下側には鋭角尖鋭部３３ａが残存している。この時点の噛み合いは、図６では矢印Ｂ２で示す噛み合いに相当する。
【００５６】
図８Ｃに示すように、噛み合いの終期では、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａは、歯２６の略底部の箇所Ｐ３に当接する。噛み合い終期では、加工歯３２ａは、歯２６を基準とすると左斜めに傾斜しており、中心線Ｃよりも奥が箇所Ｐ３に当接する。この時点では、端面角部３０ａは全長にわたって面取りがなされており鋭角尖鋭部３３ａがなくなっている。この時点の噛み合いは、図６では矢印Ｂ３で示す噛み合いに相当する。
【００５７】
図９に示すように、面取りがなされた端面角部３０ａには細長い平面部が形成され、鋭角尖鋭部３３ａがなくなっている。ここで、加工歯３２ａの移動した軌跡は、矢印Ｆ１で示すように、斜めに向かう方向であり、横移動成分が含まれている。
【００５８】
端面角部３０ａにおけるフレージングカッタの歯面の移動軌跡をさらに詳細に図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。図１０Ａは、軸交差角ψが５°の場合であり、図１０Ｂは、軸交差角ψが８°の場合である。符号Ｚは、被削歯車１４とフレージングカッタ１８との噛み合い円を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂから了解されるように、移動軌跡には横方向成分が相当に含まれており、該成分は軸交差角ψが５°の場合よりも８°の場合の方が大きい。このような横方向成分が大きいほど通常切削性がよい。
【００５９】
これに対して、従来技術に係る噛み合わせ（図７参照）では軸交差角ψが存在しない（つまり、ψ＝０）であることから、加工歯３２ａの移動した軌跡は図９の矢印Ｅで示すように、横移動成分が含まれていない。
【００６０】
すなわち、本実施の形態に係る歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８によれば、フレージングカッタ１８は軸交差角ψをもって被削歯車１４に噛合することから、被削歯車１４の端面角部３０ａに対して押しつぶして鋭角尖鋭部３３ａを面取りするだけでなく、横移動成分の含まれる面同士の摺動が発生する。これにより、歯面２８のうち面取り部に隣接する箇所８２（図９及び図１１参照）における余肉の盛り上がり部の発生を防止し、又は抑制することができる。
【００６１】
また、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａの歯面は、端面角部３０ａに対して押圧及び摺動することを目的としている。したがって、フレージングカッタ１８の歯面は、角部のないインボリュート面であり製作が容易である。
【００６２】
なお、詳細な説明は省略するが、被削歯車１４における反対側の端面角部３１ａについても、フレージングカッタ１８の加工歯３２ｂにより適切に鋭角尖鋭部３３ａが面取りされるとともに、面取り部に隣接する箇所８２（図１１参照）における余肉の盛り上がり部の発生を防止し、又は抑制することができる。この場合、加工歯３２ｂの移動する軌跡は、図１１の矢印Ｆ２で示すように、斜めに向かう方向であり、横移動成分が含まれており、端面角部３０ａに対する加工と同様の作用が得られる。この移動の軌跡の詳細は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す場合の各矢印の逆向きとなる。
【００６３】
ところで、従来技術に係る噛み合わせでは、一般に軸交差角ψは存在していない（図７参照）。この理由としては、前記の面取り部に隣接する箇所８２（図９参照）に生ずる余肉の盛り上がり部が見過ごされ、又はその解決手段として軸交差角ψを設けることが有効であることが想到されなかったことによる。
【００６４】
前記の特許文献２記載の装置では、軸交差角ψが設けられているが、セレーションにより端面角部３０ａ及び３１ａの面取りをすることは、実際上は容易ではない。図１２に各歯車の諸元の一部を示す。
【００６５】
次に、このように構成される歯車加工装置１２による加工の実験結果について説明する。
【００６６】
