(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転送り軸方向に割り出し可能な工作機械を用いて曲面形状の歯面を有する歯車を研削する歯車の研削加工方法であって、
研削加工される前記歯車の形状データに基づき前記歯面上に加工点を設定する設定手順と、
前記設定手順で設定した加工点における前記歯面に対し垂直な方向に延びる法線ベクトルを演算するとともに、前記工作機械に取り付けられた砥石の回転軸が前記法線ベクトルと平行となるような割り出しデータを演算する演算手順と、
前記演算手順で演算した割り出しデータに基づき前記工作機械を制御し、前記歯車を研削加工する制御手順とを含む、歯車の研削加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車の研削加工方法において、
前記演算手順では、さらに前記砥石の回転軸が前記加工点における前記歯車の歯元部から歯先部にかけての歯形曲線の接線に交差し、かつ、前記加工点から前記歯車の回転中心の反対側に前記砥石の径に応じた距離だけ離れて位置するような前記砥石の回転軸の位置データを演算し、
前記制御手順では、前記演算手順で演算した割り出しデータと前記砥石の回転軸の位置データとに基づき前記工作機械を制御する、歯車の研削加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載の歯車の研削加工方法において、
前記演算手順では、前記歯車の加工箇所が歯元部と歯先部との間で変化するに従い、前記加工点から前記砥石の回転軸までの距離を変化させるように、前記砥石の回転軸の位置データを演算する、歯車の研削加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の歯車の研削加工方法において、
前記制御手順では、前記加工点から前記砥石の回転軸までの距離が大きいほど前記砥石の回転速度が遅くなるように前記工作機械を制御する、歯車の研削加工方法。
【請求項５】
曲面形状の歯面を有する歯車を、回転する砥石によって研削する研削加工装置であって、
前記歯車に対して前記砥石を直線送り軸方向および回転送り軸方向に相対移動可能な工作機械と、
研削加工される前記歯車の形状データに基づき前記歯面上に加工点を設定する設定手段と、
前記設定手段で設定された加工点における前記歯面に対し垂直な方向に延びる法線ベクトルを演算するとともに、前記砥石の回転軸が前記法線ベクトルと平行となるような割り出しデータを演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された割り出しデータに基づき前記工作機械を制御する機械制御手段とを備える、歯車の研削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インボリュート歯車等の歯面を研削する歯車の研削加工方法および加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＣ工作機械に取り付けられた砥石の回転によって歯車を研削加工する場合において、砥石の磨耗が砥石の外周部に集中することを回避するため、歯面に沿った加工点の移動に伴い歯車に対し砥石の回転軸を直線的に移動し、砥石の回転軸から歯車の中心に下した垂線の足の長さを変化させるようにした研削方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、一般に、歯車の歯面は曲面形状に形成されているため、上記特許文献１に記載されているように歯車に対し砥石の回転軸を直線的に移動する構成では、加工点における歯面に対する砥石の接触方向が一致せず、理想的な歯形を形成できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２５２７２１号