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JP7600869B2 - Gear Machining Method - Google Patents
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Description

本発明は、歯車加工方法に関する。 The present invention relates to a gear machining method.

歯車の損傷原因の1つに、トロコイド干渉が知られている。トロコイド干渉は、歯車の駆動時の負荷による歯の変形や組付け時の誤差などによって、噛み合い初期において従動歯車の歯先が駆動歯車の歯元に食い込む現象である。このような干渉を回避するために、歯すじ方向(歯幅方向)の全域の歯先に面取りを施すセミトッピングを行うことが知られている。 Trochoidal interference is known to be one of the causes of damage to gears. Trochoidal interference is a phenomenon in which the tips of the teeth of a driven gear bite into the root of the teeth of a driving gear at the beginning of meshing due to deformation of the teeth caused by the load when the gears are driven or errors during assembly. To avoid this type of interference, it is known to perform semi-topping, in which the tips of the teeth in the entire tooth trace direction (tooth width direction) are chamfered.

また、特許文献1には、歯車の歯の噛み合い状態を調整するために、セミトッピングの他に、ギヤスカイビング加工において、次のような歯面の修整を行うことが記載されている。当該歯面の修整としては、例えば、クラウニング修整、バイアス修整、ねじれ角修整、圧力角修整、歯形丸み修整などがある。 Patent Document 1 also describes that in addition to semi-topping, the following tooth surface modifications are performed during gear skiving to adjust the meshing state of the gear teeth. Examples of such tooth surface modifications include crowning modification, bias modification, helix angle modification, pressure angle modification, and tooth profile roundness modification.

特開2021-11011号公報JP 2021-11011 A

セミトッピングを施すと、噛み合いに有効な歯末のたけが減少し、噛み合い率が減少する。そのため、大きなセミトッピングを施すことはできない。セミトッピングを小さくすると、トロコイド干渉を十分に低減することができない。 When semi-topping is applied, the amount of tooth addendum available for meshing is reduced, and the meshing ratio is reduced. For this reason, large semi-topping cannot be applied. If the semi-topping is made small, the trochoidal interference cannot be sufficiently reduced.

また、はすば歯車などのねじれ角を有する歯車においては、噛み合い時に駆動歯車と従動歯車と同時に接触する線は、歯すじ方向に対して傾斜している。従って、歯先の歯すじ方向の全域にセミトッピングが施されることによって、噛み合い初期以外(噛み合い中期、噛み合い後期)においても噛み合い率が低下してしまう。噛み合い率の低下によって、面圧が増大する。 In addition, in gears with a helix angle, such as helical gears, the line where the drive gear and driven gear make contact simultaneously when meshing is inclined relative to the tooth trace direction. Therefore, by applying semi-topping to the entire area of the tooth tip in the tooth trace direction, the meshing ratio decreases even in areas other than the early stage of meshing (middle and late stages of meshing). The decrease in meshing ratio increases the surface pressure.

従って、噛み合い初期におけるトロコイド干渉を回避しつつ、噛み合い初期以外においては噛み合い率を低下させないように、歯面の修整を施すことが求められる。クラウニング修整やバイアス修整などを施しただけでは、噛み合い初期におけるトロコイド干渉を回避しつつ、噛み合い率を向上させることは容易ではない。 Therefore, it is necessary to modify the tooth surface so as to avoid trochoidal interference in the early stages of meshing while not decreasing the contact ratio except in the early stages of meshing. It is not easy to improve the contact ratio while avoiding trochoidal interference in the early stages of meshing simply by applying crowning modification or bias modification.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、噛み合い初期におけるトロコイド干渉を回避しつつ、噛み合い初期以外において噛み合い率を向上させることができる歯車加工方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of this background, and aims to provide a gear cutting method that can improve the meshing ratio at times other than the initial stage of meshing while avoiding trochoid interference at the initial stage of meshing.

本発明の一態様は、
工作物に歯車の歯面を加工する歯車加工方法であって、
基準加工条件に対してバイアス修整を付与したギヤスカイビング加工を施すことにより、歯先かつ歯すじ方向端部、または、歯元かつ歯すじ方向端部の少なくとも1つである歯面角部を、所定歯面形状に対して削り取る加工を行う歯面角部加工工程と、
前記歯面角部加工工程の前工程または後工程に実施され、前記基準加工条件による歯車加工を施すことにより、前記歯面角部以外の部位を前記所定歯面形状に加工する基準歯面加工工程と、
を備える、歯車加工方法にある。
One aspect of the present invention is
A gear machining method for machining a gear tooth surface on a workpiece, comprising the steps of:
a tooth flank corner processing step of performing a gear skiving process with bias modification applied to a reference processing condition to perform a process of cutting off at least one of a tooth flank corner portion, which is a tooth tip and an end portion in a tooth trace direction, or a tooth base and an end portion in a tooth trace direction, with respect to a predetermined tooth flank shape;
a reference tooth flank machining step which is carried out before or after the tooth flank corner machining step, and which machines a portion other than the tooth flank corner into the predetermined tooth flank shape by performing gear machining under the reference machining conditions;
The present invention relates to a gear machining method comprising the steps of:

バイアス修整は、修整前の歯面形状をねじれさせた面形状にする修整方法である。つまり、バイアス修整は、歯すじ方向に進むに従って、圧力角が徐々に変化するように歯形形状を異ならせる修整方法である。従って、バイアス修整を付与して歯面全面を加工した場合には、歯面を構成する4隅のうち一対の角部が相対的に深く削り取られ、残りの一対の角部が相対的に浅く削り取られることになる。 Bias modification is a modification method that changes the tooth flank shape before modification to a twisted surface shape. In other words, bias modification is a modification method that changes the tooth profile shape so that the pressure angle gradually changes as you move in the tooth trace direction. Therefore, when bias modification is applied and the entire tooth flank is machined, one pair of the four corners that make up the tooth flank will be cut off relatively deeply, and the remaining pair of corners will be cut off relatively shallowly.

そこで、歯面角部加工工程において、バイアス修整を付与する加工を行うことで、歯先かつ歯すじ方向端部、または、歯元かつ歯すじ方向端部の少なくとも1つである歯面角部を加工するようにしている。一方、基準歯面加工工程は、基準加工条件により、所定歯面形状の加工を行う。つまり、加工完成後の歯車の歯面において、歯面角部は、歯面角部加工工程において加工された部位であり、歯面角部以外の部位は、基準歯面加工工程において加工された部位である。 Therefore, in the tooth flank angle processing step, a bias modification is applied to process the tooth flank angle, which is at least one of the tooth tip and end in the tooth trace direction, or the tooth base and end in the tooth trace direction. On the other hand, in the reference tooth flank processing step, a specified tooth flank shape is processed according to reference processing conditions. In other words, on the tooth flank of the gear after processing is completed, the tooth flank angle is the part that was processed in the tooth flank angle processing step, and the part other than the tooth flank angle is the part that was processed in the reference tooth flank processing step.

このように、基準加工条件に対してバイアス修整を付与した加工工程、および、基準加工条件による加工工程を含む複数の加工工程を利用している。従って、歯面角部のみを、他の部位に対して深く削り取ることができる。このようにして加工された歯車は、噛み合い初期におけるトロコイド干渉を回避しつつ、噛み合い初期以外において噛み合い率を向上させることができる。 In this way, multiple machining processes are used, including a machining process with bias modification applied to the standard machining conditions, and a machining process under the standard machining conditions. Therefore, only the tooth flank corners can be machined deeper than other parts. Gears machined in this way can improve the meshing ratio except at the beginning of meshing while avoiding trochoid interference at the beginning of meshing.