図１３は、軸交差角ψを従来技術のように、ψ＝０として面取り加工をした端面角部３０ａ（右歯面）の拡大図である。該図１３から了解されるように、面取り部の近傍の箇所（図９の箇所８２参照）には余肉による盛り上がり部８０が認められる。盛り上がり部の高さをＨ１とし、幅をＨ２とする。ψ＝０について所定数の加工を行った右歯面及び左歯面に対する結果を表１及び表２における「ψ＝０°」の欄に示す。計測にはコントレーサ等を用いた。
【００６７】
【表１】
2010120106.tif 000003
【００６８】
【表２】
2010120106.tif 000004
【００６９】
図１４は、軸交差角ψを、ψ＝５°として面取り加工をした端面角部３０ａ（右歯面）の拡大図である。該図１４から了解されるように、盛り上がり部８０の発生は相当に抑制されている。ψ＝５°について所定数の加工を行った右歯面及び左歯面に対する結果を表１及び表２における「ψ＝５°」の欄に示す。
【００７０】
図１５は、軸交差角ψを、ψ＝８°として面取り加工をした端面角部３０ａ（右歯面）の拡大図である。該図１５から了解されるように、盛り上がり部８０はほとんどなくなっている。ψ＝８°について所定数の加工を行った右歯面及び左歯面に対する結果を表１及び表２における「ψ＝８°」の欄に示す。なお、表１及び表２においてマイナス値は０と示した。
【００７１】
図１６は、軸交差角ψを、ψ＝５°として２０００個の被削歯車１４の面取り加工を行い、２０００個目の被削歯車１４の端面角部３０ａ（右歯面）の拡大図である。該図１４と図１６とを比較して了解されるように、盛り上がり部８０は初期と２０００個目でほとんど変化がない。また、２０００個の加工を行った後、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａ及び加工歯３２ｂの形状を精密に測定したところ、初回加工時と比較して摩耗は認められなかった。
【００７２】
このように、歯車加工装置では、盛り上がり部８０の発生を防止し、又は相当に抑制することができ、しかも数多くの加工を行っても製品精度は安定し、フレージングカッタ１８の摩耗もなく、十分な耐久性が確認された。
【００７３】
次に、このように構成される歯車加工装置１２の軸交差角ψの値について行った解析結果について説明する。
【００７４】
図１７に示すように、軸交差角ψを大きく設定すると加工歯３２ａは被削歯車１４の歯２６に干渉するので、後面端部に加工歯３２ａと略平行になる逃げ面３００を設けることが行われている。このような逃げ面３００を設けることによって、軸交差角ψを大きくすることができ、効率的な加工が可能になる。図１７では、被削歯車１４の歯２６の干渉を考慮し、カッタ刃先幅Ｓに対して、干渉量Ｓ１及び隙間Ｓ２を考慮してカッタ残り幅Ｓ３を確保した加工歯３２ａの形状を示している。
【００７５】
ところで、カッタ残り幅Ｓ３は強度上の観点から０．４ｍｍ以上は確保することが好ましい。隙間Ｓ２は誤差等を考慮して０．５ｍｍ程度に設定することが好ましい。標準的条件下における軸交差角ψ、干渉量Ｓ１、カッタ刃先幅Ｓ、カッタ残り幅Ｓ３の関係を解析及び計算した結果を表３に示す。ここで、隙間Ｓ２は０．５ｍｍとしている。
【００７６】
【表３】
2010120106.tif 000005
【００７７】
表３から明らかなように、軸交差角ψが８°であるときには、カッタ残り幅Ｓ３が０．４２ｍｍであって強度が確保される。軸交差角ψが９°であるときには、カッタ残り幅Ｓ３が０．３８ｍｍとなって強度が不足するおそれがある。つまり、強度の観点からは、軸交差角ψがψ≦８°であることが望ましい。
【００７８】
軸交差角ψが４°であるときには、カッタ残り幅Ｓ３が０．５４ｍｍであって十分な強度を有すると考えられるが、加工効率が低下する。被削歯車１４における面取り部の盛り上がり部の発生を抑制させるためには、端面角部３０ａにおけるフレージングカッタ１８の加工歯３２ａの移動軌跡が横向きであるほど効果が高いと考えられている。
【００７９】
図１８Ａのシミュレーション結果に示すように、軸交差角ψがψ＝４°であるときには、加工歯３２ａの歯面の移動軌跡は、場所により相当に急な傾斜であり、横成分が少なく、盛り上がり部の発生を抑制する効果が低い。
【００８０】
図１８Ｂのシミュレーション結果に示すように、軸交差角ψがψ＝５°であるときには、加工歯３２ａの歯面の移動軌跡は、ある程度緩やかとなり、横成分がある程度存在し、盛り上がり部の発生を抑制する効果がある。
【００８１】