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、回転送り軸方向に割り出し可能な工作機械を用いて曲面形状の歯面を有する歯車を研削する歯車の研削加工方法であって、研削加工される歯車の形状データに基づき歯面上に加工点を設定する設定手順と、設定手順で設定した加工点における歯面に対し垂直な方向に延びる法線ベクトルを演算するとともに、工作機械に取り付けられた砥石の回転軸が法線ベクトルと平行となるような割り出しデータを演算する演算手順と、演算手順で演算した割り出しデータに基づき工作機械を制御し、歯車を研削加工する制御手順とを含む。
また、本発明は、曲面形状の歯面を有する歯車を砥石によって研削する加工装置であって、歯車に対して砥石を直線送り軸方向および回転送り軸方向に相対移動する移動手段と、砥石を回転駆動する駆動手段とを有する工作機械と、研削加工される歯車の形状データに基づき歯面上に加工点を設定する設定手段と、設定手段で設定された加工点における歯面に対し垂直な方向に延びる法線ベクトルを演算するとともに、砥石の回転軸が法線ベクトルと平行となるような割り出しデータを演算する演算手段と、演算手段により演算された割り出しデータに基づき工作機械を制御する機械制御手段とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
図１は、本発明の実施の形態に係る加工装置の構成を示すブロック図である。
図２は、図１のＮＣ工作機械の概略構成を示す側面図である。
図３は、研削加工状態にあるワークと工具の一例を示す図である。
図４は、図３の要部拡大図である。
図５は、本発明の実施の形態に係る研削加工装置による研削工程の概念を示す図である。
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、それぞれ所定の加工点における工具の姿勢と主軸の位置を示す図である。
図７は、加工点の設定位置の一例を示すワークの要部拡大図である。
図８は、加工点における接線ベクトルと法線ベクトルの一例を示す図である。
図９は、割り出し前の加工点を機械座標系において示す図である。
図１０は、割り出し後の加工点を示す図である。
図１１は、主軸の位置を算出するための補正量の算出方法を説明する図である。
図１２は、割り出し後の加工点と主軸の基準点との位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、図１〜図１２を参照して、本発明による加工装置の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る加工装置の構成を示すブロック図である。この加工装置は、歯車を研削加工する工作機械１０と、歯車の研削加工のための各種情報を入力する入力装置２０と、入力装置２０からの信号に基づき工作機械１０を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、歯車の加工点を設定する設定部３１と、加工点の割り出しデータおよび割り出し後の加工点に対応した主軸の位置データを演算する演算部３２と、演算部３２により演算された割り出しデータおよび主軸の位置データに基づき工作機械１０を制御する機械制御部３３とを有する。
工作機械１０は、例えば５軸立形のマシニングセンタが用いられる。図２は、工作機械１０の概略構成を示す側面図である。ベッド１１上にはコラム１２が立設され、コラム１２には、直線送り機構を介して上下方向（Ｚ軸方向）および水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能に主軸頭１３が支持されている。主軸頭１３には主軸を介して下向きに研削用工具１４が取り付けられ、工具１４は、主軸頭１３内のスピンドルモータにより回転駆動される。ベッド１１上には、直線送り機構を介して水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能にテーブルベース１５が支持されている。直線送り機構は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータとにより構成される。