歯車加工装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a gear machining device. X-Z平面において工作物の回転軸線に直交する方向から、工作物および工具を見た図である。工具を示す破線は、工作物に歯車加工を施した後の位置を示す。1 is a view of the workpiece and tool viewed from a direction perpendicular to the rotation axis of the workpiece in the XZ plane, with the dashed line showing the tool indicating the position after gear machining has been performed on the workpiece. Y方向から、工作物および工具を見た図である。工具を示す破線は、工作物に歯車加工を施した後の位置を示す。1 is a view of the workpiece and the tool as viewed from the Y direction, and the dashed line showing the tool indicates the position after gear machining has been performed on the workpiece. 駆動歯車と従動歯車の噛み合い部分であって、トロコイド干渉が発生する部位を示す。This shows the meshing portion between the drive gear and the driven gear where trochoid interference occurs. ねじれ角を有する歯車において、従動歯車の歯を示し、噛み合い時に駆動歯車に同時に接触する線を破線にて示し、白抜き矢印は噛み合いの進行に伴う接触線の移動方向を示す。In a gear having a helix angle, the teeth of the driven gear are shown, and the line that simultaneously contacts the drive gear during meshing is shown by a dashed line, and the white arrow indicates the direction of movement of the contact line as meshing progresses. 圧力角を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a pressure angle. バイアス修整を説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating bias correction. 歯車の所定歯面形状を、縦軸H0における歯形方向(半径方向)と歯すじ方向(歯幅方向)との平面にて表す座標系であって、縦軸を所定歯面形状からのずれ量(修整量)で表した置換座標系を示す。This is a coordinate system that represents the specified tooth flank shape of a gear on a plane of the tooth profile direction (radial direction) and the tooth trace direction (tooth width direction) on the vertical axis H0, and shows a permuted coordinate system in which the vertical axis represents the amount of deviation (modification amount) from the specified tooth flank shape. 従動歯車の1つの歯の目標形状を示す。1 shows the target shape of one tooth of the driven gear. 従動歯車の1つの歯の目標形状を置換座標系にて表した図を示す。1 shows a diagram of a target shape of one tooth of a driven gear expressed in a permuted coordinate system. 図10に示す置換座標系を180°反転させた図であって、修整対象である歯面角部を手前側に示した図である。FIG. 11 is a diagram in which the permuted coordinate system shown in FIG. 10 is flipped 180°, and shows the tooth flank angle portion to be modified on the near side. 歯車加工方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a gear machining method. 置換座標系において、仕上加工工程の2サイクル前における基準荒加工工程を終了した歯面形状を示す。In a permuted coordinate system, the tooth flank shape after the reference rough machining process two cycles before the finish machining process is shown. 置換座標系において、仕上加工工程の1サイクル前における修整荒加工工程を終了した歯面形状を示す。In a permuted coordinate system, the tooth flank shape after the rough machining process one cycle before the finish machining process is shown. 修整荒加工工程を終了した歯面形状を、置換座標系の歯形方向(半径方向)から見た図である。斜線は、手前側に見える面を示す。This is a view of the tooth flank shape after the rough modification process, as viewed from the tooth profile direction (radial direction) of a permuted coordinate system. The oblique lines indicate the surface that is visible on the near side. 修整荒加工工程を終了した歯面形状を、置換座標系の歯すじ方向(歯幅方向)から見た図である。斜線は、手前側に見える面を示す。This is a diagram showing the tooth flank shape after the rough modification process, as viewed from the tooth trace direction (tooth width direction) of a permuted coordinate system. The oblique lines indicate the surface that is visible on the near side. 置換座標系において、仕上加工工程を終了した歯面形状を示す。The tooth flank shape after the finishing process is shown in a permuted coordinate system. 仕上加工工程を終了した歯面形状を、置換座標系の歯形方向(半径方向)から見た図である。斜線は、手前側に見える面を示す。This is a view of the tooth flank shape after the finishing process, as viewed from the tooth profile direction (radial direction) of a permuted coordinate system. The oblique lines indicate the surface that is visible on the near side. 仕上加工工程を終了した歯面形状を、置換座標系の歯すじ方向(歯幅方向)から見た図である。斜線は、手前側に見える面を示す。This is a diagram showing the tooth flank shape after the finish machining process, as viewed from the tooth trace direction (tooth width direction) of a permuted coordinate system. The oblique lines indicate the surface that is visible on the near side. 置換座標系において、修整荒加工工程における加工条件を決定するための計算上の説明図を示す。1 shows a calculation diagram for determining machining conditions in a rough machining process in a permuted coordinate system. 歯車加工方法の他の例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing another example of a gear machining method. 駆動歯車の1つの歯の目標形状を示す。1 shows the target shape of one tooth of the drive gear. 駆動歯車の1つの歯の目標形状を置換座標系にて表した図を示す。1 shows a diagram of the target shape of one tooth of a drive gear in a permuted coordinate system.

(1.歯車加工装置1の構成)
歯車加工装置1について図1を参照して説明する。歯車加工装置1は、ギヤスカイビングカッタTと工作物Wと回転させながら相対移動させることにより、ギヤスカイビングカッタTによって工作物Wに歯形を創成加工する装置である。
(1. Configuration of gear machining device 1)
The gear machining device 1 will be described with reference to Fig. 1. The gear machining device 1 is a device that generates a tooth profile on the workpiece W by using the gear skiving cutter T by moving the gear skiving cutter T and the workpiece W relatively while rotating them.

本形態においては、歯車加工装置1は、汎用的な工作機械、例えば、マシニングセンタを適用する。マシニングセンタは、工具交換可能に構成されており、装着された工具に応じた加工が可能である。例えば、交換可能な歯車加工工具としては、ギヤスカイビングカッタTの他に、ホブカッタ、シェーパカッタなどである。ホブカッタやシェーパカッタに交換することで、歯車加工装置1は、ホブ加工やシェーパ加工により工作物Wに歯形を加工する装置となる。 In this embodiment, the gear machining device 1 is a general-purpose machine tool, for example, a machining center. The machining center is configured to be tool-replaceable, and can perform machining according to the attached tool. For example, in addition to the gear skiving cutter T, replaceable gear machining tools include a hob cutter and a shaper cutter. By replacing with a hob cutter or a shaper cutter, the gear machining device 1 becomes a device that processes a tooth profile on the workpiece W by hobbing or shaping.

また、歯車加工以外の交換可能な工具としては、例えば、エンドミル、フライス工具、ドリル、旋削工具、ねじ切り工具、研削工具などである。なお、図1においては、工具交換装置および工具を保管する工具マガジンは図示しない。 In addition, examples of replaceable tools other than those for gear cutting include end mills, milling tools, drills, turning tools, threading tools, grinding tools, etc. Note that the tool exchange device and the tool magazine for storing tools are not shown in FIG. 1.

また、本形態においては、歯車加工装置1としてのマシニングセンタは、横形マシニングセンタを基本構成とする。ただし、歯車加工装置1は、立形マシニングセンタなど、他の構成を適用することもできる。 In this embodiment, the machining center serving as the gear machining device 1 is basically a horizontal machining center. However, the gear machining device 1 can also be configured in other ways, such as a vertical machining center.

図1に示すように、歯車加工装置1は、例えば、相互に直交する3つの直進軸(X軸、Y軸、Z軸)を駆動軸として有する。ここで、ギヤスカイビングカッタTの回転軸線(工具主軸の回転軸線に等しい)の方向をZ軸方向と定義し、Z軸方向に直交する2軸をX軸およびY軸と定義する。図1においては、水平方向をX軸方向とし、鉛直方向をY軸方向とする。 As shown in FIG. 1, the gear machining device 1 has, for example, three mutually orthogonal linear axes (X-axis, Y-axis, Z-axis) as drive axes. Here, the direction of the rotation axis of the gear skiving cutter T (equal to the rotation axis of the tool spindle) is defined as the Z-axis direction, and the two axes perpendicular to the Z-axis direction are defined as the X-axis and Y-axis. In FIG. 1, the horizontal direction is the X-axis direction, and the vertical direction is the Y-axis direction.