図１８Ｃのシミュレーション結果に示すように、軸交差角ψがψ＝６°であるときには、加工歯３２ａの歯面の移動軌跡は、かなり緩やかとなり、横成分が多く存在し、盛り上がり部の発生を抑制する効果が高い。つまり、盛り上がり部の発生を抑制する効果を得るためには、軸交差角ψがψ≧５°であることが望ましい。
【００８２】
結果として、加工歯３２ａの強度及び加工効果をそれぞれ満足するためには、軸交差角ψは、５°〜８°の範囲であるとよい。
【００８３】
上述したように、本実施の形態に係る歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８によれば、フレージングカッタ１８は軸交差角ψをもって被削歯車１４に噛合することから、被削歯車１４の端面角部３０ａ、３１ａに対して押しつぶして鋭角尖鋭部３３ａを面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、フレージングカッタ１８の加工歯３２ａ、３２ｂを被削歯車１４の歯面２８に干渉しないようにして適切な面取り加工を行うことができる。
【００８４】
フレージングカッタ１８を用いた面取り加工により盛り上がり部８０の発生を防止できることから、シェービング加工や歯研加工を省略しても、ギアホーニング加工を行えばさらに高精度な歯車が得られる。この場合、被削歯車１４には盛り上がり部８０が実質的に存在しないことから、後工程の歯車加工（例えば、シェービング加工、歯研加工、ギアホーニング加工）の工具に対する影響を相当に抑制することができる。
【００８５】
本実施の形態に係る歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８により得られる歯車は、熱処理を行うことによって硬度が高くなり、高出力、静粛性及び耐久性が要求される高精度な車両用変速機に好適である。
【００８６】
一方、要求精度が比較的高くなく、熱処理を実施しない歯車についても、歯車加工装置１２による面取り加工では盛り上がり部がほとんど発生しないため、次に行うシェービング等の歯面仕上げにおいて、工具に対する負荷が小さく、工具寿命を延ばすことができる。これにより、工具交換作業のために工作機械を停止させる回数や、メンテナンス及び点検の回数を低減するとともに、工具費用を抑制することができる。
【００８７】
また、比較的要求精度が高くない歯車で、熱処理を実施し、その後に歯面仕上げを行わない場合であっても、フレージングカッタによる加工が有効であることはもちろんである。
【００８８】
次に、第２の実施形態に係る歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２について説明する。第１の実施形態に係る歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８が一工程で面取りをすることができるのは被削歯車１４の歯２６の鋭角側（又は鈍角側）の一方だけであり、鋭角側及び鈍角側の両方の端部の面取りをするためには、それぞれ専用のフレージングカッタを用意して、別工程で行う。これに対して、歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２では、被削歯車１４の各歯２６に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行う。つまり、前記の歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８では、敢えて、面取り側と反対側の面に対しては干渉を避けるようにしていたが、以下に説明する歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２では、両端面を同時に面取りすることにより効率を向上させている。
【００８９】
第２の実施形態に係る歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２について、第１の実施形態に係る歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８と同構成の箇所には同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００９０】
