(57)【要約】【課題】歯車材料の加工面への切粉の噛み込みを減少でき、かつ切削温度が低下し、加工精度が高まるとともに工具寿命の延長が図れ、歯車の歯面に発生するカッターマークを除去可能なドライホブ加工装置を提供する。【解決手段】ホブを軸線方向へ向かって微小振動させながら歯車材料の外周部にドライホブ加工するため、ホブ刃の刃面と切粉との間に生じる摩擦力が低減する。これにより、歯車材料の溝面への切粉の噛み込みが減少し、切削温度が低下して加工精度が高まり、工具寿命の延長が図れる。また、微小振動手段の作動により、ホブ刃による歯車材料の切削方向と直交方向にホブが微小振動するため、研削加工における仕上げ効果が高まり、歯車の歯面を平滑化してこの歯面に生じるカッターマークを除去できる。【選択図】図１
2016047570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホブ軸を中心にして回転するホブを歯車材料の外周面に押し当てることにより、該歯車材料の外周面に歯車の歯切りを行うドライホブ加工装置において、
微小振動手段により前記ホブをその軸線方向に微小振動させるドライホブ加工装置。
【請求項２】
前記ホブに加えられた微小振動を安定的に持続させる弾性部材を該ホブに連結した請求項１に記載のドライホブ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ドライホブ加工装置、詳しくはホブを軸線方向に微小振動させながら、この軸線回りに回転するホブを歯車材料の外周面に押し当ててホブ加工を行う切削油を使用しないドライホブ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷および作業者の身体的負担を軽減し、かつ高精度の歯車を低コストで製造するため、切削油を使用しないドライホブ加工が知られている。このドライホブ加工の一種として、従来、ＲＧＣ（Ｒｏｕｎｄ  ｂａｒ  Ｇｅａｒ  Ｃｕｔｔｉｎｇ）加工が開発されている（非特許文献１）。ＲＧＣ加工とは、歯車材料（ブランク）を高周波熱処理による焼き入れで高硬度化し、その後、超高硬度のホブ（以下、超硬ホブ）を用いて、切削油を使用せずに歯車材料を高精度に歯切り加工することで、生産性を高め、加工費の削減および歯車加工時の切り上げ長さを短くするものである。
【０００３】
ＲＧＣ加工では、このように歯車材料が超高硬度品であるため、その工具として超硬ホブが採用されている。しかしながら、超硬ホブのホブ刃は硬くて脆い。そのため、ドライホブ加工の断続切削によって生じる振動により、刃先にチッピング（刃欠け現象）が発生していた。また、ＲＧＣ加工では超硬ホブの切削速度が高いことから、ホブ刃に熱亀裂が生じやすく、かつ切削熱によるホブ軸、歯車材料の温度上昇が大きかった。
そこで、このチッピングを抑制する従前の技術として、例えば特許文献１の「超硬ホブ盤」に開示されたものが知られている。これは、ホブ軸にダンパ装置を装着することでホブ軸の動的な振動特性を改善し、さらにホブ盤のテーブル軸に遊隙除去装置を装着することによって、テーブル軸側の振動低減を図るものである。これらにより、ドライホブ加工時の断続切削によって発生する振動が抑えられ、ホブ刃のチッピングを防止することができる。
【０００４】
また、ドライホブ加工時の発熱対策として、特許文献１にはホブ軸内に冷却空気を通し、かつ歯車材料に冷却空気を吹き付けて、切削熱を下げ、ホブ軸や超硬ホブなどの温度上昇を抑制する技術が記載されている。これにより、超硬ホブの熱亀裂の発生が抑えられ、工具寿命の延長を図ることができる。さらには、機械の熱変形を抑えて安定した加工精度が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】福永圭悟・井上俊二・米倉正隆・櫻木功、高硬度歯車材の直切りドライホブ加工、ＲＧＣ加工、大分工業高等専門学校紀要、第４２号（平成１７年１１月）、Ｐ１〜Ｐ６