さらに、歯車加工装置1は、ギヤスカイビングカッタTと工作物Wとの相対姿勢を変更するための1つの回転軸(B軸)を駆動軸として有する。本形態において、B軸は、Y軸方向を回転中心とする回転軸である。また、歯車加工装置1は、ギヤスカイビングカッタTを回転するための回転軸としてのCt軸、および、工作物Wを回転するための回転軸としてのCw軸を有する。 The gear processing device 1 further has one rotation axis (B axis) as a drive axis for changing the relative position between the gear skiving cutter T and the workpiece W. In this embodiment, the B axis is a rotation axis whose center of rotation is the Y axis direction. The gear processing device 1 also has a Ct axis as a rotation axis for rotating the gear skiving cutter T, and a Cw axis as a rotation axis for rotating the workpiece W.

歯車加工装置1において、ギヤスカイビングカッタTと工作物Wを相対移動させる構成は、適宜選択可能である。例えば、歯車加工装置1は、B軸に代えて、X軸方向を回転中心とするA軸を有する構成としても良い。以下においては、歯車加工装置1は、ギヤスカイビングカッタTをY軸方向およびZ軸方向に直動可能とし、工作物WをX軸方向に直動可能とし、さらに工作物WをB軸に回転可能とする場合を例にあげる。 In the gear processing device 1, the configuration for moving the gear skiving cutter T and the workpiece W relative to each other can be selected as appropriate. For example, the gear processing device 1 may be configured to have an A-axis with the X-axis direction as the center of rotation instead of the B-axis. In the following, an example is given of the gear processing device 1 in which the gear skiving cutter T can move linearly in the Y-axis and Z-axis directions, the workpiece W can move linearly in the X-axis direction, and the workpiece W can rotate about the B-axis.

歯車加工装置1は、ベッド10、工作物保持装置20、工具保持装置30および制御装置40を備える。ベッド10は、設置面上に設置され、工作物保持装置20の形状、工具保持装置30の形状、および、これらの移動機構に応じた形状に形成される。本形態においては、ベッド10は、例えば、矩形状とする。ベッド10の上面には、X軸ガイドレール11およびZ軸ガイドレール12が形成されている。 The gear machining device 1 comprises a bed 10, a workpiece holding device 20, a tool holding device 30, and a control device 40. The bed 10 is installed on an installation surface and formed into a shape corresponding to the shape of the workpiece holding device 20, the shape of the tool holding device 30, and the movement mechanisms thereof. In this embodiment, the bed 10 is, for example, rectangular. An X-axis guide rail 11 and a Z-axis guide rail 12 are formed on the upper surface of the bed 10.

工作物保持装置20は、工作物Wをベッド10に対して、X軸方向に直動し、B軸に回転可能とし、Cw軸に回転可能とする。工作物保持装置20は、X軸移動テーブル21、B軸回転テーブル22、工作物主軸装置23を主に備える。 The workpiece holding device 20 allows the workpiece W to move linearly in the X-axis direction relative to the bed 10, and to rotate about the B-axis and Cw-axis. The workpiece holding device 20 mainly comprises an X-axis moving table 21, a B-axis rotating table 22, and a workpiece spindle device 23.

X軸移動テーブル21は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、ベッド10のX軸ガイドレール11に案内されながらX軸方向へ移動する。B軸回転テーブル22は、X軸移動テーブル21の上面に設置され、X軸移動テーブル21と一体的にX軸方向へ移動する。また、B軸回転テーブル22は、X軸移動テーブル21に対してB軸に回転可能に設けられる。B軸回転テーブル22には、図示しない回転モータが収納され、B軸回転テーブル22は、回転モータを駆動することでB軸に回転可能となる。 The X-axis moving table 21 is driven by a driving device such as a linear motor or a ball screw mechanism (not shown) and moves in the X-axis direction while being guided by the X-axis guide rail 11 of the bed 10. The B-axis rotating table 22 is placed on the upper surface of the X-axis moving table 21 and moves in the X-axis direction together with the X-axis moving table 21. The B-axis rotating table 22 is also provided so as to be rotatable on the B-axis relative to the X-axis moving table 21. A rotating motor (not shown) is housed in the B-axis rotating table 22, and the B-axis rotating table 22 can be rotated on the B-axis by driving the rotating motor.

工作物主軸装置23は、B軸回転テーブル22に設けられ、B軸回転テーブル22と一体的にB軸回転する。工作物主軸装置23は、工作物Wを支持する。工作物主軸装置23には、図示しない回転モータが収納され、工作物主軸装置23は、回転モータの駆動により工作物WをCw軸に回転可能とする。このようにして、工作物保持装置20は、工作物Wを、ベッド10に対して、X軸方向へ移動可能とし、B軸に回転およびCw軸に回転可能とする。 The workpiece spindle device 23 is provided on the B-axis rotating table 22 and rotates about the B-axis together with the B-axis rotating table 22. The workpiece spindle device 23 supports the workpiece W. A rotary motor (not shown) is housed in the workpiece spindle device 23, and the workpiece spindle device 23 can rotate the workpiece W about the Cw axis by driving the rotary motor. In this way, the workpiece holding device 20 can move the workpiece W in the X-axis direction relative to the bed 10 and rotate it about the B axis and the Cw axis.

工具保持装置30は、コラム31、サドル32、工具主軸装置3を主に備える。コラム31は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、ベッド10のZ軸ガイドレール12に案内されながらZ軸方向へ移動する。コラム31の上下方向に延びる面(図1の左面)には、Y軸ガイドレール31aが形成されている。サドル32は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、コラム31のY軸ガイドレール31aに案内されながらY軸方向へ移動する。 The tool holding device 30 mainly comprises a column 31, a saddle 32, and a tool spindle device 3. The column 31 is driven by a driving device such as a linear motor or a ball screw mechanism (not shown) and moves in the Z-axis direction while being guided by the Z-axis guide rail 12 of the bed 10. A Y-axis guide rail 31a is formed on the surface (left surface in FIG. 1) that extends in the vertical direction of the column 31. The saddle 32 is driven by a driving device such as a linear motor or a ball screw mechanism (not shown) and moves in the Y-axis direction while being guided by the Y-axis guide rail 31a of the column 31.

工具主軸装置33は、サドル32に設けられると共に、サドル32と一体的にY軸方向へ移動する。工具主軸装置33は、ギヤスカイビングカッタTを支持する。工具主軸装置33には、図示しない回転モータが収納され、工具主軸装置33は、回転モータの駆動によりギヤスカイビングカッタTをCt軸に回転可能とする。このようにして、工具保持装置30は、ギヤスカイビングカッタTを、ベッド10に対して、Y軸方向およびZ軸方向に移動可能とし、かつ、Ct軸に回転可能に保持する。 The tool spindle device 33 is mounted on the saddle 32 and moves integrally with the saddle 32 in the Y-axis direction. The tool spindle device 33 supports the gear skiving cutter T. A rotary motor (not shown) is housed in the tool spindle device 33, and the tool spindle device 33 is capable of rotating the gear skiving cutter T on the Ct axis by driving the rotary motor. In this way, the tool holding device 30 holds the gear skiving cutter T so that it can move in the Y-axis and Z-axis directions relative to the bed 10 and can rotate on the Ct axis.

制御装置40は、演算装置および記憶装置を備えており、加工プログラムを実行することにより、各駆動装置を制御する。 The control device 40 is equipped with a calculation device and a storage device, and controls each drive device by executing the machining program.

(2.ギヤスカイビング加工の説明)
ギヤスカイビングカッタTにより、工作物Wに歯形を創成加工する際の状態について、図2および図3を参照して説明する。
(2. Explanation of gear skiving)
The state in which a tooth profile is generated on a workpiece W by the gear skiving cutter T will be described with reference to Figs. 2 and 3.

ギヤスカイビング加工は、ギヤスカイビングカッタTの回転軸線Atを工作物Wの回転軸線Awに平行な軸線に対して交差角θを有する状態にする。また、ギヤスカイビングカッタTの回転軸線Atと工作物Wの回転軸線Awは、X-Z平面に対して平行である。ギヤスカイビングカッタTの回転軸線Atと工作物Wの回転軸線Awの中心間距離、すなわちY軸方向の距離をDa(以下、「軸間距離」と称する)とする。 In gear skiving, the rotation axis At of the gear skiving cutter T is set at an intersection angle θ with an axis parallel to the rotation axis Aw of the workpiece W. The rotation axis At of the gear skiving cutter T and the rotation axis Aw of the workpiece W are also parallel to the X-Z plane. The center-to-center distance between the rotation axis At of the gear skiving cutter T and the rotation axis Aw of the workpiece W, i.e., the distance in the Y-axis direction, is Da (hereinafter referred to as the "axis distance").

