(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複数の突条工具刃を有する加工用工具と、
前記加工用工具をその中心軸線回りに回転させ、且つ、工作物をその中心軸線回りに回転させ、前記加工用工具を前記工作物に対して相対的に移動することで、前記工作物に歯車を形成する駆動装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記駆動装置は、
前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にし、前記工作物の回転と前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に直進させ、前記複数の突条工具刃で前記工作物に歯車を加工し、
前記加工用工具は、
前記複数の突条工具刃のそれぞれの径方向外面が、前記加工用工具の中心軸線と平行で且つ前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成され、
前記段階的に拡径となる多段の前記突条工具刃における径方向外面の周方向幅が、前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に狭小幅となるように形成される、
歯車加工装置。
【請求項２】
前記加工用工具は、前記複数の突条工具刃を一体で形成される、請求項１に記載の歯車加工装置。
【請求項３】
前記加工用工具は、各段の前記突条工具刃のピッチ円上の刃厚、モジュール及び刃数が同一となるように形成される、請求項１又は２に記載の歯車加工装置。
【請求項４】
前記加工用工具は、工具先端側の前記突条工具刃が荒加工用に形成され、工具後端側の前記突条工具刃が仕上げ加工用に形成される、請求項１〜３の何れか一項に記載の歯車加工装置。
【請求項５】
前記仕上げ加工用の前記突条工具刃の一刃当たりの切込断面積は、前記荒加工用の前記突条工具刃の一刃当たりの切込断面積よりも小さくなるように形成される、請求項４に記載の歯車加工装置。
【請求項６】
前記加工用工具は、前記仕上げ加工用に形成される前記突条工具刃を除く前記突条工具刃の１刃当たりの切込断面積が同一となるように形成される、請求項４又は５に記載の歯車加工装置。
【請求項７】
外周に複数の突条工具刃を有する加工用工具と、
前記加工用工具をその中心軸線回りに回転させ、且つ、工作物をその中心軸線回りに回転させ、前記加工用工具を前記工作物に対して相対的に移動することで、前記工作物に歯車を形成する駆動装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記駆動装置は、
前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にし、前記工作物の回転と前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に直進させ、前記複数の突条工具刃で前記工作物に歯車を加工し、
前記加工用工具は、
前記複数の突条工具刃のそれぞれの径方向外面が、前記加工用工具の中心軸線と平行で且つ前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成され、
前記複数の突条工具刃を一体で形成される、
歯車加工装置。
【請求項８】
外周に複数の突条工具刃を有する加工用工具と、
前記加工用工具をその中心軸線回りに回転させ、且つ、工作物をその中心軸線回りに回転させ、前記加工用工具を前記工作物に対して相対的に移動することで、前記工作物に歯車を形成する駆動装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記駆動装置は、
前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にし、前記工作物の回転と前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に直進させ、前記複数の突条工具刃で前記工作物に歯車を加工し、
前記加工用工具は、
前記複数の突条工具刃のそれぞれの径方向外面が、前記加工用工具の中心軸線と平行で且つ前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成され、
各段の前記突条工具刃のピッチ円上の刃厚、モジュール及び刃数が同一となるように形成される、
歯車加工装置。
【請求項９】
外周に複数の突条工具刃を有する加工用工具と、
前記加工用工具をその中心軸線回りに回転させ、且つ、工作物をその中心軸線回りに回転させ、前記加工用工具を前記工作物に対して相対的に移動することで、前記工作物に歯車を形成する駆動装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記駆動装置は、
前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にし、前記工作物の回転と前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に直進させ、前記複数の突条工具刃で前記工作物に歯車を加工し、
前記加工用工具は、