【特許文献１】特開平８−２２９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の「超硬ホブ盤」は、このようにホブ軸にダンパ装置を装着し、かつテーブル軸に遊隙除去装置を装着することで、ドライホブ加工の断続切削により生じる振動を抑制し、刃先のチッピングを防止している。
しかしながら、特許文献１に開示されたドライホブ加工は、切削油を使用しない歯切り加工であったため、ホブ刃の刃面には多量の切粉が付着し、ホブ刃の刃面と切粉との間に生じる摩擦力が増大していた。そのため、歯車材料の加工面（溝面、歯面）への切粉の噛み込み量が多くなるとともに、切削温度が上昇していた。その結果、歯車の加工精度が低下し、かつ工具寿命が短くなっていた。また、このドライホブ加工が、多数のホブ刃による歯車材料の外周部の断続的な切削であることから、歯車材料の加工面には、カッターマークと呼ばれる周期的な切削痕が発生していた。このカッターマークは、加工誤差を原因とした痕で、歯車に発生する摩耗、異常音の原因となる。
【０００７】
また、特許文献１の「超硬ホブ盤」には、上述したようにホブ軸内に冷却空気を流通させ、切削熱を低下させる技術が開示されている。しかしながら、超硬ホブ盤には、軸線に沿った流路付きのホブ軸と、この流路に冷却空気を流す冷却装置とが必要となり、装置コストが高騰していた。
さらに、特許文献１には、上述したように歯車材料に冷却空気を吹き付けて切削熱を低下させる技術も開示されている。しかしながら、冷却空気を吹き付けるだけでは歯車材料の十分な温度低下が期待できず、ホブ軸や超硬ホブなどの温度上昇を抑制できなかった。しかも、ドライホブ加工時、歯車材料の外周面には研削による溝が現出し、この溝には多量の切粉が停滞している。そこで、冷却空気の吹き付けを利用し、溝内の切粉を吹き飛ばそうとしても、切粉の溝面への付着力が大きいため、十分な除去効果は得られなかった。
【０００８】
そこで、発明者は鋭意研究の結果、ドライホブ加工を行う際に、回転中のホブを微小振動手段によって軸線方向に微小振動させることに想到した。このようにすれば、ホブ刃の刃面と切粉との間に生じる摩擦力が低減し、その結果、歯車材料の加工面（溝面、歯面）への切粉の噛み込みの減少および切削温度の低下が図れ、これにより、歯車の加工精度が高まりかつ工具寿命の延長が可能となる。また、このホブの微小振動により切削加工の仕上げ効果が高まって、歯車の歯面のカッターマークの平滑化も実現できることを知見し、この発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、この発明は、歯車材料の加工面への切粉の噛み込みを減少でき、かつ切削温度が低下することによって、加工精度が高まるとともに工具寿命の延長が図れ、さらには歯車の歯面に発生するカッターマークを除去できるドライホブ加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、ホブ軸を中心にして回転するホブを歯車材料の外周面に押し当てることにより、該歯車材料の外周面に歯車の歯切りを行うドライホブ加工装置において、微小振動手段により前記ホブをその軸線方向に微小振動させるドライホブ加工装置である。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、ホブを軸線方向へ向かって微小振動させながら歯車材料の外周部にドライホブ（ドライ歯切り）加工を行うため、微小振動による断続加工の効果により、ホブ刃の刃面と切粉との間に生じる摩擦力が低減する。これにより、歯車材料のドライホブ加工された溝面への切粉の噛み込みが減少し、かつ切削温度が低下して加工精度が高まるとともに、工具寿命の延長が図れる。なお、「切粉のかみ込み」は、ホブ刃のすくい面に溶着した切粉が回転して再び歯車材料を切削する際に、この切粉が歯車材料の溝面に巻き込まれることで発生する。
また、微小振動手段の作動により、ホブ刃による歯車材料の切削方向と直交方向にホブが微小振動するため、研削加工に近い仕上げ効果が得られ、歯車の歯面を平滑化してこの歯面に生じるカッターマークを除去することができる。