工作物Wを回転軸線Aw回り(Cw軸)に回転し、かつ、ギヤスカイビングカッタTを回転軸線At回り(Ct軸)に回転する。工作物Wの回転とギヤスカイビングカッタTの回転とを同期させながら、ギヤスカイビングカッタTを工作物Wに対して工作物Wの回転軸線Awの方向に相対移動させることで、工作物Wに歯車の歯形が創成加工される。ギヤスカイビング加工においては、工作物Wが1回転する間に、工作物Wの各歯溝の部分が、ギヤスカイビングカッタTによって1回だけ加工される。 The workpiece W is rotated around the rotation axis Aw (Cw axis), and the gear skiving cutter T is rotated around the rotation axis At (Ct axis). The gear skiving cutter T is moved relative to the workpiece W in the direction of the rotation axis Aw of the workpiece W while synchronizing the rotation of the workpiece W and the gear skiving cutter T, thereby generating a gear tooth profile on the workpiece W. In gear skiving, each tooth groove portion of the workpiece W is machined only once by the gear skiving cutter T while the workpiece W rotates once.

(3.トロコイド干渉の説明)
トロコイド干渉について図4を参照して説明する。図4に示すように、駆動歯車G1と従動歯車G2とは、噛み合った状態で動力伝達されている。駆動歯車G1と従動歯車G2との噛み合い初期において、Pa部分において、従動歯車G2の歯先が、駆動歯車の歯元に食い込む。この現象がトロコイド干渉である。
(3. Explanation of Trochoidal Interference)
Trochoidal interference will be described with reference to Fig. 4. As shown in Fig. 4, the driving gear G1 and the driven gear G2 are in mesh with each other to transmit power. At the beginning of the meshing between the driving gear G1 and the driven gear G2, the tip of the driven gear G2 bites into the root of the driving gear at the portion Pa. This phenomenon is called trochoidal interference.

また、図5を参照して、駆動歯車G1および従動歯車G2がねじれ角を有する歯車である場合に、従動歯車G2の歯面において、駆動歯車G1との接触線の時間変化について説明する。図5の破線にて示すように、従動歯車G2の歯面において、駆動歯車G1との接触線(噛み合い線)は、歯すじ方向に対して傾斜している。詳細には、最初に、従動歯車G2の歯面における歯先かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部Dが噛み合い、歯元かつ歯すじ方向他方端部である歯面角部Bに向かって、接触線(噛み合い線)が移動する。 Also, referring to Figure 5, we will explain the change over time in the contact line between the drive gear G1 and the tooth flank of the driven gear G2 when the drive gear G1 and the driven gear G2 are gears with a helix angle. As shown by the dashed line in Figure 5, the contact line (meshing line) between the drive gear G1 and the tooth flank of the driven gear G2 is inclined with respect to the tooth trace direction. In detail, first, the tooth flank corner D, which is the tooth tip and one end in the tooth trace direction on the tooth flank of the driven gear G2, meshes, and then the contact line (meshing line) moves toward the tooth flank corner B, which is the tooth base and the other end in the tooth trace direction.

つまり、ねじれ角を有する歯車において、トロコイド干渉は、従動歯車G2における歯面角部Dにおいて生じ得る。駆動歯車G1においては、従動歯車G2の歯面角部Dに対応する部位であって、歯元かつ歯すじ方向端部である歯面角部(図示せず)にて生じ得る。ねじれ角を有する歯車は、例えば、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車などである。 In other words, in gears with a helix angle, trochoid interference can occur at tooth flank corner D of driven gear G2. In drive gear G1, it can occur at a tooth flank corner (not shown) that corresponds to tooth flank corner D of driven gear G2 and is the tooth root and end in the tooth trace direction. Gears with a helix angle include, for example, helical gears, double helical gears, and spiral bevel gears.

(4.歯面修整方法)
圧力角について、図6を参照して説明する。圧力角δとは、歯車Gの歯面上のある点を通る半径線と歯形の接線とがなす角である。図6においては、歯面がインボリュート歯面であって、圧力角δは、インボリュート歯面の基準ピッチ点における圧力角を示す。歯面修整方法の1つとしての圧力角修整は、圧力角δを修整する方法である。例えば、圧力角修整は、歯車Gにおける歯すじ方向中央部における圧力角δの修整を意味する。
(4. Tooth Surface Modification Method)
The pressure angle will be described with reference to Fig. 6. The pressure angle δ is the angle between a radial line passing through a certain point on the tooth flank of a gear G and a tangent to the tooth profile. In Fig. 6, the tooth flank is an involute tooth flank, and the pressure angle δ indicates the pressure angle at a reference pitch point of the involute tooth flank. Pressure angle modification, which is one of the tooth flank modification methods, is a method of modifying the pressure angle δ. For example, pressure angle modification means modification of the pressure angle δ at the center of the tooth trace direction of the gear G.

歯面修整方法の1つとして、バイアス修整について図7を参照して説明する。バイアス修整とは、歯すじ方向に圧力角を連続的に変化させ、歯面にねじれを持たせることである。例えば、図7の左手前面である歯すじ方向他方端部(歯幅方向他方端部)において、歯先における歯面角部Aは、歯面外側(図7の右側)に移動するのに対して、歯元における歯面角部Bは、歯面内側(図7の左側)に移動するように、圧力角が修整される。一方、図7の右奥側面である歯すじ方向一方端部(歯幅方向一方端部)において、歯先における歯面角部Dは、歯面内側(図7の左側)に移動するのに対して、歯元における歯面角部Cは、歯面外側(図7の右側)に移動するように、圧力角が修整される。 As one of the tooth surface modification methods, bias modification will be described with reference to FIG. 7. Bias modification is a method of continuously changing the pressure angle in the tooth trace direction to give the tooth surface a twist. For example, at the other end in the tooth trace direction (other end in the tooth width direction) which is the left front side of FIG. 7, the tooth surface angle A at the tooth tip is moved to the outside of the tooth surface (right side of FIG. 7), while the tooth surface angle B at the tooth base is moved to the inside of the tooth surface (left side of FIG. 7), so the pressure angle is modified. On the other hand, at one end in the tooth trace direction (one end in the tooth width direction) which is the right rear side of FIG. 7, the tooth surface angle D at the tooth tip is moved to the inside of the tooth surface (left side of FIG. 7), while the tooth surface angle C at the tooth base is moved to the outside of the tooth surface (right side of FIG. 7).

図7において、バイアス修整において連続的に変化する圧力角の修整量が0となる部位は、歯すじ方向中央部としている。ただし、バイアス修整において連続的に変化する圧力角の修整量が0となる部位は、歯すじ方向中央部からずれた位置にすることもできる。 In Figure 7, the portion where the modification amount of the pressure angle, which changes continuously in bias modification, is 0 is the center in the tooth trace direction. However, the portion where the modification amount of the pressure angle, which changes continuously in bias modification, is 0 can also be located at a position shifted from the center in the tooth trace direction.

例えば、歯すじ方向中央部における圧力角δの修整量を0とした場合には、歯すじ方向一方端における圧力角の修整量と、歯すじ方向他方端における圧力角の修整量とは、正負逆となり、絶対値が一致する。ただし、歯すじ方向中央部における圧力角δの修整量を付与した場合には、歯すじ方向一方端における圧力角の修整量と、歯すじ方向他方端における圧力角の修整量とは、正負逆となるが、絶対値は一致しない。 For example, if the modification amount of the pressure angle δ at the center of the tooth trace direction is set to 0, the modification amount of the pressure angle at one end of the tooth trace direction and the modification amount of the pressure angle at the other end of the tooth trace direction will be positive and negative, but the absolute values will be the same. However, if a modification amount of the pressure angle δ is applied to the center of the tooth trace direction, the modification amount of the pressure angle at one end of the tooth trace direction and the modification amount of the pressure angle at the other end of the tooth trace direction will be positive and negative, but the absolute values will not be the same.