前記複数の突条工具刃のそれぞれの径方向外面が、前記加工用工具の中心軸線と平行で且つ前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成され、
工具先端側の前記突条工具刃が荒加工用に形成され、工具後端側の前記突条工具刃が仕上げ加工用に形成される、
前記仕上げ加工用に形成される前記突条工具刃を除く前記突条工具刃の１刃当たりの切込断面積が同一となるように形成される、
歯車加工装置。
【請求項１０】
前記駆動装置は、
前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にするとき、前記工作物の中心軸線と前記加工用工具の中心軸線とを平行に配置して加工するときの加工点を前記工作物の仮想加工点と定義し、前記工作物の中心軸線と前記工作物の仮想加工点を通る平面を平面Ａと定義し、前記平面Ａに直交し且つ前記工作物の中心軸線を通る平面を平面Ｂと定義し、前記平面Ａ及び前記平面Ｂに直交し且つ前記工作物の仮想加工点を通る平面を平面Ｃと定義し、
前記平面Ｃに対して前記工作物及び前記加工用工具を前記平面Ｃの法線方向から投影した場合に、前記仮想加工点に位置する前記加工用工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線回りに所定角度だけ回転した状態とし、
前記平面Ｂに対して前記工作物及び前記加工用工具を前記平面Ｂの法線方向から投影した場合に、前記工作物の中心軸線と前記加工用工具の中心軸線とを所定角度を有して傾斜した状態とし、
前記平面Ａに対して前記工作物及び前記加工用工具を前記平面Ａの法線方向から投影した場合に、前記工作物の中心軸線と前記加工用工具の中心軸線とを平行な状態とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の歯車加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ等の工作機械を用いて切削加工により工作物に内歯又は外歯を創成する有効な手法として、例えば、特許文献１に記載の加工方法がある。この加工方法は、中心軸線（工具軸線）回りに回転可能な加工用工具と、加工用工具の工具軸線に対して所定の角度で傾斜した中心軸線（工作物軸線）回りに回転可能な工作物とを同期回転させ、加工用工具を工作物の工作物軸線方向に複数回送って切削加工することにより歯を創成する加工方法である。
【０００３】
この加工方法で用いられる加工用工具には、１回の工作物軸線方向の送りで工作物を所定量で切削可能な複数の突条工具刃が設けられる。各突条工具刃は、径方向外面（刃先面）が平坦（１段）で刃先幅が同一に形成されている。このため、この加工用工具では、荒加工から仕上げ加工まで突条工具刃の同一の箇所が工作物と接触するので、当該箇所の摩耗が激しく工具寿命が短くなる。摩耗した突条工具刃は、再研磨すればよいが、複数の突条工具刃の刃先面を包絡する形状は円錐面状に形成されているため、再研磨により突条工具刃の精度が低下する傾向にある。
【０００４】
特許文献２には、摩耗した工具刃を再研磨した後でも、工具刃の精度を維持できる工具刃の軸直角断面刃形輪郭を所定の方法で求め、当該軸直角断面刃形輪郭で形成した歯車の加工用工具が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４５６８７号公報
【特許文献２】特開２００５−６６８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１，２に記載の加工用工具では、荒加工から仕上げ加工まで順次行うので、加工時間の短縮に限界がある。また、特許文献２に記載の加工用工具は、シェーパー加工用の工具であり、特許文献１に記載の加工用工具と工作物とを同期回転させて切削加工により歯を創成する方法には適用できない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工用工具と工作物とを同期回転させて切削加工により歯車を創成する際の加工時間の短縮化及び工具寿命の向上を図れる歯車加工装置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】
【０００８】
本発明の歯車加工装置は、外周に複数の突条工具刃を有する加工用工具と、前記加工用工具をその中心軸線回りに回転させ、且つ、工作物をその中心軸線回りに回転させ、前記加工用工具を前記工作物に対して相対的に移動することで、前記工作物に歯車を形成する駆動装置と、を備える歯車加工装置であって、前記駆動装置は、前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にし、前記工作物の回転と前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に直進させ、前記複数の突条工具刃で前記工作物に歯車を加工し、前記加工用工具は、前記複数の突条工具刃のそれぞれの径方向外面が、前記加工用工具の中心軸線と平行で且つ前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成され、前記段階的に拡径となる多段の前記突条工具刃における径方向外面の周方向幅が、前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に狭小幅となるように形成される。