図１に示すように、歯車加工装置１００は、詳細部以外は、前記の歯車加工装置１２と同じ構造であり、被削歯車１４の加工を行う。すなわち、歯車加工装置１００は、被削歯車１４を軸支するワーク支持部としての軸Ｊ１と、フレージングカッタ１０２と、該フレージングカッタ１０２を軸支するカッタ支持部としての軸Ｊ２とを有する。軸Ｊ２は図示しない駆動源により回転可能である。軸Ｊ１は、被削歯車１４がフレージングカッタ１０２に噛合することにより連れ回りする。軸Ｊ２は、軸Ｊ１に設けられた被削歯車１４に対してフレージングカッタ１０２を噛合させるように該フレージングカッタ１０２を軸支している。軸Ｊ２は、フレージングカッタ１０２を被削歯車１４に対して０でない軸交差角ψをもって噛合させる。
【００９１】
図４に示すように、フレージングカッタ１０２は、詳細部以外は、前記のフレージングカッタ１８と同じ構造である。歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２において、歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８と異なるのは、前記の加工歯３２ａ及び３２ｂに相当するフレージングカッタ１０２の加工歯１０４ａ及び１０４ｂの部分である。加工歯１０４ａの歯列及び加工歯１０４ｂの歯列は、前記の加工歯３２ａの歯列及び加工歯３２ｂの歯列と同様に、被削歯車１４の歯幅に対応した２層を形成している。加工歯１０４ａと加工歯１０４ｂは、軸Ｊ１と軸Ｊ２との交点を基準として点対称形状となる（図２０参照）。
【００９２】
図１９及び図２０に示すように、加工歯１０４ａと加工歯１０４ｂは、被削歯車１４の歯幅に応じて離間しており、フレージングカッタ１０２及び被削歯車１４は噛合しながら回転する。図１９及び図２０から明らかなように、加工歯１０４ａ及び加工歯１０４ｂは、前記の加工歯３２ａ及び３２ｂ（図６参照）よりも歯厚が厚く、被削歯車１４の歯２６に対して鋭角側だけでなく鈍角側にも当接する。
【００９３】
フレージングカッタ１０２の加工歯１０４ａの鋭角部当接面１０６ａは、被削歯車１４の歯２６の鋭角側の端面角部３０ａに対して鋭角尖鋭部３３ａを押しつぶして面取りする。フレージングカッタ１０２の加工歯１０４ｂの鋭角部当接面１０６ｂは、端面角部３０ａとは反対側における鋭角側の端面角部３１ａに対して鋭角尖鋭部３３ａを押しつぶして面取りする。これらの鋭角部当接面１０６ａ及び１０６ｂの作用は、前記の加工歯３２ａ及び３２ｂの作用と同じである。
【００９４】
さらに、フレージングカッタ１０２の加工歯１０４ａの鈍角部当接面１０８ａは、被削歯車１４の歯２６の鈍角側の端面角部３０ｂに対して鈍角尖鋭部３３ｂを押しつぶして面取りする。フレージングカッタ１０２の加工歯１０４ｂの鈍角部当接面１０８ｂは、端面角部３０ｂとは反対側における鈍角側の端面角部３１ｂに対して鈍角尖鋭部３３ｂを押しつぶして面取りする。
【００９５】
鋭角部当接面１０６ａ及び１０６ｂは、被削歯車１４の軸Ｊ１と平行な面であり、鈍角部当接面１０８ａ及び１０８ｂは、軸Ｊ１を基準として捩れ角βよりもさらに傾斜した面である。鋭角部当接面１０６ａ及び１０６ｂに対して反対側の面は、内側に鈍角部当接面１０８ａ及び１０８ｂが設けられ、外側にはそれぞれ補助面１１０が形成されている。補助面１１０は、鋭角部当接面１０６ａ及び１０６ｂと平行な面であり、対向する鋭角部当接面１０６ａ及び１０６ｂに対して適度な間隔を保っている。
【００９６】
このような加工歯１０４ａ及び加工歯１０４ｂを備えるフレージングカッタ１０２、及び該フレージングカッタ１０２を備える歯車加工装置１００によれば、フレージングカッタ１０２は軸交差角ψをもって被削歯車１４に噛合することから、被削歯車１４の端面角部３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂに対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車１４の各歯２６に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の端面角部３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂの面取りを同時に行うことができて効率的である。
【００９７】
また、図２０から明らかなように、鋭角側の端面角部３０ａに対しては、加工歯１０４ａの鋭角部当接面１０６ａは適度な角度で当接することができるが、鈍角側の端面角部３０ｂは角度が鈍角であることから、本来的には、加工歯１０４ａの鈍角部当接面１０８ａは浅い角度でしか当接することができない。