バイアス修整および圧力角修整は、交差角θ、軸間距離Da、X軸方向の位置、ギヤスカイビングカッタTの回転軸Ct、工作物Wの回転軸Cwなどを変更することにより実現できる。例えば、特開2021-11011号公報などにより公知の技術である。なお、バイアス修整および圧力角修整以外の歯面修整方法、例えばクラウニング修整などについても、同様である。 Bias modification and pressure angle modification can be achieved by changing the intersecting angle θ, the axis distance Da, the position in the X-axis direction, the rotation axis Ct of the gear skiving cutter T, the rotation axis Cw of the workpiece W, etc. This is a well-known technology, for example, from JP 2021-11011 A. The same applies to tooth surface modification methods other than bias modification and pressure angle modification, such as crowning modification.

(5.置換座標系の説明)
歯車の歯面形状を容易に把握するための座標系としての置換座標系について、図8を参照して説明する。図8の左側に示すように、歯車Gの所定歯面形状は、例えば、インボリュート歯面形状や、インボリュート歯面にクラウニングなどの修整処理を付与した形状などである。インボリュート歯面形状などの所定歯面形状は、三次元曲面であるため、歯面修整量を視覚的に把握することができない。
(5. Explanation of Permuted Coordinate System)
A permuted coordinate system as a coordinate system for easily grasping the tooth flank shape of a gear will be described with reference to Fig. 8. As shown on the left side of Fig. 8, the predetermined tooth flank shape of a gear G is, for example, an involute tooth flank shape or a shape obtained by applying a modification process such as crowning to an involute tooth flank. Since the predetermined tooth flank shape such as an involute tooth flank shape is a three-dimensional curved surface, it is not possible to visually grasp the amount of tooth flank modification.

そこで、歯車Gの歯面形状、特に、歯面修整量を視覚的に把握するために、図8の右側に示すような置換座標系を用いる。置換座標系は、歯車Gの所定歯面形状を、縦軸の基準値H0における歯形方向(半径方向)と歯すじ方向(歯幅方向)との平面にて表す座標系である。置換座標系における縦軸は、所定歯面形状からのずれ量(修整量)を示す。基準値H0よりも大きな値は、浅くなる方向のずれ値を示し、基準値H0よりも小さな値は、深くなる方向のずれ値を示す。歯車Gの歯面が所定歯面形状である場合において、図8の左側に示す歯面における4つの歯面角部A,B,C,Dは、図8の右側に示すように、縦軸が基準値H0となる平面上の長方形の各角部に位置する。 Therefore, in order to visually grasp the tooth flank shape of the gear G, particularly the amount of tooth flank modification, a permuted coordinate system as shown on the right side of FIG. 8 is used. The permuted coordinate system is a coordinate system that represents the specified tooth flank shape of the gear G on a plane of the tooth profile direction (radial direction) and the tooth trace direction (tooth width direction) at the reference value H0 on the vertical axis. The vertical axis in the permuted coordinate system indicates the deviation amount (modification amount) from the specified tooth flank shape. A value larger than the reference value H0 indicates a deviation value in the shallower direction, and a value smaller than the reference value H0 indicates a deviation value in the deeper direction. When the tooth flank of the gear G has a specified tooth flank shape, the four tooth flank corners A, B, C, and D on the tooth flank shown on the left side of FIG. 8 are located at the corners of a rectangle on a plane whose vertical axis is the reference value H0, as shown on the right side of FIG. 8.

(6.従動歯車G2の目標歯面形状)
従動歯車G2の目標歯面形状について、図9~図11を参照して説明する。図9は、従動歯車G2の目標歯面形状を、実際の三次元座標系にて表しており、図10および図11は、従動歯車G2の歯面を置換座標系にて表している。
(6. Target Tooth Flank Shape of Driven Gear G2)
The target tooth flank shape of the driven gear G2 will be described with reference to Fig. 9 to Fig. 11. Fig. 9 shows the target tooth flank shape of the driven gear G2 in an actual three-dimensional coordinate system, and Fig. 10 and Fig. 11 show the tooth flank of the driven gear G2 in a permuted coordinate system.

従動歯車G2の目標歯面形状は、上述したトロコイド干渉を低減するための形状である。具体的には、図9に示すように、従動歯車G2の目標歯面形状は、歯先かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部Dが削り取られた形状であって、歯面角部D以外の部位が所定歯面形状にて表される形状である。 The target tooth flank shape of the driven gear G2 is a shape for reducing the above-mentioned trochoid interference. Specifically, as shown in FIG. 9, the target tooth flank shape of the driven gear G2 is a shape in which the tooth flank corner D, which is the tooth tip and one end in the tooth trace direction, is cut away, and the area other than the tooth flank corner D is expressed by a specified tooth flank shape.

例えば、所定歯面形状をインボリュート形状とする場合、歯面角部D以外の部位は、インボリュート形状に形成されている。一方、歯面角部Dは、所定歯面形状であるインボリュート形状に対して削り取られている。つまり、歯面角部Dのみが、所定歯面形状に対して、面取り加工が施された形状に形成されている。図9に示すように、歯面角部Dは、三角形状をなしている。なお、歯面角部Dは、平面ではなく、僅かに凸状に湾曲した曲面である。 For example, if the specified tooth flank shape is an involute shape, the portions other than the tooth flank corner D are formed in an involute shape. On the other hand, the tooth flank corner D is cut away from the involute shape, which is the specified tooth flank shape. In other words, only the tooth flank corner D is formed into a shape that has been chamfered from the specified tooth flank shape. As shown in Figure 9, the tooth flank corner D is triangular. Note that the tooth flank corner D is not a flat surface, but rather a curved surface that is slightly convex.

ここで、所定歯面形状は、インボリュート形状に限られるものではなく、インボリュート形状に所定の歯面修整が付与された形状とすることもできる。例えば、所定歯面形状は、インボリュート形状に、クラウニングなどの歯面修整が付与された形状などとすることができる。 Here, the specified tooth flank shape is not limited to an involute shape, but can also be a shape in which a specified tooth flank modification has been applied to an involute shape. For example, the specified tooth flank shape can be a shape in which a tooth flank modification such as crowning has been applied to an involute shape.

図10および図11に示すように、置換座標系においては、歯面角部D以外の部位は、所定歯面形状であるため、縦軸が基準値H0となる平面にて表される。つまり、歯面角部D以外の部位は、それぞれの歯面角部A,B,Cに対応する角点A0,B0,C0を通る平面状に形成されている。 As shown in Figures 10 and 11, in the permuted coordinate system, the areas other than tooth flank corner D are represented by a plane whose vertical axis is the reference value H0, since they have a predetermined tooth flank shape. In other words, the areas other than tooth flank corner D are formed on a plane that passes through corner points A0, B0, and C0 corresponding to the tooth flank corners A, B, and C, respectively.

歯面角部Dは、所定歯面形状に対して面取りのように削り取られた形状である。従って、歯面角部Dは、縦軸が基準値H0よりも小さな値を示す。歯面角部Dの角点D1は、縦軸の値が最も小さな値を示す。図10および図11に示すように、歯面角部Dは、三角形の輪郭を有する形状をなし、僅かに湾曲した曲面にて示される。なお、図10においては、歯面角部Dが奥側に位置するため、図11は、歯面角部Dが手前側に位置するように回転させた置換座標系にて表している。 The tooth flank corner D has a shape that is cut away like a chamfer from the specified tooth flank shape. Therefore, the vertical axis of the tooth flank corner D indicates a value smaller than the reference value H0. The corner point D1 of the tooth flank corner D indicates the smallest value on the vertical axis. As shown in Figures 10 and 11, the tooth flank corner D has a shape with a triangular outline and is shown as a slightly curved surface. Note that since the tooth flank corner D is located at the back in Figure 10, Figure 11 is shown in a permuted coordinate system rotated so that the tooth flank corner D is located at the front.