テーブルベース１５には、回転送り機構を介して、Ｘ軸方向の回転軸Ｌｘを中心としてＡ軸方向に揺動可能に傾斜テーブル１６が取り付けられている。傾斜テーブル１６には、回転送り機構を介して、Ｚ軸方向の回転軸Ｌｚを中心としてＣ軸方向に回転可能に回転テーブル１７が取り付けられ、回転テーブル１７上にワークＷが固定されている。回転送り機構は、例えばダイレクトドライブモータやサーボモータにより構成される。なお、図２は、傾斜テーブル１６のＡ軸方向の角度θＡが０°で、かつ、回転テーブル１７のＣ軸方向の角度θＣが０°である、基準状態を示している。
図３は、研削加工状態にあるワークＷと工具１４の一例を示す図であり、図４は図３の要部拡大図である。本実施の形態では、凸曲面状の歯面Ｓを有する傘歯車をワークＷとして用いる。この傘歯車は焼入れ加工後のものであり、歯面Ｓには仕上げ加工を行うための所定量の研削代が残されている。ワークＷは、ワーク回転軸Ｌｗを中心としたほぼ対称形状を呈し、ワーク回転軸Ｌｗを図２のテーブル回転軸Ｌｚに一致させて、ワークＷが回転テーブル１７に取り付けられている。
工具１４は、主軸の回転軸線Ｌ０を中心として回転する略円板形状の砥石車であり、砥石車の下面周縁部に略環状の砥石１４ａが設けられ、砥石１４ａの底面（砥面１４ｂ）は主軸の回転軸線Ｌ０と直交するＸＹ平面内に延設されている。以上の工作機械１０の構成によれば、工具１４とワークＷとが直交３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）に相対移動可能で、かつ、互いに直交する２つの軸心周り（Ａ，Ｃ方向）に相対回転可能である。このため、ワークＷの歯面Ｓに対して砥石１４ａの砥面１４ｂを３次元的に任意の角度に傾けて、ワークＷを研削加工することができる。
図５は、本発明の実施の形態に係る研削加工装置による研削工程の概念を示す図である。図中、Ｌ１は、加工点Ｐにおいて歯面Ｓに対し垂直な方向に延びる法線である。本実施の形態では、主軸の回転軸線Ｌ０が法線Ｌ１に対して平行となるように回転送り軸（Ａ軸、Ｃ軸）の割り出し角度θＡ，θＣが調整される。さらに主軸の回転軸線Ｌ０が、歯車の歯元部から歯先部にかけての歯形曲線（後述のインボリュート曲線）の接線と交わるように直交３軸方向の送り量が調整される。
図６は、歯面Ｓに沿った加工点Ｐの移動に伴うワークＷに対する主軸の回転軸線Ｌ０の姿勢変化を示す図である。なお、図では主軸の回転軸線Ｌ０の傾きを変化させているが、実際には主軸の回転軸線Ｌ０の傾きは変化せず、ワークＷの傾きが変化する。図６Ａ〜図６Ｃに示すように、加工点Ｐが歯元側から歯先側へ移動するに伴い、加工点Ｐにおける法線Ｌ１の傾きが変化する。この法線Ｌ１の傾きの変化に追従して、図示のようにワークＷに対する主軸の回転軸線Ｌ０の相対姿勢を変化させる。
ワークＷは、例えばインボリュート曲線で歯形が形成されたインボリュート歯車である。図１の入力装置２０には、インボリュート曲線の設定に必要なワークＷの形状データや工具１４の形状データ、工作機械１０の加工開始指令等が入力される。例えば、傘歯車のモジュール、ピッチ円直径、基礎円直径、およびピッチ円錐角や、砥石１４ａの半径、砥面１４ｂの径方向における幅、さらにはワーク座標系におけるワーク原点Ｏ１と機械座標系における加工原点Ｏ２との位置関係を表すデータ、主軸の工具取付部から砥面１４ｂまでのＺ方向の距離を表すデータ等が入力される。