【００９８】
しかしながら、フレージングカッタ１０２と被削歯車１４の噛合部において（つまり、図２０上で）、ワーク支持部の軸Ｊ１を基準として、被削歯車１４の捩れ角βによる歯２６の傾斜方向は、軸交差角ψによるカッタ支持部の軸Ｊ２の傾斜方向と同じである。つまり、歯面２８の歯筋及び軸Ｊ２は、それぞれ、軸Ｊ１を時計方向に傾斜させた向きとなっている。これにより、鈍角部当接面１０８ａは端面角部３０ｂに対して適度な向きになり、該端面角部３０ｂに適切な面取りをすることができる。
【００９９】
つまり、鈍角部当接面１０８ａが端面角部３０ｂの面取りをするためには、その見かけ上の傾斜角θは、軸Ｊ１を基準として少なくとも捩れ角βよりも大きい角度だけ傾斜していなければならないのだが、鈍角部当接面１０８ａ及び加工歯１０４ａを備えるフレージングカッタ１０２自体の軸Ｊ２が軸Ｊ１を基準として軸交差角ψだけ傾斜していることから、フレージングカッタ１０２を基準とすれば、その傾斜角γは、γ＝θ−ψとなる。つまり、見かけ上の傾斜角θを確保するために軸交差角ψが寄与しており、フレージングカッタ１０２単体における実際上の傾斜角γを小さくすることができ、設計の自由度が向上する。
【０１００】
さらに換言すれば、フレージングカッタ１０２と被削歯車１４の噛合部において（つまり、図２０上で）、ワーク支持部の軸Ｊ１を基準とした被削歯車１４の捩れ角βの傾斜方向（中心Ｏを基準としたβの片矢印参照）と、軸交差角ψの傾斜方向（中心Ｏを基準としたψの片矢印参照）と、フレージングカッタ１０２における被削歯車１４の鋭角側を加工する加工歯の鋭角部当接面１０６ａ、１０６ｂを基準とした軸交差角ψの傾斜方向（点Ｑ１を基準としたψの片矢印参照）は全て同じであり、時計方向に傾斜している。フレージングカッタ１０２の回転の軸Ｊ２を基準とすれば、鋭角部当接面１０６ａ、１０６ｂは反時計方向に傾斜していることになる（フレージングカッタ１０２において、噛合部に対して反対側の部分でみれば、軸Ｊ２を基準として鋭角部当接面１０６ａ、１０６ｂは時計方向に傾斜している。）。
【０１０１】
このように、捩れ角βと軸交差角ψは時計方向に傾斜していることから、鋭角部当接面１０６ａ及び１０６ｂについては端面角部３０ａ、３１ａに余裕をもって当接することができ、該鋭角部当接面１０６ａ及び１０６ｂは逆に反時計方向に傾斜させることが可能となる。これにより、隣接する他の加工歯１０４ａ、１０４ｂとの間隔を適度に広く確保することができ、設計上の自由度が向上する。
【０１０２】
この場合、ワーク支持部の軸Ｊ１と鋭角部当接面１０６ａ、１０６ｂを平行にしておくことにより、端面角部３０ａ、３１ａに対して適切な向きで面取りをすることができる。一方、図２１に示すように、捩れ角βが小さい場合（例えば、５°程度）には、フレージングカッタ１０２の回転の軸Ｊ２を基準とし、鋭角部当接面１０６ａ、１０６ｂを軸Ｊ１と平行な状態よりもさらに反時計方向に傾斜させてもよい。
【０１０３】
ところで、フレージングカッタ１０２は歯車の一種であり、噛合する相手側の被削歯車１４に対する噛み合い条件に基づいて設計・製作される。ここで一般的な噛み合い条件について図２２を参照しながら説明する。噛合する歯車１２０と歯車１２２は、それぞれの基礎円１２４、１２６及び所定のモジュール値に基づいて設計・製作される。基礎円１２４と基礎円１２６の接線である作用線１２８と、歯車１２０の歯先円１２９との交点Ｐを求めると、歯車１２０に対する歯車１２２の噛み合い半径Ｒは歯車１２２の中心点から交点Ｐまでの距離となる。
【０１０４】
ところが、被削歯車１４とフレージングカッタ１０２では軸交差角ψが存在することから、加工歯１０４ａの鋭角部当接面１０６ａと被削歯車１４の歯２６との噛み合い条件と、加工歯１０４ａの鋭角部当接面１０６ｂと被削歯車１４の歯２６との噛み合い条件は異なってしまう。軸交差角ψの影響によりそれぞれの基礎円が変わってしまうためである。
【０１０５】
したがって、図２３に示すように、加工歯１０４ａの鋭角部当接面１０６ａと被削歯車１４の歯２６の鋭角側部分（端面角部３０ａ）の噛み合い条件によって規定される噛み合い半径Ｒ１0と、加工歯１０４ａの鈍角部当接面１０８ａと被削歯車１４の歯２６の鈍角側部分（端面角部３０ｂ）の噛み合い条件によって規定される噛み合い半径Ｒ２0は異なり、Ｒ１0＜Ｒ２0である。これにより、鋭角側の端面角部３０ａにおける面取１３０の方が鈍角側の端面角部３０ｂの面取１３２よりも歯底に近い位置まで長く形成される。