【００１２】
ここでいうドライホブ加工装置とは、研削油を使用せず、回転中のホブを歯車材料の外周面に押し当てて歯車の歯切りを行うものである。
ホブは、本体となる円筒体の胴部の外周面に、一定ピッチで多数のホブ刃が突設された歯切り専用の工具である。
ホブの種類としては、加工後の歯車の種類（例えば、平歯車、はすば歯車、傘歯車など）に応じて、例えば標準ホブ、トッピングホブ、ウォームホブなどを採用することができる。また、特殊ホブとして、スプロケット用ホブ、スプライン用ホブ、セレーション用ホブ、タイミングプーリ用ホブでもよい。さらには、材質による区分では、一般的なハイスホブを採用してもよいが、ＲＧＣ加工に用いられる超硬ホブの方が、本発明の特有の効果が顕著となる。
【００１３】
「ホブをその軸線方向に微小振動させる」とは、回転する（ドライ）ホブに対し、その回転中心となる回転軸の軸線方向に微細な振動を付与することをいう。
ここでいう微小振動とは、例えば周波数が５００Ｈｚ〜２０ｋＨｚで、振幅が１μｍ〜２０μｍとなる超音波領域を含む振動をいう。
ホブの微小振動の周波数が５００Ｈｚ未満では、ホブ盤本体部品が振動により共振するという不都合が生じる。また、微小振動の周波数が２０ｋＨｚを超えれば、微小振動の振幅が小さくなりホブを押すことが難しくなる。この微小振動の好ましい周波数は、７００Ｈｚ〜１ｋＨｚである。この範囲であれば、ホブ盤本体に殆ど影響を与えず、安定した微小振動を供給することができる。
ホブの微小振動の振幅が１μｍ未満では、ホブ刃が工作物から離脱する振動切削の効果が得られなくなる。また、微小振動の振幅が２０μｍを超えれば、加工面の凹凸が大きくなり、面粗度が悪化する。この微小振動の好ましい振幅は、２μｍ〜５μｍである。この範囲であれば、振動切削の効果により切削温度を低減させつつ、面粗度を悪化させることもない。
微小振動手段としては、例えば、振動ホーンを含む各種の振動発生機を採用することができる。
微小振動手段とホブとの間には、高剛性体からなる振動伝達部材（スピンドルなど）が介在してもよい。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記ホブに加えられた微小振動を安定的に持続させる弾性部材を該ホブに連結した請求項１に記載のドライホブ加工装置である。
「微小振動を安定的に持続させる」とは、ドライホブ加工時において、一定の振動特性（固有振動数、振幅）の振動を継続的にホブに与えることを意味する。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、ホブ加工時、微小振動手段からホブに伝達された微小振動は、弾性部材により微小振動の固有振動数を変えることができる。これにより、最適な周波数・振幅での加工を可能とすることができる。
【００１６】
弾性部材は振動方向に弾性変形可能に設けられている。弾性部材としては、例えば振動方向に弾性変形する皿ばねを採用することができる。複数枚の皿ばねを１枚または複数枚を重ね合わせることでクッション体が構成される。また、その他の弾性部材として、コイルばね、板ばね、空気ばね、強化ゴムなどを採用してもよい。弾性部材は、振動振幅の伝達によりたわみ振動を発生する。弾性部材のサイズ、形状などを適宜変更することで、固有振動数を変化させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、ホブを軸線方向へ向かって微小振動させながら歯車材料の外周部にドライホブ（ドライ歯切り）加工を行うため、微小振動による断続加工の効果によりホブ刃の刃面と切粉との間に生じる摩擦力が低減する。これにより、歯車材料のドライホブ加工された溝面への切粉の噛み込みが減少し、切削温度が低下して加工精度が高まるとともに、工具寿命の延長が図れる。なお、「切粉のかみ込み」は、ホブ刃のすくい面に溶着した切粉が回転して再び歯車材料を切削する際に、これが歯車材料の溝面に巻き込まれることで発生する。