ワーク原点Ｏ１は、傘歯車のピッチ円錐角の起点に設定され、ワーク原点Ｏ１を基準としてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にワーク座標系が定義される。また、加工原点Ｏ２は、回転テーブル１７の回転軸Ｌｚ上に設定され、加工原点Ｏ２を基準としてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に機械座標系が定義される。このため、ワーク原点Ｏ１は機械座標系のＺ軸上に位置し（図９参照）、入力装置２０には、ワーク原点Ｏ１と加工原点Ｏ２との位置関係を表すデータとして両者間の距離Ｈが入力される。
図１の設定部３１は、入力装置２０からの信号に基づき、ワークＷの歯面Ｓに沿って複数の加工点Ｐを設定する。加工点Ｐは、ワーク原点Ｏ１を基準としたワーク座標系における３次元座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）として設定される。図７は、加工点Ｐの設定位置の一例を示すワークＷの要部拡大図である。加工点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）は、図示のように歯筋方向に沿って複数のインボリュート曲線Ｃｉ（点線）を定めた後、各インボリュート曲線Ｃｉに沿ってＮ点（図では５点）だけ設定する。
なお、加工点数Ｎは、ユーザが手動で設定することも、設定部３１において自動で設定することもできる。自動で設定する場合、例えば図１１に示すインボリュート曲線Ｃｉの開始点Ｐａおよび終了点Ｐｂにおけるインボリュート曲線Ｃｉに対する接線の角度φａおよびφｂと、加工点設定の基準となる角度変化量Δφとを用いて、次式（Ｉ）によりＮを演算することができる。
Ｎ＝（φｂ−φａ）／Δφ                          （Ｉ）
演算部３２は、機械座標系における割り出し後の加工点データを演算する。この場合、まず、図８に示すように、各加工点Ｐにおいてインボリュート曲線Ｃｉに接し、かつワークＷの回転中心とは反対側に向かう単位ベクトル（接線ベクトル）ｕτと、各加工点Ｐにおいて歯部の内側から歯面Ｓに対し垂直な方向に延びる単位ベクトル（法線ベクトル）ｖτとをそれぞれ演算する。
ここで、接線ベクトルｕτのＸ，Ｙ，Ｚ成分をそれぞれ（Ｘｕ、Ｙｕ、Ｚｕ）、法線ベクトルｖτのＸ，Ｙ，Ｚ成分をそれぞれ（Ｘｖ、Ｙｖ、Ｚｖ）とする。このとき、これらベクトル成分Ｘｕ、Ｙｕ、Ｚｕ、Ｘｖ、Ｙｖ、Ｚｖは、傘歯車のピッチ円錐角と、インボリュート曲線Ｃｉに対する接線の角度φと、歯筋方向のクラウニングに対する接線の角度とを用いてそれぞれ算出することができる。
次いで、法線ベクトルｖτが主軸の回転軸線Ｌ０（Ｚ軸方向）と平行となるようなＡ軸およびＣ軸の割り出し角度θＡ、θＣ（割り出しデータ）をそれぞれ算出する。割り出し角度θＡ，θＣは、法線ベクトルｖτの成分（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）を用いて例えば次式（ＩＩ），（ＩＩＩ）により演算することができる。
θＡ＝ｔａｎ−１｛Ｚｖ／（Ｘｖ２＋Ｙｖ２）１／２｝−π／２      （ＩＩ）
θＣ＝−ｔａｎ−１（Ｘｖ／Ｙｖ）                              （ＩＩＩ）
Ａ軸およびＣ軸の割り出し後は、主軸の回転軸線Ｌ０と法線ベクトルｖτとは平行となり、接線ベクトルｕτは機械座標系のＸＹ平面上に存在する。このとき、割り出し後の接線ベクトルｕτとＸ軸とのなす角をθＲとすると、角θＲは、接線ベクトルｕτのＺ成分（Ｚｕ）と割り出し角度θＡとを用いて例えば次式（ＩＶ）により算出することができる。
θＲ＝ｓｉｎ−１（Ｚｕ／ｓｉｎθＡ）              （ＩＶ）