(7.歯車加工方法)
ギヤスカイビング加工により、工作物Wに歯車Gの歯面を加工する歯車加工方法について、図12~図19を参照して説明する。ここでは、従動歯車G2の歯面を加工する場合について説明する。
(7. Gear Machining Method)
A gear machining method for machining the tooth surface of a gear G on a workpiece W by gear skiving will be described with reference to Fig. 12 to Fig. 19. Here, the case of machining the tooth surface of a driven gear G2 will be described.

歯車加工方法は、歯車加工装置1を構成する制御装置40(図1に示す)が加工プログラムを実行することにより、歯車加工装置1を構成する各駆動装置が動作することで行われる。また、本形態においては、工作物Wの素材形状から従動歯車G2の仕上歯面までの切込みを複数回に分けて加工する。 The gear machining method is performed by the control device 40 (shown in FIG. 1) constituting the gear machining device 1 executing a machining program, which causes each drive device constituting the gear machining device 1 to operate. In this embodiment, the cutting from the material shape of the workpiece W to the finishing tooth surface of the driven gear G2 is performed in multiple steps.

まず、制御装置40は、基準加工条件によるギヤスカイビング加工を施す基準荒加工工程ST1を実施する。基準加工条件とは、歯車Gの歯面を所定の基準荒歯面形状に加工する加工条件である。所定の基準荒歯面形状は、例えば、インボリュート形状などである。つまり、基準荒加工工程ST1にて、歯面の全面に対して荒加工を施されることにより、歯面が所定の基準荒歯面形状、例えば、インボリュート形状に加工される。 First, the control device 40 performs a standard rough machining process ST1 in which gear skiving is performed under standard machining conditions. The standard machining conditions are machining conditions for machining the tooth flank of the gear G into a predetermined standard rough tooth flank shape. The predetermined standard rough tooth flank shape is, for example, an involute shape. In other words, in the standard rough machining process ST1, rough machining is performed on the entire tooth flank, so that the tooth flank is machined into a predetermined standard rough tooth flank shape, for example, an involute shape.

所定の基準荒歯面形状は、上述した従動歯車G2の目標歯面形状における所定歯面形状に対応する。ただし、両者は切込量が異なるため、所定の基準荒は面形状と目標歯面形状における所定歯面形状とは一致しない。 The specified reference rough tooth flank shape corresponds to the specified tooth flank shape in the target tooth flank shape of the driven gear G2 described above. However, because the cutting depth of the two is different, the specified reference rough tooth flank shape and the specified tooth flank shape in the target tooth flank shape do not match.

基準荒加工工程ST1を実施した後の従動歯車G2の歯面は、置換座標系において、図13のように加工される。歯面の全面に亘って所定の基準荒歯面形状に形成されているため、置換座標系においては、縦軸が基準値H2となる平面にて表される。つまり、置換座標系において、基準荒加工工程ST1を実施した後の従動歯車G2の歯面は、それぞれの歯面角部A,B,C,Dに対応する角点A2,B2,C2,D2を通る平面状に形成されている。 After the standard rough machining process ST1 is performed, the tooth surface of the driven gear G2 is machined in a permuted coordinate system as shown in FIG. 13. Since the entire tooth surface is formed into a predetermined standard rough tooth surface shape, in the permuted coordinate system, it is represented by a plane whose vertical axis is the reference value H2. In other words, in the permuted coordinate system, the tooth surface of the driven gear G2 after the standard rough machining process ST1 is performed is formed into a plane passing through the corner points A2, B2, C2, and D2 corresponding to the tooth surface corner portions A, B, C, and D.

続いて、図12に示すように、制御装置40は、今回実施した基準荒加工工程ST1が仕上加工工程の2サイクル前であるか否かを判定する(判定工程ST2)。仕上加工工程の2サイクル前でない場合には(ST2:No)、制御装置40は、仕上加工工程の2サイクル前に達するまで、切込量を付与して基準荒加工工程ST1を再び実施する。 Next, as shown in FIG. 12, the control device 40 judges whether the currently performed reference rough machining process ST1 is two cycles before the finish machining process (judgment process ST2). If it is not two cycles before the finish machining process (ST2: No), the control device 40 applies a cutting amount and performs the reference rough machining process ST1 again until it reaches two cycles before the finish machining process.

実施した基準荒加工工程ST1が仕上加工工程の2サイクル前に達した場合には(ST2:Yes)、制御装置40は、修整荒加工条件によるギヤスカイビング加工を施す修整荒加工工程ST3を実施する。修整荒加工条件は、基準加工条件に対して、図7に示すように、少なくともバイアス修整を付与した加工条件である。本形態においては、修整荒加工条件は、基準加工条件に対して、図7に示すように、バイアス修整を付与すると共に、図6に示すように、歯すじ方向中央部における圧力角修整を付与した加工条件とする。圧力角修整量はδである。 When the performed reference rough machining process ST1 reaches two cycles before the finish machining process (ST2: Yes), the control device 40 performs the modification rough machining process ST3 in which gear skiving is performed under modification rough machining conditions. The modification rough machining conditions are machining conditions in which at least bias modification is applied to the reference machining conditions as shown in FIG. 7. In this embodiment, the modification rough machining conditions are machining conditions in which bias modification is applied to the reference machining conditions as shown in FIG. 7, and pressure angle modification is applied at the center in the tooth trace direction as shown in FIG. 6. The pressure angle modification amount is δ.

修整荒加工工程ST3を実施した後の従動歯車G2の歯面は、置換座標系において、図14~図16に示すように加工される。修整荒加工工程ST3における基準値H1は、直前に実施された基準荒加工工程ST1の基準値H2に対して、所定の荒切込量Dbを付与した値である。つまり、仮に基準加工条件にて加工された場合には、置換座標系において、歯面が基準値H1となる平面となるように加工される。ここでの仮の基準加工条件とは、基準荒加工工程ST1における基準加工条件に対して、切込量を付与した加工条件であって、歯面を所定の基準荒歯面形状に対応する歯面形状(仮想的な基準歯面形状)に加工する加工条件である。 After the modification rough machining process ST3 is performed, the tooth surface of the driven gear G2 is machined in the permuted coordinate system as shown in Figures 14 to 16. The reference value H1 in the modification rough machining process ST3 is a value obtained by adding a predetermined rough cutting depth Db to the reference value H2 in the immediately preceding reference rough machining process ST1. In other words, if machined under the reference machining conditions, the tooth surface will be machined to a plane that has the reference value H1 in the permuted coordinate system. The tentative reference machining conditions here are machining conditions in which a cutting depth is added to the reference machining conditions in the reference rough machining process ST1, and are machining conditions that machine the tooth surface into a tooth surface shape (virtual reference tooth surface shape) that corresponds to a predetermined reference rough tooth surface shape.

しかし、修整荒加工工程ST3においては、基準加工条件に対して、少なくともバイアス修整が付与され、さらに圧力角修整が付与されている。従って、修整荒加工工程ST3にて加工された歯面は、基準値H1を通る平面(修整荒加工工程ST3における仮想的な基準歯面形状)からずれた面形状となる。 However, in the rough modification process ST3, at least a bias modification is applied to the reference machining conditions, and a pressure angle modification is also applied. Therefore, the tooth flank machined in the rough modification process ST3 has a surface shape that deviates from the plane passing through the reference value H1 (the virtual reference tooth flank shape in the rough modification process ST3).

本形態では、歯面角部Cに対応する角点C1が基準値H1に一致するように、所定の荒切込量Dbが設定されている。従って、歯面角部Cに対応する角点C1が、仮想的な基準歯面形状上に位置する角点C10に一致する。歯面角部B,Dは、仮想的な基準歯面形状に対して深く削り取る加工が施されている。従って、歯面角部B,Dに対応する角点B1,D1は、仮想的な基準歯面形状上に位置する角点B10,D10よりも負方向(図14の下方向)に位置する。 In this embodiment, a predetermined rough cutting depth Db is set so that the corner point C1 corresponding to the tooth flank corner C coincides with the reference value H1. Therefore, the corner point C1 corresponding to the tooth flank corner C coincides with the corner point C10 located on the virtual reference tooth flank shape. The tooth flank corners B and D are machined to be deeply cut away from the virtual reference tooth flank shape. Therefore, the corner points B1 and D1 corresponding to the tooth flank corners B and D are located in the negative direction (downward in Figure 14) of the corner points B10 and D10 located on the virtual reference tooth flank shape.