【００１８】
また、微小振動手段の作動により、ホブ刃による歯車材料の切削方向と直交方向にホブが微小振動するため、研削加工における仕上げ効果が高まり、歯車の歯面を平滑化してこの歯面に生じるカッターマークを除去することができる。
これにより、高精度かつ耐摩耗性の高い歯車の製作を行うことができる。その結果、一般的にドライホブ加工後に施される、形削り盤による歯形修正などの後加工が不要となり、高精度の歯車を低コスト、短時間で大量生産することができる。
【００１９】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ホブ加工時、微小振動手段からホブに伝達された微小振動は、弾性部材により微小振動の固有振動数を変えることができる。これにより、最適な周波数・振幅での加工を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施例１に係るドライホブ加工装置の正面図である。
【図２】この発明の実施例１に係るドライホブ加工装置の一部断面図を含む要部拡大側面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るドライホブ加工装置の使用状態を示す要部拡大斜視図である。
【図４】ドライホブ加工中に微小振動の有無を変更したときの歯車の歯面性状を示す要部拡大側面図である。
【図５】（ａ）従来装置による微小振動を伴わないドライホブ加工時に排出された切粉の平面図である。（ｂ）この発明の加工装置による微小振動を伴うドライホブ加工時に排出された切粉の平面図である。
【図６】（ａ）従来装置に係る微小振動を伴わないドライホブ加工により得られた歯車の歯面の歯すじ方向の断面曲線を示すグラフである。（ｂ）この発明に係る加工装置による微小振動を伴うドライホブ加工により得られた歯車の歯面の歯すじ方向の断面曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、ドライホブ加工装置を平歯車のドライホブ加工に適用した例を示す。
【実施例】
【００２２】
図１において、１０はこの発明の実施例１に係るドライホブ加工装置（以下、ホブ加工装置）で、このホブ加工装置１０は、切削油の供給を伴わず、ホブ軸（ホブアーバ）１１を中心にして回転するホブ１２を歯車材料（ブランク）１３の外周面に押し当てることで、歯車の歯切りを行うものである。円柱体である歯車材料１３は、あらかじめ焼き入れによって高硬度化されている。
【００２３】
図１に示すように、ホブ加工装置１０は、装置基台となる平面視して矩形状のベース１４を有している。ベース１４の一側部には、ホブヘッド縦送り機構１５により垂直移動可能なホブサドル１６を有したコラム１７が立設されている。ホブサドル１６には、歯車加工用のホブ１２を水平な軸線回りに回転させるホブ回転部１９が設けられている。
また、ベース１４の他側部には、ホブ回転部１９と対向する位置に、材料回転部２２が配設されている。材料回転部２２は、円柱体である歯車材料１３が取り外し可能に固定された垂直なワークアーバ２０を有し、このワークアーバ２０はサポートアーム２１により両端支持されている。材料回転部２２のワークアーバ２０は、図示していないモータにより駆動するテーブル３８により回転する。
ドライホブ加工時には、ホブ１２と歯車材料１３とがホブ切りの一定の関係を保って、対応するホブ回転部１９および材料回転部２２により回転しながら、ホブヘッド縦送り機構１５によりホブサドル１６と一体的にホブ１２を垂直方向へ送ることによって、歯車材料１３の外周面に歯車の歯が形成される。
【００２４】
次に、図２および図３を参照して、ホブ回転部１９を具体的に説明する。