【０００９】
この加工用工具では、工作物に対し工作物の中心軸線方向に直進させることにより、多段の突条工具刃で順次切削を行うことになる。よって、従来の加工用工具のように複数回の工作物軸線方向の送りを行わなくても大きな切削量を得ることができるので、加工時間の短縮化を図れるとともに、工具摩耗を抑制して工具寿命の向上を図れる。そして、工具先端の突条工具刃は、最も幅広の周方向幅で形成されるので、剛性を高めることができ、極端な摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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斜視図である。
【図２Ａ】図１の歯車加工装置で使用される加工用工具の概略を工具軸線方向から見た図である。
【図２Ｂ】図２Ａの加工用工具を工具軸線に直角な方向から見たＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２Ａの加工用工具の第１、第２、第３突条工具刃の拡大斜視図である。
【図４Ａ】図２Ａの加工用工具の第１突条工具刃での工作物の切削量を示す工具軸線方向から見た部分断面図である。
【図４Ｂ】図２Ａの加工用工具の第２突条工具刃での工作物の切削量を示す工具軸線方向から見た部分断面図である。
【図４Ｃ】図２Ａの加工用工具の第３突条工具刃での工作物の切削量を示す工具軸線方向から見た部分断面図である。
【図５】図２の加工用工具の第１、第２、第３突条工具刃での工作物の切削状態を工具軸線に直角な方向から見た断面図である。
【図６】図２の加工用工具で工作物に歯車を加工するときの配置状態を示す斜視図である。
【図７Ａ】図６を工具軸線方向から見た図である。
【図７Ｂ】図６を工具軸線に直角であって水平方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１．歯車加工装置の構成）
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（Ａ軸、Ｃ軸）を有する装置である。
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、制御装置１００等とを備える。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。
【００１２】
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がベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能に設けられる。コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０がコラム２０に対してＹ軸方向に移動可能に設けられる。
回転主軸４０は、サドル３０に対して回転可能に設けられ、加工用工具９０を支持する。加工用工具９０は、工具ホルダ８０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９０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軸方向及びＹ軸方向に移動する。
【００１３】
ベッド１０の上面には、テーブル５０がベッド１０に対してＺ軸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を支持するチルトテーブル支持部６１が設けられる。そして、チルトテーブル支持部６１には、チルトテーブル６０が水平方向のＡ軸回りで回転（揺動）可能に設けられる。チルトテーブル６０には、ターンテーブル７０がＡ軸に直角なＣ軸回りで回転可能に設けられる。ターンテーブル７０には、工作物Ｗがチャッキングされる。
制御装置１００は、駆動装置としてコラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０、チルトテーブル６０、及びターンテーブル７０の移動を制御して、工作物Ｗと加工用工具９０とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、Ａ軸回り及びＣ軸回りに相対移動することにより、工作物Ｗの切削加工を行う。
【００１４】
（２．加工用工具の形状）
上述の歯車加工装置１は、加工用工具９０を工作物Ｗの中心軸線（工作物軸線Ｒｗ）方向に送って切削加工することにより歯を創成する。この歯車加工装置１に用いられる加工用工具９０は、図２Ａ，２Ｂに示すように、円筒形状に形成され、外周に複数の突条工具刃９１を有する。そして、各突条工具刃９１は、第１突条工具刃９１Ａ、第２突条工具刃９１Ｂ及び第３突条工具刃９１Ｃを有する。
【００１５】
第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの径方向外面（刃先面）９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、加工用工具９０の中心軸線（工具軸線Ｒｔ）と平行で且つ加工用工具９０の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段（本例では、３段）に形成される。なお、加工用工具９０の工具先端とは、加工時に加工用工具９０と工作物Ｗとが始めに接する側をいう。