さらに、割り出し前の加工点Ｐのワーク座標系における位置座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）と、Ａ軸，Ｃ軸の割り出し角度θＡ，θＣとに基づき、加工点Ｐの割り出し後の機械座標系における位置座標を演算する。図９は、割り出し前の加工点Ｐを機械座標系において示す図である。ワーク原点Ｏ１と加工原点Ｏとの間の距離をＨとすると、割り出し前の加工点Ｐの機械座標系における位置座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）は次式（Ｖ）により表すことができる。
（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）＝（Ｘａ、Ｙａ、Ｈ−Ｚａ）                （Ｖ）
この加工点Ｐが上式（ＩＩ），（ＩＩＩ）の割り出し角度θＡ，θＣで割り出される。図１０は、加工点Ｐを割り出し角度θＡで割り出した加工点Ｐｍと、さらにこの加工点Ｐｍを割り出し角度θＣで割り出した加工点Ｐｎとを示している。加工点Ｐｍの位置座標（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）および加工点Ｐｎの位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）は、それぞれ次式（ＶＩ），（ＶＩＩ）により演算することができる。
Ｘｍ＝（Ｘ０２＋Ｙ０２）１／２ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（Ｙ０／Ｘ０）−θＣ｝
Ｙｍ＝（Ｘ０２＋Ｙ０２）１／２ｓｉｎ｛ｔａｎ−１（Ｙ０／Ｘ０）−θＣ｝
Ｚｍ＝Ｚ０                                                        （ＶＩ）
Ｘｎ＝Ｘｍ
Ｙｎ＝−（Ｙｍ２＋Ｚｍ２）１／２ｃｏｓ｛ｔａｎ−１（Ｙｍ／Ｚｍ）−θＡ｝
Ｚｎ＝（Ｙｍ２＋Ｚｍ２）１／２ｓｉｎ｛ｔａｎ−１（Ｙｍ／Ｚｍ）−θＡ｝
（ＶＩＩ）
以上のようにして演算部３２は、加工点Ｐの機械座標系における割り出し後の加工点データ、すなわち法線ベクトルｖτが主軸の回転軸線Ｌ０と平行となるような割り出し後の加工点Ｐｎの位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を演算する。
さらに演算部３２は、割り出し後の加工点Ｐｎに砥石１４ａの砥面１４ｂが接触するような主軸の位置を演算する。すなわち、砥石１４ａは、工具１４の中心軸線（主軸の回転軸線Ｌ０）から離れて位置するため、主軸の回転軸線Ｌ０から加工点Ｐｎまでの距離Ｗを補正量として算出する。この場合、砥石１４ａと歯面Ｓとの接触部位が砥面１４ｂの径方向の一部に集中するのではなく、砥面１４ｂの径方向全域にわたるように、補正量Ｗを算出する。
図１１は、補正量Ｗの算出方法を説明するための図である。図中、ＴａおよびＴｂはそれぞれ砥石１４ａの最外径における点（加工開始点）および最内径における点（加工終了点）であり、Ｐａはインボリュート曲線Ｃｉの開始点である歯元の点、Ｐｂはインボリュート曲線Ｃｉの終了点である歯先の点である。なお、図中、ＷＬは、砥面１４ｂの径方向の長さに相当し、ＷＲは、砥石の半径に相当し、Ｐｗは、砥面１４ｂと同一面上に設定された主軸の回転軸線Ｌ０上の基準点に相当する。上式（Ｉ）により算出したインボリュート曲線Ｃｉに沿った加工点数Ｎを用いると、加工点Ｐが１点移動したときの砥石補正量ΔＷは次式（ＶＩＩＩ）により算出できる。
ΔＷ＝ＷＬ／Ｎ                                （ＶＩＩＩ）
したがって、インボリュート曲線Ｃｉに対する接線の角度がφｎのときの加工開始点Ｔａからの補正量Ｗｎは次式（ＩＸ）となる。
Ｗｎ＝ΔＷ・（φｎ−φａ）／Δφ                  （ＩＸ）
演算部３２は、上式（ＩＸ）の関係を用いて主軸の回転軸線Ｌ０からの補正量Ｗを次式（Ｘ）により演算する。
Ｗ＝ＷＲ−Ｗｎ
＝ＷＲ−ＷＬ・（φｎ−φａ）／（φｂ−φａ）      （Ｘ）