図２に示すように、このホブ回転部１９は、テーブル前後方向（装置前後方向）に延びて、かつホブサドル１６の前部に固定可能なホブ軸先メタル２５とホブ軸主メタル２４との間に、スピンドル２６を介して着脱自在に連結される前記ホブアーバ１１と、ホブアーバ１１の長さ方向の中間部にキー２７およびキー溝２８を介して着脱自在に固定されるホブ１２と、ホブアーバ１１のホブ軸主メタル２４側の端部に挿通され、かつこの発明の特徴の１つであってホブ１２の微小振動を増幅する３対の皿ばね（弾性部材）２９と、スピンドル２６の大径な先端部に取り付けられたスラストベアリング３０と、ホブアーバ１１が内通され、かつ３対の皿ばね２９とホブ１２との間に配置された第１の円筒スペーサ３１と、ホブアーバ１１が内挿され、かつホブ１２とスラストベアリング３０との間に配置された第２の円筒スペーサ３２と、ホブ軸先メタル２５に形成されたラッパ状のスピンドル装着孔２５ａに嵌入され、かつ丸棒であるスピンドル２６の本体部分が内挿される円錐台状のブッシュ３３とを備えている。
【００２５】
ホブ軸主メタル２４には先細りの連結穴２４ａが形成され、この連結穴２４ａにはホブアーバ１１の先細りの元部１１ａが着脱自在に嵌入される。ホブアーバ１１の元部には、皿ばね２９の当て板となるフランジ１１ｂが一体形成されている。
また、ホブアーバ１１の先端面には、その中心部に、軸線方向に延びる細首部１１ｃが一体形成されている。
皿ばね２９は、加振器３４により発生した微小振動を受け、ホブ１２の軸方向への振動を安定した状態で持続させる。皿ばね２９は、隣接する第１の円筒スペーサ３１による振動振幅の伝達によってたわみ振動を発生する。皿ばね２９の種類または枚数を変化させれば、固有振動数を変化させることができる。
スピンドル２６の大径な先端面の中心部分には、ホブアーバ１１の細首部１１ｃが、軸線回りに回転自在に内挿される挿通穴２６ａが形成されている。
【００２６】
また、ホブ軸先メタル２５のスピンドル装着孔２５ａは、先方向（前方向）に向かって徐々に先細りしている。したがって、ブッシュ３３は、このスピンドル装着孔２５ａに嵌入可能な形状となっている。
ホブ軸主メタル２４に内挿されたホブヘッド回転軸をモータ（図示しない）を用いて回転すると、ホブアーバ１１が回転する。このとき、ホブアーバ１１の回転に伴って、キー２７で連結されたホブ１２、各皿ばね２９、第１の円筒スペーサ３１、第２の円筒スペーサ３２は一体となって連れ回りする。
【００２７】
次に、図２を参照して、前記皿ばね２９とともにこの発明の実施例１の特徴の１つである、ホブ１２を軸線方向に微小振動させる加振器３４（微小振動手段）について説明する。
加振器３４は、ホブ軸先メタル２５より前側の部分に固定され、ホーン３５から微小振動を出力する。ホーン３５の先端は、焼入鋼製の当たり金３６を介して、スピンドル２６の先端面に当接している。
【００２８】
加振器３４は、電わいまたは磁わいなどにより微小振動を発生させる装置である。加振器３４には、ホーン３５の周波数（例えば１ｋＨｚ）と振幅（例えば１２μｍ）とをそれぞれ個別に制御するアンプ３７が電気的に接続されている。
加振器３４を作動させる際には、アンプ３７の摘みを操作し、所定の周波数および所定の振幅でホーン３５を微小振動させる。これにより、当たり金３６、スピンドル２６、スラストベアリング３０、第２の円筒スペーサ３２を順次介して、ホブ１２にこの振動が伝搬される。
このように、ホブ加工装置１０は、スラストベアリング３０よりホブ軸主メタル２４側の部分であるホブアーバ１１、第１円筒スペーサ３１、ホブ１２、第２円筒スペーサ３２および皿ばね２９が回転し、スラストベアリング３０より加振器３４側の部分である、スピンドル２６、当たり金３６、ホーン３５は回転しない構造となっている。
【００２９】
加振器３４により、スピンドル２６に周期的な強制外力を与える。スピンドル２６の微小変位には、皿ばね２９が変形することで確保される。この構造により、スピンドル２６は両端自由に近い状態で微小振動する。このときのスピンドル２６の振動は、下記の数式１の運動方程式によって定まることが数学的にすでに判明している。
【００３０】
【数１】
2016047570.tif 000003
【００３１】
ρはスピンドル２６の密度、Ａはスピンドル２６の断面積、Ｅはスピンドル２６の縦弾性係数、ｘはスピンドル２６の軸方向座標、ｕはスピンドル２６の軸方向変位、ｔは時間である。