【００１６】
すなわち、工具先端側の第１刃先面９１ａは、突条工具刃９１の延在方向に亘って同一の最も小径の外径ｄ１に形成され、工具根本側の第３刃先面９１ｃは、突条工具刃９１の延在方向に亘って同一の最も大径の外径ｄ３に形成される。そして、第１刃先面９１ａと第３刃先面９１ｃの中間に位置する第２刃先面９１ｂは、突条工具刃９１の延在方向に亘って同一の外径ｄ１と第３刃先面９１ｃの外径ｄ３の中間の大きさの外径ｄ２に形成される。また、周方向に隣り合う突条工具刃９１，９１間の谷部９２は、同一の外径ｄｉに形成される。
【００１７】
また、図３に示すように、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの第１、第２、第３刃先面９１ａ，９１ｂ，９１ｃの工具軸線Ｒｔ方向の長さは、加工時に工作物Ｗに干渉しない同一長さｋで形成される。そして、第１、第２、第３刃先面９１ａ，９１ｂ，９１ｃの周方向幅は、各刃先面９１ａ，９１ｂ，９１ｃにおいて突条工具刃９１の延在方向（工具先端から工具後端に向かう方向）に亘って同一幅（長さｋの間の各刃先面９１ａ，９１ｂ，９１ｃの周方向幅ｗ１，ｗ２，ｗ３が同一幅）で、加工用工具９０の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に狭小幅（ｗ１＞ｗ２＞ｗ３）となるように形成される。
【００１８】
すなわち、第１刃先面９１ａは、突条工具刃９１の延在方向に亘って同一の最も幅広の周方向幅ｗ１で形成され、第３刃先面９１ｃは、突条工具刃９１の延在方向に亘って同一の最も狭小の周方向幅ｗ３で形成され、第２刃先面９１ｂは、突条工具刃９１の延在方向に亘って同一の周方向幅ｗ１と周方向幅ｗ３の中間の大きさの周方向幅ｗ２で形成される。また、周方向に隣り合う突条工具刃９１，９１の谷部９２の幅は、同一の幅ｗに形成される。
【００１９】
また、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃは、一体で形成、すなわち１つの金属ブロックから切削されて形成される。これにより、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃは、高精度な同位相となる。そして、加工用工具９０は、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃのピッチ円Ｐ上の刃厚ｄ、圧力角θ、モジュール及び刃数が同一となるように形成される。
【００２０】
これにより、第１突条工具刃９１Ａの刃端面の輪郭形状は、第２突条工具刃９１Ｂの刃端面の輪郭形状に含まれ、第２突条工具刃９１Ｂの刃端面の輪郭形状は、第３突条工具刃９１Ｃの刃端面の輪郭形状に含まれることになる。よって、第１突条工具刃９１Ａで切削加工された工作物Ｗの切削箇所は、第２突条工具刃９１Ｂでは切削加工されず、第２突条工具刃９１Ｂは、第１突条工具刃９１Ａよりも径方向に突出した部分で工作物Ｗを切削加工することになる。そして、第２突条工具刃９１Ｂで切削加工された工作物Ｗの切削箇所は、第３突条工具刃９１Ｃでは切削加工されず、第３突条工具刃９１Ｃは、第２突条工具刃９１Ｂよりも径方向に突出した部分で工作物Ｗを切削加工することになる。
【００２１】
この加工用工具９０は、第１突条工具刃９１Ａが荒加工用に形成され、第２突条工具刃９１Ｂが中仕上げ加工用に形成され、第３突条工具刃９１Ｃが仕上げ加工用に形成される。すなわち、加工用工具９０は、工作物Ｗの工作物軸線方向Ｒｗへの１回の送りのみで工作物Ｗに所定の歯を創成できる。そして、加工用工具９０は、図４Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、荒加工用の第１突条工具刃９１Ａ及び中仕上げ加工用の第２突条工具刃９１Ｂは、１刃当たりの切込断面積Ｅａが同一となるように形成され、仕上げ加工用の第３突条工具刃９１Ｃは、１刃当たりの切込断面積Ｅｂが上記切込断面積Ｅａよりも小さくなるように形成される。
【００２２】
そして、図４Ａ，Ｂ，Ｃ及び図５に示すように、第１突条工具刃９１Ａは、工作物Ｗに加工する歯車の隣り合う歯の歯先面間の部分を所定の切り込み量ｔ１で切削し、第２突条工具刃９１Ｂは、第１刃先面９１ａで切削した箇所をさらに所定の切り込み量ｔ２（＝（ｄ２−ｄ１）／２＞ｔ１）で切削し、第３突条工具刃９１Ｃは、第２刃先面９１ｂで切削した箇所をさらに所定の切り込み量ｔ３（＝（ｄ３−ｄ２）／２＜ｔ１＜ｔ２）で切削する。なお、第３突条工具刃９１Ｃの切り込み量ｔ３は、仕上げ加工に必要な最低限の切り込み量でよい。これにより、工作物Ｗに加工する歯車の歯底面が形成される。また、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの各切削により、工作物Ｗに加工する歯車の隣り合う歯の対向する各歯面も同時に形成される。
【００２３】