また、本形態においては、歯面角部Aに対応する角点A1も、基準値H1に一致するように設定されている。従って、歯面角部Aに対応する角点A1は、仮想的な基準歯面形状上に位置する角点A10に一致する。ただし、歯面角部Aに対応する角点A1は、基準値H1に一致しないように設定しても良い。 In addition, in this embodiment, the corner point A1 corresponding to the tooth flank corner portion A is also set to coincide with the reference value H1. Therefore, the corner point A1 corresponding to the tooth flank corner portion A coincides with the corner point A10 located on the virtual reference tooth flank shape. However, the corner point A1 corresponding to the tooth flank corner portion A may be set so as not to coincide with the reference value H1.

修整荒加工工程ST3を上記のように実施することで、従動歯車G2の歯面の全面に対して加工が施されることになる。詳細には、修整荒加工工程ST3では、少なくとも所定の荒切込量Dbの加工が施される。 By carrying out the rough modification process ST3 as described above, the entire tooth surface of the driven gear G2 is machined. In detail, in the rough modification process ST3, machining is performed to at least a predetermined rough cutting depth Db.

ここで、修整荒加工工程ST3においては、図14に示すように、歯すじ方向中央部における圧力角修整量をδとしている。これにより、歯すじ方向一方端における圧力角の絶対値と、歯すじ方向他方端における圧力角の絶対値とを、異なる値とすることができる。特に、歯面角部Dに対応する角点D1を、歯面角部Bに対応する角点B1よりも、深く削り取る位置とすることができる。 Here, in the rough modification process ST3, as shown in FIG. 14, the pressure angle modification amount at the center in the tooth trace direction is set to δ. This allows the absolute value of the pressure angle at one end in the tooth trace direction to be different from the absolute value of the pressure angle at the other end in the tooth trace direction. In particular, the corner point D1 corresponding to the tooth flank corner portion D can be cut deeper than the corner point B1 corresponding to the tooth flank corner portion B.

より詳細には、歯面角部Dに対応する角点D1と、仮想的な基準歯面形状上に位置する角点D10との距離(修整量)は、後述する所定の仕上切込量Dcよりも大きな値に設定されている。一方、歯面角部Bに対応する角点B1と、仮想的な基準歯面形状上に位置する角点B10との距離(修整量)は、後述する所定の仕上切込量Dcよりも小さな値に設定されている。このように、修整荒加工工程ST3は、歯面角部Dを他の部位に比べて大きく削り取る加工であるため、歯面角部加工工程と称する。 More specifically, the distance (modification amount) between corner point D1 corresponding to tooth flank corner D and corner point D10 located on the virtual reference tooth flank shape is set to a value larger than a predetermined finishing cut-in amount Dc, which will be described later. On the other hand, the distance (modification amount) between corner point B1 corresponding to tooth flank corner B and corner point B10 located on the virtual reference tooth flank shape is set to a value smaller than a predetermined finishing cut-in amount Dc, which will be described later. In this way, the rough modification process ST3 is called the tooth flank corner processing process because it is a process in which the tooth flank corner D is cut off to a larger extent than other parts.

そして、図12に示すように、制御装置40は、修整荒加工工程ST3(歯面角部加工工程)に続いて、仕上加工工程ST4(基準歯面加工工程)を実施する。仕上加工工程ST4は、基準加工条件によるギヤスカイビング加工を施す。 Then, as shown in FIG. 12, the control device 40 performs the finishing process ST4 (reference tooth surface machining process) following the rough correction process ST3 (tooth surface corner machining process). The finishing process ST4 performs gear skiving under reference machining conditions.

仕上加工工程ST4を実施した後の従動歯車G2の歯面は、置換座標系において、図17~図19に示すように加工される。仕上加工工程ST4における基準値H0は、直前に実施された修整荒加工工程ST3の基準値H1に対して、所定の仕上切込量Dcを付与した値である。つまり、仕上加工工程ST4において、歯面は、置換座標系において、基準値H0となる平面となるように加工される。ここでの基準加工条件とは、基準荒加工工程ST1における基準加工条件に対して、切込量を付与した加工条件であって、歯面を所定歯面形状(仕上歯面形状)に加工する加工条件である。 After the finishing process ST4 is performed, the tooth surface of the driven gear G2 is machined in the permuted coordinate system as shown in Figures 17 to 19. The reference value H0 in the finishing process ST4 is a value obtained by adding a predetermined finishing cut-in amount Dc to the reference value H1 in the previously performed rough correction process ST3. In other words, in the finishing process ST4, the tooth surface is machined to a plane that has the reference value H0 in the permuted coordinate system. The reference machining conditions here are machining conditions in which a cut-in amount is added to the reference machining conditions in the reference rough machining process ST1, and are machining conditions for machining the tooth surface into a predetermined tooth surface shape (finished tooth surface shape).

しかし、上述したように、修整荒加工工程ST3において、歯面角部Dに対応する角点D1と、仮想的な基準歯面形状上に位置する角点D10との距離(修整量)は、後述する所定の仕上切込量Dcよりも大きな値に設定されている。つまり、歯面角部Dは、仕上切込量Dcに対応する位置よりも深い位置に位置する。一方、歯面角部D以外の部位は、仕上切込量Dcに対応する位置よりも浅い位置に位置する。 However, as described above, in the rough modification process ST3, the distance (modification amount) between the corner point D1 corresponding to the tooth flank corner D and the corner point D10 located on the virtual reference tooth flank shape is set to a value greater than a predetermined finishing cut-in amount Dc described below. In other words, the tooth flank corner D is located at a position deeper than the position corresponding to the finishing cut-in amount Dc. On the other hand, the parts other than the tooth flank corner D are located at a position shallower than the position corresponding to the finishing cut-in amount Dc.

従って、仕上加工工程ST4においては、歯面角部D以外の部位を、所定歯面形状に加工する。一方、仕上加工工程ST4においては、歯面角部Dは、加工されない。つまり、歯面角部Dは、修整荒加工工程ST3において加工された面が残存する。 Therefore, in the finishing process ST4, the areas other than the tooth flank corner D are machined into the specified tooth flank shape. On the other hand, in the finishing process ST4, the tooth flank corner D is not machined. In other words, the tooth flank corner D remains as the surface machined in the rough correction process ST3.

(8.修整荒加工工程ST3における加工条件の決定方法)
修整荒加工工程ST3における加工条件の決定方法について、図11、図14、図17、および、図20を参照して説明する。
(8. Method for determining machining conditions in rough machining process ST3)
A method of determining the machining conditions in the rough trimming step ST3 will be described with reference to FIGS. 11, 14, 17, and 20. FIG.

図14および図17に示すように、修整荒加工工程ST3における歯面角部Cに対応する角点C1が、基準値H1に一致する。そして、修整荒加工工程ST3にて加工される歯面は、置換座標系において、基準値H1となる平面上、または、基準値H1となる平面よりも深い位置に位置する。 As shown in Figures 14 and 17, the corner point C1 corresponding to the tooth flank corner C in the rough modification process ST3 coincides with the reference value H1. The tooth flank machined in the rough modification process ST3 is located on the plane that is the reference value H1 or at a position deeper than the plane that is the reference value H1 in the permuted coordinate system.