境界条件を両端自由とした場合の固有角振動数ωｎは数式２、また固有振動モードは数式３で与えられる。Ｌはスピンドル２６の長さであり、ｎは共振の次元である。
【００３２】
【数２】
2016047570.tif 000004
【００３３】
【数３】
2016047570.tif 000005
【００３４】
数式２で与えられる固有角振動数ωｎを、加振器３４の振動数ｆ＝ω／２πと一致させることで共振が発生し、大振幅の振動が伝達できる。数式２から、共振時のスピンドル２６長さＬを求めることで、振動伝達効率の良いスピンドル２６を設計することができる。スピンドル２６の振幅はアンプ３７により加振器３４を制御することで調整する。
【００３５】
次に、図１を参照して材料回転部２２を説明する。
材料回転部２２は、ベース１４に設置されたテーブル３８と、テーブル３８とサポートアーム２１との間に垂直に掛け渡されたワークアーバ２０とを有しており、ワークアーバ２０はホブ盤のメインモータ（図示しない）により回転する。歯車材料１３は、このワークアーバ２０に円筒スペーサを介して着脱可能に固定される。
ドライホブ加工時、ワークアーバ２０に歯車材料１３を固定した後、メインモータによりワークアーバ２０を回転させることで、歯車材料１３がワークアーバ２０と一体となって連れ回りする。
【００３６】
次に、図１〜図３を参照して、この発明の実施例１に係るドライホブ加工装置１０による平歯車用の歯車材料１３のドライホブ加工方法を説明する。
図１〜図３に示すように、ドライホブ加工時には、メインモータを回転駆動し、垂直な軸線を中心にして、歯車材料１３が固定されたワークアーバ２０を回転させる。この歯車材料１３の回転を継続しながら、ホブ回転機構（ホブヘッド）を回転駆動し、ホブアーバ１１の水平な軸線を中心にして、ホブアーバ１１と一体的にホブ１２を、歯車材料１３より高速度で回転させる。このようなホブ１２と歯車材料１３との一定の関係を保ち、ホブヘッド縦送り機構１５によりホブサドル１６を図３矢印Ｘに示す垂直方向へ低速度で送ることで、歯車材料１３の外周面に歯車の歯が形成される。
【００３７】
このとき、アンプ３７（制御装置）を操作して、加振器３４において、電わいまたは磁わいなどによってホーン３５を所定の周波数および所定の振幅で微小振動させる。ここで発生した微小振動は、ホーン３５の先端から当たり金３６を介してスピンドル２６に伝達され、その後、スラストベアリング３０を介して第２の円筒スペーサ３２に伝達される。これにより、第２の円筒スペーサ３２と接触するホブ１２が軸線回りに回転しながら、軸線方向に向かって、例えば周波数１ｋＨｚ、振幅３０μｍで微小振動する。
【００３８】
このように、ホブ１２を軸線方向へ向かって微小振動させながら歯車材料１３の外周部にドライホブ加工を行うため、ホブ１２刃の刃面と切粉との間に生じる摩擦力が低減する。これにより、切削温度が低下し、歯車材料１３のドライホブ加工された溝面への切粉の噛み込みが減少し、加工精度が高まるとともに、工具寿命の延長が図れる。
また、加振器３４の作動により、歯車材料１３の切削方向と直交方向にホブ１２が微小振動するため、研削加工における仕上げ効果が高まり、歯車の歯面を平滑化してこの歯面に生じるカッターマークを除去することができる。
【００３９】
これにより、高精度かつ耐摩耗性の高い歯車の製作を行うことができる。その結果、一般的にドライホブ加工後に施される、形削り盤による歯形修正などの後加工が不要となり、高精度の歯車を低コスト、短時間で大量生産することができる。
また、ホブ加工時、加振器３４からホブ１２に伝達された微小振動は、皿ばね２９が共鳴して振動することで増幅される。これにより、ホブ１２の安定した振動が持続し、一様な加工面が得られる。
さらに、ホブ１２の微小振動の周波数を例えば２０ｋＨｚ、振幅を３０μｍとしたため、振動による加工面の変化が確認しやすい。
【００４０】
次に、実施例１のドライホブ加工装置を使用し、実際に平歯車をホブ加工したときの試験結果を説明する。