【０１０６】
そうすると、相対的に鈍角側の面取１３２が短くなり、不十分な面取りとなる。加工歯１０４ａの歯たけを単純に高くすると面取１３２は長くなるが、加工歯１０４ａが被削歯車１４の歯底に干渉するおそれがある。
【０１０７】
そこで、本発明者は、鋭角側の面取１３０と鈍角側の面取１３２を同じ長さにするために、加工歯１０４ａにおける鋭角部当接面１０６ａの側の歯たけと鈍角部当接面１０８ａの側の歯たけが異なる設計を試みて、図２４に示す設計結果を得た。
【０１０８】
図２４では、被削歯車１４の歯２６の鋭角側の端面角部３０ａの加工をする鋭角部当接面１０６ａの側の歯たけが直径Ｄ１であり、鈍角側の端面角部３０ｂの加工をする鈍角部当接面１０８ａの側の歯たけが直径Ｄ２であり、Ｄ２＞Ｄ１となっている。鋭角部当接面１０６ａの側と鈍角部当接面１０８ａの側では、直径Ｄ１及び直径Ｄ２に基づいた段差形状となっている。中央部の小突起１３６は、加工歯１０４ａの基礎形状（破線部参照）として残っている部分である（小突起１３６は省略可能である。）。
【０１０９】
ところが、実際には図２４に示すような形状の歯を形成することは相当に困難である。そこで、本発明者はさらに検討を重ねて、図２５及び図２６に示すように、加工歯１０４ａの基礎形状（破線部参照）に基づいて、鋭角部当接面１０６ａ側における直径Ｄ１までの領域と、鈍角部当接面１０８ａ側における直径Ｄ２までの領域については、その基礎形状を維持し、残余の部分を円弧で接続する形状とした。
【０１１０】
各部の寸法について説明する。先ず、被削歯車１４（図２３参照）でバランスのとれた面取り径Ｄｚを設定する。面取り径Ｄｚからこれに対応する直径Ｄ１を所定の計算によって求め、該直径Ｄ１を用いて、Ｈa＝（ＤＫＣ−Ｄ１）／２を求める。Ｈaは、図２５におけるフレージングカッタ１８の外径（直径）ＤＫＣと、直径Ｄ１との差の高さである。
【０１１１】
このＨaを用いると、鋭角部当接面１０６ａ側における先端部の円弧形状の歯先半径Ｒaは、Ｒa＝Ｈa／（１−ｓｉｎαa）として求められ、鈍角部当接面１０８ａ側における先端部の円弧形状の歯先半径Ｒbは、Ｒb＝Ｈb／（１−ｓｉｎαb）として求められる。ここで、αaは鋭角側（鋭角部当接面１０６ａの側）の圧力角、αbは鈍角側（鈍角部当接面１０８ａの側）の圧力角である。
【０１１２】
これにより、端面角部３０ａに対する鋭角部当接面１０６ａの接触部最大径（つまり直径Ｄ１までのインボリュート面の領域）と、端面角部３０ｂに対する鈍角部当接面１０８ａの接触との接触部最大径（つまり直径Ｄ２までのインボリュート面の領域）との差の高さＨは、Ｈ＝Ｒa−Ｒb＝Ｈa／（１−ｓｉｎαa）−Ｈb／（１−ｓｉｎαb）となる。ここで、代表的にＨaの大きさを図２７に示す。
【０１１３】
図２５及び図２６に示すような設定によれば、図２３に示す状態を基準とすると、鈍角側の面取１３２は当初よりも略Ｈだけ長く面取りされることになり（図２３の仮想線部分参照）、両方の面取１３０及び面取１３２が略同じ長さに形成され、バランスがよくなる。また、鈍角側の面取１３２の量が十分となるとともに、加工歯１０４ａの歯たけが不必要に高くなることがなく、該加工歯１０４ａが被削歯車１４の歯底に干渉するおそれがない。
【０１１４】
図２５及び図２６に示すような加工歯１０４ａの設定では、段差部のない簡便形状であってフレージングカッタ１０２の製作が容易である。代表的に加工歯１０４ａの形状について説明したが、加工歯１０４ｂについても同様である。
【０１１５】
上述したように、第２の実施形態に係る歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２によれば、フレージングカッタ１０２は軸交差角ψをもって被削歯車１４に噛合することから、被削歯車１４の端面角部３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂに対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車１４の各歯２６に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。
【０１１６】