以上により、この加工用工具９０は、工作物Ｗに対し工作物軸線Ｒｗ方向に１回のみ直進させることにより、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃで順次切削を行って歯を創成することになる。よって、従来の加工用工具のように複数回の工作物軸線方向の送りを行わなくても大きな切削量を得ることができるので、加工時間の短縮化を図れるとともに、工具摩耗を抑制して工具寿命の向上を図れる。
【００２４】
また、第１突条工具刃９１Ａの第１刃先面９１ａは、最も幅広の周方向幅ｗ１で形成されるので、剛性を高めることができ、荒加工時における極端な摩耗を抑制できる。また、第３突条工具刃９１Ｃの切削抵抗は、第１、第２突条工具刃９１Ａ，９１Ｂの切削抵抗よりも小さくなるので、切削面の加工精度を向上でき、また最も狭小の周方向幅ｗ３で形成されていても仕上げ加工時における極端な摩耗を抑制できる。また、加工用工具９０は、円筒形状であるため、従来の円錐状の加工用工具と比較して製作が容易でコストを低減できる。
【００２５】
（３．歯車加工の基本動作）
次に、上述した加工用工具９０を用いて、工作物Ｗの内周面に歯車を加工する際の基本動作について、図６及び図７Ａ，Ｂを参照して説明する。本実施形態においては、工作物Ｗの内周面に歯車を加工する場合を例に挙げるが、外周面に歯車を加工する場合も実質的に同様である。ここで、図７Ａ，Ｂにおいて、加工用工具９０の外周には、図６に示すように第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを有するが、簡略しているため第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを図示していない。
【００２６】
この歯車加工では、工作物Ｗと加工用工具９０を、図６及び図７Ａ，Ｂに示すように、ねじれた状態とする。すなわち、図７Ａに示すように、加工用工具９０の工具軸線Ｒｔは、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗ回りに所定角度回転した状態にあり、図７Ｂに示すように、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗは、加工用工具９０の工具軸線Ｒｔに対し所定角度傾斜した状態にあり、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗと加工用工具９０の工具軸線Ｒｔとは、平行な状態にある。なお、加工用工具９０の工具軸線Ｒｔの方向をＺ軸方向とし、加工用工具９０の工具軸線Ｒｔに直角な水平方向をＸ軸方向とし、加工用工具９０の工具軸線Ｒｔに直角な垂直方向をＹ軸方向とする。つまり、図７Ａは、図６をＺ軸方向から見た図であり、図７Ｂは、図６をＸ軸方向から見た図である。
【００２７】
ここで、図７Ａ，Ｂの二点鎖線で示すように、工作物Ｗの工作物軸線ＲｗをＺ軸方向に平行に配置して工作物軸線Ｒｗ´とし、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗ´と加工用工具９０の工具軸線ＲｔをＸ軸方向に平行に配置して加工するときの加工点を工作物Ｗの仮想加工点Ｐｓと定義する。そして、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗ´（加工用工具９０の工具軸線Ｒｔ）と工作物Ｗの仮想加工点Ｐｓを通る平面を平面Ａと定義する。つまり、平面Ａは、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面である。また、平面Ａに直交し且つ工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗ´を通る平面を平面Ｂと定義する。つまり、平面Ｂは、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面である。また、平面Ａ及び平面Ｂに直交し且つ工作物Ｗの仮想加工点Ｐｓを通る平面を平面Ｃと定義する。つまり、平面Ｃは、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面である。
【００２８】
このとき、図７Ａに示すように、平面Ｃ（Ｘ−Ｙ平面に平行な平面）に対して工作物Ｗ及び加工用工具９０を平面Ｃの法線方向（Ｚ軸方向）から投影した場合に、仮想加工点Ｐｓに位置する加工用工具９０の工具軸線Ｒｔを、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗ回りに第一角度βだけ回転した状態とする。第一角度βは、加工用工具９０の第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃに加工時のすくい角及び逃げ角を形成するためのオフセット角である。加工時の逃げ角を確保することにより、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃにおける加工点Ｐｔ以外の部分が、工作物Ｗに接触することを回避できる。つまり、加工用工具９０を上記のように簡易な形状としたとしても、確実に加工時の逃げ角を確保することができる。
【００２９】