（試験例１）
硬度ＨＲＣ２０の歯車材料（材質Ｓ４５Ｃ）に対して、ドライ環境下で、実施例１のドライホブ加工装置を使用し、本発明の振動ホブ切り加工を行った。
まず、ホブ（モジュール１．７５、歯数１２、ねじれ角１．３９°）を軸方向に振動させて振動ホブ加工を行い、途中からホブの振動を停止して通常のホブ加工を行った。加工条件は、加振器の振動数２０ｋＨｚ、切削速度４０．８ｍ／ｍｉｎ、ホブの送り速度０．５ｍｍ／ｒｅｖ、切りこみ深さ０．３４ｍｍ、コンベンショナルカットである。テストインジケータを用いた測定から、回転していないときのホブの軸方向振幅は約３０μｍであった。
【００４１】
図４は、ホブに振動を与えて加工したとき及び振動を与えずに加工したときの歯車の歯面性状を撮影したものである。図４のうち白くなっている部分は撮影時の光の反射によるものである。ホブが振動している状態（図４右側）と振動していない状態（図４左側）とを比較すると、ホブが振動していない状態では、撮影時に与えられた光による歯車の歯面からの反射が少なく、カッターマークが歯車の歯面に形成されていることが判明した。その一方で、ホブに振動が与えられたときには、撮影時に与えられた光による歯車の歯面からの反射が多く、表面がざらついており、カッターマークが歯車の歯面に形成されていないことが判明した。これらのことから、歯車の歯面の状態が異なっており、ホブ（ホブ刃）の振動が歯面に影響を及ぼすことが明らかとなった。
【００４２】
（試験例２）
高周波焼き入れを行った硬度ＨＲＣ５５の工作物（材質Ｓ４５Ｃ）に対して、ドライ環境下で本発明の振動ホブ切り加工を行った。加工条件は、加振器の振動数、１．０３４ｋＨｚ、ホブの振幅２〜５μｍであり、その他の条件は試験例１と同様である。
【００４３】
図５に、ドライホブ加工時に得られた切粉を撮影したものを示す。図５（ａ）が振動無しの場合、図５（ｂ）が振動有りの場合である。振動有りの場合の切粉は、振動無しの場合に比べて色が白い。通常、黒色の切粉が存在するということは、熱によりその切粉が酸化されたことを意味する。つまり、切粉が白いということは、熱による切粉の酸化が生じにくい、すなわち、切粉には酸化に必要な熱（エネルギー）が与えられていないということである。従って、ホブへの振動の付与により加工温度が低下していると考えられる。これは、軸方向の微小振動によりホブ−歯車材料間の摩擦が減少し、摩擦熱の発生が抑制されたためと考えられる。この結果から、振動により加工温度を低下させることで、切粉の噛み込みによる加工面の悪化防止（加工精度の向上）、ホブ寿命の延長が期待できる。また、歯車材料の加工面には、加工誤差を原因とした周期的な切削痕であるカッターマークも除去することができる。
【００４４】
図６に、加工した歯面の歯すじ方向の断面曲線を示す。図６（ａ）が従来の振動無しの場合、図６（ｂ）が本発明の振動有りの場合である。図６（ａ）の断面曲線には、歯面にカッターマークがあることを示す、１ｍｍ毎の周期的な山が確認できる。図６（ｂ）の振動有りの場合、断面曲線は非周期的であり、カッターマークの周期性は確認できない。この結果から、本発明によりカッターマークの除去が期待できる。これを除去することで、歯車の静音化および性能向上が見込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明の歯切り加工装置は、切削油を使用せず、この軸線回りに回転するホブを歯車材料の外周面に押し当ててホブ加工を行うドライホブ加工技術として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ドライホブ加工装置、
１１  ホブアーバ（ホブ軸）、
１２  ホブ、
１３  歯車材料、
３４  加振器（微小振動手段）、
２９  皿ばね。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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