以上のようにして求めた補正量Ｗを用いて、演算部３２は基準点Ｐｗの位置を演算する。図１２は、割り出し後の加工点Ｐｎと基準点Ｐｗとの位置関係を示す図である。基準点Ｐｗは、上式（ＩＶ）により算出した接線ベクトルｕτとＸ軸とのなす角θＲを用いて、加工点Ｐｎから、接線ベクトルｕτの延長線上に補正量Ｗだけ離れた位置に設定される。このときの主軸の基準点Ｐｗの位置座標（ＸＬ０、ＹＬ０、ＺＬ０）は次式（ＸＩ）により演算できる。
ＸＬ０＝Ｘｎ＋ＷｃｏｓθＲ
ＹＬ０＝Ｙｎ＋ＷｓｉｎθＲ
ＺＬ０＝Ｚｎ                                      （ＸＩ）
制御装置３０は、演算部３２により演算されたデータに基づきＮＣプログラムを作成し、ＮＣプログラムをメモリに記憶する。
機械制御部３３は、入力装置２０からの加工開始指令を受けてＮＣプログラムを実行し、演算部３２で演算された加工点Ｐの割り出しデータ（θＡ、θＣ）、割り出し後の加工点Ｐｎの位置データ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）、この加工点Ｐｎから補正量Ｗだけ離れた基準点Ｐｗの位置データ（ＸＬ０、ＹＬ０、ＺＬ０）に基づき工作機械１０を制御する。すなわち、回転送り機構のサーボモータに制御信号を出力して加工点Ｐの割り出しを行うとともに、直線送り機構のサーボモータに制御信号を出力してワークＷに対する主軸の相対的な位置を制御する。
これにより加工点Ｐにおける歯面Ｓに垂直な法線Ｌ１と主軸の回転軸線Ｌ０とが平行となり、歯面Ｓの全域にわたって歯面Ｓに垂直方向に砥石１４ａを接触させることができる。このため、研削加工時に歯面Ｓに対する砥石１４ａの接触方向が一定となり、砥石１４ａの接触力を一定に保つことができ、加工精度のばらつきを抑えることができる。また、歯面Ｓに垂直方向に砥石１４ａが接触するので、砥石１４ａの接触力の分散を防ぐことができ、歯面Ｓに作用する接触力を大きくすることができる。その結果、ワークＷを効率よく研削することができ、ワークＷの加工効率を高めることができる。
研削加工時においては、インボリュート曲線Ｃｉに沿って加工箇所を変更する。例えば図７のＰ１、Ｐ２、・・の順に加工点を移動する。このとき、加工点Ｐと主軸の回転軸線Ｌ０との間の補正量Ｗは、加工点Ｐの移動に応じて変化する。すなわち、歯元側を研削する場合には補正量Ｗが大きくなり、歯先側を研削する場合には補正量Ｗが小さくなる。このため、歯元側を研削する場合には砥面１４ｂの外径側が歯面Ｓに接触し、歯先側を研削する場合には砥面１４ｂの内径側が歯面Ｓに接触する。これにより、砥面１４ｂの全域を研削加工に用いることができ、砥石１４ａが均等に磨耗し、砥石１４ａの使用寿命を延ばすことができる。
このように砥石１４ａの接触位置が砥面１４ｂの径方向にわたって変化するようにした場合に、主軸の回転速度を一定とすると、加工点Ｐにおける砥石１４ａの周速は砥石１４ａの径が大きいほど速くなる。つまり歯元側を研削する場合は砥石１４ａの径が大きいので、歯先側を研削する場合よりも砥石１４ａの周速が速くなる。これを回避するため、機械制御部３３は、加工点Ｐにおける砥石１４ａの周速が一定となるように主軸（スピンドルモータ）の回転速度を制御することが好ましい。具体的には、歯元側を加工する場合には、歯先側を加工する場合よりも、砥石１４ａの回転速度を遅くする。これにより砥石１４ａの周速の違いによる加工精度のばらつきを抑えることができ、砥面１４ｂの全域を使いつつ、精度よくワークＷを研削加工することができる。
以上をまとめれば、本実施の形態に係る歯車の研削加工方法では、制御装置３０の設定部３１で、ワーク座標系におけるワークＷの歯面に沿った複数の加工点Ｐを設定し（設定手順）、演算部３２で、これら加工点Ｐにおける歯面Ｓに対し垂直な方向に延びる法線ベクトルｖτを演算するとともに、砥石１４ａの回転軸（主軸の回転軸線Ｌ０）が法線ベクトルｖτと平行となるような機械座標系における割り出しデータを演算する（演算手順）。さらに、割り出し後の加工点Ｐｎに砥石１４ａが接触するように主軸の位置を演算し（演算手順）、機械制御部３３で、演算された割り出しデータと主軸の位置データとに基づき工作機械１０を制御するようにした（制御手順）。これにより歯面Ｓに垂直方向に砥石１４ａが接触し、加工点Ｐに作用する砥石１４ａの接触力を一定とすることができ、加工精度のばらつきを抑えることができる。