さらに、図７Ｂに示すように、平面Ｂ（Ｙ−Ｚ平面に平行な平面）に対して工作物Ｗ及び加工用工具９０を平面Ｂの法線方向（Ｘ軸方向）から投影した場合に、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗと加工用工具９０の工具軸線Ｒｔとを、第二角度αを有して傾斜した状態とする。第二角度αは、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの加工用工具９０の工具軸線Ｒｔに対するねじれ角と、工作物Ｗに形成される歯車のねじれ角との合計となる交差角である。本例では、加工用工具９０のねじれ角は０度であるため、第二角度αは、工作物Ｗに形成する歯車のねじれ角と同一の角度となる。そして、平面Ａに対して工作物Ｗ及び加工用工具９０を平面Ａの法線方向から投影した場合に、工作物Ｗの中心軸線Ｒｗと加工用工具９０の中心軸線Ｒｗとを平行な状態とする。
【００３０】
続いて、工作物Ｗを工作物軸線Ｒｗ回りに回転させると共に、加工用工具９０を工具軸線Ｒｔ回りに回転させる。このとき、工作物Ｗの回転と加工用工具９０の回転とは、加工点Ｐｔにおけるそれぞれの周速が同一となるように同期されている。ただし、上述したように、工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗと加工用工具９０の工具軸線Ｒｔとはねじれているため、それぞれの周速が同一であったとしても、加工点Ｐｔにおけるそれぞれの接線ベクトル方向が異なるため、両者に相対速度を有することになる。これにより、加工用工具９０により工作物Ｗを加工することができる。さらに、両者を同期回転させながら、加工用工具９０を工作物Ｗに対して工作物軸線Ｒｗ方向に直進させる（図７Ｂの太い矢印にて図示）。本実施形態においては、加工用工具９０をＺ軸方向に固定しておき、工作物ＷをＺ軸方向に移動させる。その結果、工作物Ｗには、歯車が形成される。
【００３１】
（４．その他）
なお、上述した実施形態では、加工用工具９０は、３段の第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを一体で形成する構成としたが、３段の第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを別々に形成してボルト等により締結する構成としてもよい。また、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃは、ピッチ円Ｐ上の刃厚ｄを同一に形成したが、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの順にピッチ円Ｐ上の刃厚ｄを大きくするように形成してもよい。また、加工用工具９０は、３段の第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを備える構成としたが、２段もしくは４段以上の突条工具刃を備える構成としてもよい。
【００３２】
また、各刃先面９１ａ，９１ｂ，９１ｃの周方向幅ｗ１，ｗ２，ｗ３は、突条工具刃９１の延在方向に亘って同一とせず、工具先端側の端部のみ周方向幅ｗ１，ｗ２，ｗ３とし、長さｋの間で周方向幅ｗ１，ｗ２，ｗ３が徐々にもしくは段階的に狭小となるようにしてもよい。また、第１、第２、第３突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの径方向外面（刃先面）９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、平面でも曲面でもよい。
【００３３】
また、５軸マシニングセンタである歯車加工装置１は、工作物Ｗ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９０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。
【００３４】
（５．効果）
本実施形態の歯車加工装置１は、外周に複数の突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを有する加工用工具９０と、加工用工具９０をその中心軸線Ｒｔ回りに回転させ、且つ、工作物Ｗをその中心軸線Ｒｗ回りに回転させ、加工用工具９０を工作物Ｗに対して相対的に移動することで、工作物Ｗに歯車を形成する駆動装置２０，３０，４０，５０，６０，７０と、を備える。そして、複数の突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃのそれぞれの径方向外面は、加工用工具９０の中心軸線Ｒｔと平行で且つ加工用工具９０の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成される。そして、駆動装置２０，３０，４０，５０，６０，７０は、加工用工具９０の工具軸線Ｒｔと工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗとをねじれた状態にし、工作物Ｗの回転と加工用工具９０の回転とを同期させながら、加工用工具９０を工作物Ｗに対して工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗ方向に直進させ、複数の突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃで工作物Ｗに歯車を加工する。
【００３５】