さらに、鋭角部当接面１０６ａの接触部最大径を、鈍角部当接面１０８ａの接触部最大径よりも小さく設定することにより、被削歯車１４の歯２６の鋭角側の端面角部３０ａ、３１ａ及び鈍角側の端面角部３０ｂ、３１ｂをバランスよく面取りすることができる。また、換言すれば、鋭角部当接面１０６ａ側の先端部の歯先半径Ｒaを、鈍角部当接面１０８ａ側の歯先半径Ｒbよりも大きく設定することにより、被削歯車１４の歯２６の鋭角側の端面角部３０ａ、３１ａ及び鈍角側の端面角部３０ｂ、３１ｂをバランスよく面取りすることができる。
【０１１７】
第２の実施形態に係る歯車加工装置１００及びフレージングカッタ１０２は、第１の実施形態に係る歯車加工装置１２及びフレージングカッタ１８と同様の好適な特性を有している。すなわち、フレージングカッタ１０２の歯面は、切削刃としての角部がないインボリュート面であって、製作が容易である。また、軸交差角ψを５°以上とすると盛り上がり部８０を抑制する効果が高く、軸交差角ψを８°以下とすると、歯先幅（前記のカッタ残り幅Ｓ３（表３参照）に相当する幅）を適度に厚くすることができ強度を確保することができる。
【０１１８】
上述の説明では、被削歯車１４ははすば型としたが、平歯車であってもよい。被削歯車１４が平歯車である場合にも、これに対応したフレージングカッタを設け、カッタ支持部としての軸Ｊ２とワーク支持部としての軸Ｊ１とを０でない軸交差角ψをもって噛合させる。この場合のフレージングカッタは、被削歯車１４の各歯２６に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを行うように、前記の加工歯１０４ａ及び１０４ｂに相当する加工歯を備えているとよい。これにより、歯車加工装置及びフレージングカッタは、被削歯車１４の端面角部に対して押しつぶして面取りするだけでなく、押しつぶしによる余肉の盛り上がり部の発生を抑制することができる。また、被削歯車１４の各歯２６に対して歯幅方向両側及び歯厚方向両側の４隅の面取りを同時に行うことができて効率的である。
【０１１９】
上述の説明では、フレージングカッタ１８及び１０２による被削歯車１４の面取り加工について述べたが、前段のホブ又はピニオンカッタによる粗切削加工においてバリが発生している場合には、フレージングカッタ１８及び１０２による面取り加工と同時、又はそれに前後して図示しないバリ取りカッタによってバリ取り加工をしてもよい。
【０１２０】
本発明に係る歯車加工装置及びフレージングカッタは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】第１の形態に係る歯車加工装置及びフレージングカッタの略式斜視図である。
【図２】被削歯車の斜視図である。
【図３】被削歯車の歯の一部断面展開図である。
【図４】第１の実施形態に係るフレージングカッタの斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係るフレージングカッタと被削歯車との噛み合い部の拡大斜視図である。
【図６】第１の実施形態に係るフレージングカッタと被削歯車とをそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。
【図７】従来技術に係る噛み合わせ状態で、被削歯車とフレージングカッタをそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。
【図８】図８Ａは、噛み合い初期の噛み合い部の略式斜視図であり、図８Ｂは、噛み合い中期の噛み合い部の略式斜視図であり、図８Ｃは、噛み合い終期の噛み合い部の略式斜視図である。
【図９】加工後の右歯面の略式斜視図である。
【図１０】図１０Ａは、軸交差角が５°の場合の端面角部におけるフレージングカッタの歯面の移動軌跡を示す図であり、図１０Ｂは、軸交差角が８°の場合の端面角部におけるフレージングカッタの歯面の移動軌跡を示す図である。
【図１１】加工後の左歯面の略式斜視図である。
【図１２】被削歯車とフレージングカッタをそれぞれ周面に沿って一部を拡大して展開した模式図である。
【図１３】軸交差角を０°として面取り加工をした被削歯車の端面角部の拡大図である。
【図１４】軸交差角を５°として面取り加工をした被削歯車の端面角部の拡大図である。
【図１５】軸交差角を８°として面取り加工をした被削歯車の端面角部の拡大図である。
【図１６】軸交差角を５°として、２０００回の面取り加工をした際の２０００個目の被削歯車の端面角部の拡大図である。