また、演算部３２では、割り出し後の加工点Ｐｎにおける接線ベクトルｕτの延長線上で、かつ、加工点Ｐｎから砥石１４ａの径に応じた補正量Ｗだけ離れた位置を主軸の回転軸線Ｌ０の位置として演算するようにしたので、砥石１４ａが加工点Ｐ以外においてワークＷと接触することを防止でき、加工点Ｐの移動に伴い砥石１４ａの接触位置を滑らかに変化させることができる。さらに、演算部３２では、加工箇所がワークＷの歯形に沿って変化するに従い、砥石１４ａの径に応じた補正量Ｗを変化させて、主軸の位置データを演算するようにしたので、砥面１４ｂの全域を研削加工に用いることができ、砥石１４ａを無駄なく使用することができる。これに加え、機械制御部３３で、加工点Ｐから砥石１４ａの回転軸Ｌ０までの距離が大きいほど砥石１４ａの回転速度が遅くなるように主軸の回転速度を制御することで、砥石１４ａの周速の違いによる加工精度のばらつきを抑えることができる。
なお、上記実施の形態では、工作機械１０としてＡ軸方向とＣ軸方向に回転送り可能な５軸マシニングセンタを用いたが、ワークＷに対して砥石１４ａを直線送り軸方向および回転送り軸方向に相対移動可能であれば工作機械の構成はいかなるものでもよく、例えば６軸マシニングセンタや、マシニングセンタ以外の工作機械を用いてもよい。制御装置３０の設定部３１において、入力装置２０からの信号に基づき歯面上に加工点Ｐを設定するようにしたが、設定手段の構成はこれに限らず、例えばＣＡＭによって生成されたＣＬデータ（カッタロケーションデータ）に基づき加工点Ｐを設定してもよい。
本発明による研削加工方法は、加工点Ｐにおいて歯面Ｓに対し垂直な方向に延びる法線ベクトルｖτを演算するとともに、砥石１４ａの回転軸が法線ベクトルｖτと平行となるように割り出しデータθＡ、θＣを演算し、この割り出しデータに基づいて工作機械を制御する点に最大の特徴を有するのであり、この特徴を実現できるのであれば、演算手段としての演算部３２および機械制御手段としての機械制御部３３の構成は上述したものに限らない。砥石１４ａの形状は略円板状以外であってもよい。
以上では、傘歯車を研削加工する場合について説明したが、他の歯車（例えば平歯車）を研削加工する場合にも、本発明による研削加工方法を同様に適用できる。
本発明によれば、歯面を研削する砥石の回転軸が加工点における法線ベクトルと平行になるようにしたので、加工点における歯面に対する砥石の接触力が一定となり、加工精度のばらつきを抑えることができる。
【符号の説明】
【０００７】
１０  工作機械
１４ａ  砥石
３０  制御装置
３１  設定部
３２  演算部
３３  機械制御部
【図１】
0005430760.tif 000002
【図２】
0005430760.tif 000003
【図３】
0005430760.tif 000004
【図４】
0005430760.tif 000005
【図５】
0005430760.tif 000006
【図６Ａ】
0005430760.tif 000007
【図６Ｂ】
0005430760.tif 000008
【図６Ｃ】
0005430760.tif 000009
【図７】
0005430760.tif 000010
【図８】
0005430760.tif 000011
【図９】
0005430760.tif 000012
【図１０】
0005430760.tif 000013
【図１１】
0005430760.tif 000014
【図１２】
0005430760.tif 000015