この加工用工具９０では、工作物Ｗに対し工作物Ｗの中心軸線Ｒｗ方向に直進させることにより、多段の突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃで順次切削を行うことになるので、加工用工具９０の工作物軸線Ｒｗ方向への１回の送りで大きな切削量を得ることができる。よって、従来の加工用工具のように複数回の工作物軸線Ｒｗ方向の送りを行わなくても大きな切削量を得ることができるので、加工時間の短縮化を図れるとともに、工具摩耗を抑制して工具寿命の向上を図れる。
【００３６】
また、加工用工具９０は、突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの径方向外面の周方向幅を、各段において突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの延在方向に亘って同一幅で、加工用工具９０の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に狭小幅となるように形成される。工具先端の突条工具刃９１Ａは、最も幅広の周方向幅で形成されるので、剛性を高めることができ、極端な摩耗を抑制できる。
【００３７】
また、加工用工具９０は、突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを一体で形成されるので、突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを高精度な同位相とすることができる。
また、加工用工具９０は、各段の突条工具刃９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃのピッチ円上の刃厚、モジュール及び刃数が同一となるように形成される。これにより、工具先端の突条工具刃９１Ａの刃端面の輪郭形状は、次に並ぶ突条工具刃９１Ｂの刃端面の輪郭形状に含まれ、その突条工具刃９１Ｂの刃端面の輪郭形状は、さらに次に並ぶ突条工具刃９１Ｃの刃端面の輪郭形状に含まれることになる。よって、先に加工された切削箇所は、次からは加工されないので、突条工具刃９１Ｂ，９１Ｃに掛かる負担を軽減して工具寿命の向上を図れる。
【００３８】
また、加工用工具９０は、工具先端側の突条工具刃９１Ａが荒加工用に形成され、工具後端側の突条工具刃９１Ｃが仕上げ加工用に形成される。工具先端側の突条工具刃９１Ａは、最も幅広の周方向幅で形成されるので、剛性を高めることができ、荒加工時における極端な摩耗を抑制できる。
また、加工用工具９０は、仕上げ加工用に形成される突条工具刃９１Ｃを除く突条工具刃９１Ａ，９１Ｂの１刃当たりの切込断面積が同一となるように形成される。突条工具刃９１Ｃの切削抵抗は、他の突条工具刃９１Ａ，９１Ｂの切削抵抗よりも小さくなるので、切削面の加工精度を向上でき、また最も狭小の周方向幅で形成されていても仕上げ加工時における極端な摩耗を抑制できる。
【００３９】
また、駆動装置２０，３０，４０，５０，６０，７０は、加工用工具９０の工具軸線Ｒｔと工作物Ｗの工作物軸線Ｒｗとをねじれた状態にするとき、工作物Ｗの中心軸線Ｒｗと加工用工具９０の中心軸線Ｒｔとを平行に配置して加工するときの加工点を工作物Ｗの仮想加工点Ｐｓと定義し、工作物Ｗの中心軸線Ｒｗと工作物Ｗの仮想加工点Ｐｓを通る平面を平面Ａと定義し、平面Ａに直交し且つ工作物Ｗの中心軸線Ｒｗを通る平面を平面Ｂと定義し、平面Ａ及び平面Ｂに直交し且つ工作物Ｗの仮想加工点Ｐｓを通る平面を平面Ｃと定義する。
【００４０】
そして、平面Ｃに平行な第一平面に対して工作物Ｗ及び加工用工具９０を第一平面の法線方向から投影した場合に、仮想加工点Ｐｓに位置する加工用工具９０の中心軸線Ｒｔを工作物Ｗの中心軸線Ｒｗ回りに所定角度だけ回転した状態とし、平面Ｂに平行な第二平面に対して工作物Ｗ及び加工用工具９０を第二平面の法線方向から投影した場合に、工作物Ｗの中心軸線Ｒｗと加工用工具９０の中心軸線Ｒｔとを所定角度を有して傾斜した状態とし、平面Ａに平行な第三平面に対して工作物Ｗ及び加工用工具９０を第三平面の法線方向から投影した場合に、工作物Ｗの中心軸線Ｒｗと加工用工具９０の中心軸線Ｒｔとを平行な状態とする。これにより、本実施形態の加工用工具９０による高精度な歯車加工が可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１：歯車加工装置、  ９０：加工用工具、  ９１：突条工具刃、  ９１Ａ：第１突条工具刃、  ９１Ｂ：第２突条工具刃、  ９１Ｃ：第３突条工具刃、  ９１ａ：第１刃先面、  ９１ｂ：第２刃先面、  ９１ｃ：第３刃先面、  Ｗ：工作物
【図１】
0006565399.tif 000002
【図２Ａ】
0006565399.tif 000003
【図２Ｂ】
0006565399.tif 000004
【図３】
0006565399.tif 000005
【図４Ａ】
0006565399.tif 000006
【図４Ｂ】
0006565399.tif 000007
【図４Ｃ】
0006565399.tif 000008
【図５】
0006565399.tif 000009
【図６】
0006565399.tif 000010
【図７Ａ】
0006565399.tif 000011
【図７Ｂ】
0006565399.tif 000012