【図１７】フレージングカッタにおける歯と、軸交差角、カッタ歯先幅、干渉量、隙間及びカッタ残り幅の関係を示す模式図である。
【図１８】図１８Ａは、軸交差角が４°の場合の端面角部におけるフレージングカッタの歯面の移動軌跡を示す図であり、図１８Ｂは、軸交差角が５°の場合の端面角部におけるフレージングカッタの歯面の移動軌跡を示す図であり、図１８Ｃは、軸交差角が６°の場合の端面角部におけるフレージングカッタの歯面の移動軌跡を示す図である。
【図１９】第２の実施形態に係るフレージングカッタと被削歯車との噛み合い部の拡大斜視図である。
【図２０】第２の実施形態に係るフレージングカッタと被削歯車とをそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。
【図２１】捩れ角が小さい場合における第２の実施形態に係るフレージングカッタと被削歯車とをそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。
【図２２】歯車の一般的な噛み合い条件について説明する図である。
【図２３】鋭角側の端面角部における面取の方が鈍角側の端面角部の面取よりも歯底に近い位置まで長く形成された歯の模式図である。
【図２４】鋭角側の面取と鈍角側の面取を同じ長さにするために、加工歯における鋭角部当接面の側の歯たけと鈍角部当接面の側の歯たけが異なる設計による加工歯の模式図である。
【図２５】図２０における矢視ＸＸＶ−ＸＸＶ断面で、鋭角側の面取と鈍角側の面取を同じ長さにするために、加工歯における鋭角部当接面の側の実質の歯たけと鈍角部当接面の側の実質の歯たけが異なり、各先端部が円弧形状に接続された加工歯の模式図である。
【図２６】図２５に示す加工歯の斜視図である。
【図２７】図２５に示す加工歯における鋭角部当接面側の先端部の拡大図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１２、１００…歯車加工装置                  １４…被削歯車
１８、１０２…フレージングカッタ            ２６…歯
２８…歯面
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ…端面角部
３２ａ、３２ｂ、１０４ａ、１０４ｂ…加工歯  ３３ａ…鋭角尖鋭部
３３ｂ…鈍角尖鋭部                          ８０…盛り上がり部
１０６ａ、１０６ｂ…鋭角部当接面
１０８ａ、１０８ｂ…鈍角部当接面            １１０…補助面
Ｊ１、Ｊ２…軸                              Ｒa、Ｒb…歯先半径
β…捩れ角                                  ψ…軸交差角
【図１】
2010120106.tif 000006
【図２】
2010120106.tif 000007
【図３】
2010120106.tif 000008
【図４】
2010120106.tif 000009
【図５】
2010120106.tif 000010
【図６】
2010120106.tif 000011
【図７】
2010120106.tif 000012
【図８】
2010120106.tif 000013
【図９】
2010120106.tif 000014
【図１０】
2010120106.tif 000015
【図１１】
2010120106.tif 000016
【図１２】
2010120106.tif 000017
【図１３】
2010120106.tif 000018
【図１４】
2010120106.tif 000019
【図１５】
2010120106.tif 000020
【図１６】
2010120106.tif 000021
【図１７】
2010120106.tif 000022
【図１８】
2010120106.tif 000023
【図１９】
2010120106.tif 000024
【図２０】
2010120106.tif 000025
【図２１】
2010120106.tif 000026
【図２２】
2010120106.tif 000027
【図２３】
2010120106.tif 000028
【図２４】
2010120106.tif 000029
【図２５】
2010120106.tif 000030
【図２６】
2010120106.tif 000031
【図２７】
2010120106.tif 000032