また、図14および図17に示すように、修整荒加工工程ST3は、バイアス修整を付与しているため、歯面は、歯すじ方向の全長S3に亘ってねじれている。そして、図14に示すように、歯すじ方向一方の端面から圧力角修整量が0になる歯すじ方向の位置P1までの長さを、S2とする。ここで、歯すじ方向中央部における圧力角修整を付与しているため、圧力角修整量が0となる位置は、歯すじ方向中央部からずれた位置に位置する。本形態においては、長さS2は、歯すじ方向の全長の半分よりも長い。 As shown in Figures 14 and 17, the rough modification process ST3 applies a bias modification, so the tooth surface is twisted over the entire length S3 in the tooth trace direction. As shown in Figure 14, the length from one end face in the tooth trace direction to the position P1 in the tooth trace direction where the pressure angle modification amount becomes 0 is defined as S2. Here, because the pressure angle modification is applied at the center in the tooth trace direction, the position where the pressure angle modification amount becomes 0 is located at a position shifted from the center in the tooth trace direction. In this embodiment, the length S2 is longer than half the entire length in the tooth trace direction.

そして、図17に示すように、歯面角部Dに対応する角点D1と、仮想的な基準歯面形状上に位置する角点D10との距離(修整量)は、仕上加工工程ST4における所定の仕上切込量Dcよりも大きな値に設定されている。従って、仕上加工工程ST4において、歯面角部D以外が加工され、歯面角部Dが、三角形状の面取りとして残存する。歯面角部Dの修整領域における歯形方向の長さをR1とし、歯面角部Dの修整領域における歯すじ方向の長さをS1とする。 As shown in FIG. 17, the distance (modification amount) between the corner point D1 corresponding to the tooth flank corner D and the corner point D10 located on the virtual reference tooth flank shape is set to a value greater than the predetermined finishing cut-in amount Dc in the finishing process ST4. Therefore, in the finishing process ST4, the area other than the tooth flank corner D is machined, and the tooth flank corner D remains as a triangular chamfer. The length in the tooth profile direction in the modification area of the tooth flank corner D is R1, and the length in the tooth trace direction in the modification area of the tooth flank corner D is S1.

修整荒加工工程ST3における歯面形状は、バイアス修整が付与されているため、非常に複雑な三次元形状となる。しかし、このような複雑な三次元形状のままでは、歯面形状の設計が容易ではない。そこで、図20に示すように、歯すじ方向において、歯すじ方向一方端から圧力角修整量が0となる位置までの範囲(S2)であって、歯形方向において全長の範囲(R2)を、以下に示すような仮想形状と定義する。 The tooth flank shape in the rough modification process ST3 is a very complex three-dimensional shape because bias modification has been applied. However, if this complex three-dimensional shape is used, it is not easy to design the tooth flank shape. Therefore, as shown in Figure 20, the range (S2) from one end in the tooth trace direction to the position where the pressure angle modification amount is 0, and the range (R2) of the entire length in the tooth profile direction, is defined as a virtual shape as shown below.

修整荒加工工程ST3において加工される歯面角部Cに対応する角点C1を通る基準平面を生成する。基準平面は、点C1,P2,P3,P4を通り、縦軸の値が同一となる平面である。点P2は、図14に示す点D10に一致する。点P3は、図14および図17に示す点P1とは異なる値となる。ただし、点P3は、点P1と一致する場合もある。 A reference plane is generated that passes through the corner point C1 corresponding to the tooth flank corner C to be machined in the rough modification process ST3. The reference plane is a plane that passes through points C1, P2, P3, and P4 and has the same vertical axis value. Point P2 coincides with point D10 shown in Figure 14. Point P3 has a different value from point P1 shown in Figures 14 and 17. However, point P3 may also coincide with point P1.

次に、点C1,P3および点D1を頂点とする三角形平面を生成する。当該三角形平面は、図20において斜線を付した領域である。つまり、当該三角形平面は、歯面角部Dを含む平面であって、従動歯車G2の歯面(図20の上面)、歯すじ方向一方の歯端面(図20の左前面)、歯先面(図20の右前面)とからなる3つの面により構成される歯部の頂点P2を切り落とした切頂三角形平面である。つまり、斜線領域の一部に含まれる歯面角部Dが、従動歯車G2の歯面(図20の上面)、歯すじ方向一方の歯端面(図20の左前面)、歯先面(図20の右前面)とからなる3つの面により構成される歯部の頂点P2を切り落とした切頂三角形平面として近似される。 Next, a triangular plane with points C1, P3, and D1 as vertices is generated. This triangular plane is the shaded area in FIG. 20. In other words, this triangular plane is a plane including the tooth flank corner D, and is a truncated triangular plane in which the vertex P2 of the tooth part consisting of three surfaces, the tooth flank of the driven gear G2 (upper surface in FIG. 20), the tooth end surface on one side of the tooth trace direction (left front surface in FIG. 20), and the tooth tip surface (right front surface in FIG. 20), is cut off. In other words, the tooth flank corner D included in a part of the shaded area is approximated as a truncated triangular plane in which the vertex P2 of the tooth part consisting of three surfaces, the tooth flank of the driven gear G2 (upper surface in FIG. 20), the tooth end surface on one side of the tooth trace direction (left front surface in FIG. 20), and the tooth tip surface (right front surface in FIG. 20), is cut off.

そして、歯すじ方向一方の歯端面における圧力角修整量をαと定義する。仕上加工工程ST4において歯面角部Cに対応する角点C0と、修整荒加工工程ST3において歯面角部Cに対応する角点C1との距離を、βと定義する。すなわち、距離βは、仕上加工工程ST4における所定の仕上切込量Dcに一致する。また、歯面の最終形状において、歯面角部Dにおける歯厚方向の最大修整量をγとする。 The amount of pressure angle modification at one end of the tooth in the tooth trace direction is defined as α. The distance between corner point C0 corresponding to tooth flank corner C in the finishing process ST4 and corner point C1 corresponding to tooth flank corner C in the rough modification process ST3 is defined as β. In other words, the distance β is equal to the predetermined finishing depth of cut Dc in the finishing process ST4. Furthermore, in the final shape of the tooth flank, the maximum modification amount in the tooth thickness direction at tooth flank corner D is defined as γ.

そして、歯すじ方向一方の歯端面における圧力角修整量αは、式(1)(2)(3)を満たすように決定される。
α=β+γ ・・・ (1)
α/R2=γ/R1 ・・・ (2)
α/S2=γ/S1 ・・・ (3)
α:歯端面における圧力角修整量
β:切頂三角形平面において歯面角部とは歯形方向反対側の端点と所定歯面形状との歯厚方向の距離
γ:歯面角部における歯厚方向の最大修整量
R1:歯面角部の修整領域における歯形方向の長さ
R2:歯形方向の評価範囲(歯先面と歯底側の歯形基準面との距離)
S1:歯面角部の修整領域における歯すじ方向の長さ
S2:歯端面から圧力角修整量が0になる歯すじ方向の位置までの長さ
The pressure angle modification amount α at one tooth end face in the tooth trace direction is determined so as to satisfy the formulas (1), (2), and (3).
α=β+γ... (1)
α/R2=γ/R1... (2)
α/S2=γ/S1... (3)
α: Pressure angle modification amount at tooth end face β: Distance in tooth thickness direction between the end point on the truncated triangular plane opposite the tooth flank corner in the tooth profile direction and the specified tooth flank shape γ: Maximum modification amount in tooth thickness direction at tooth flank corner R1: Length in tooth profile direction in the modification area of the tooth flank corner R2: Evaluation range in tooth profile direction (distance between the tooth tip and tooth bottom side tooth profile reference surface)
S1: Length in the tooth trace direction in the modification region of the tooth flank angle S2: Length from the tooth end face to the position in the tooth trace direction where the pressure angle modification amount becomes 0

ここで、仕上加工工程ST4における所定の仕上切込量βは、「0<β<αの最大修整量」の範囲で決定される。αの最大修整量とは、修整荒加工工程ST3において、歯面角部Dに付与可能な修整量の最大値である。 Here, the predetermined finishing cut-in amount β in the finishing machining process ST4 is determined in the range of "0 < β < maximum modification amount of α". The maximum modification amount of α is the maximum modification amount that can be applied to the tooth flank corner portion D in the rough modification machining process ST3.

(9.歯車加工方法による効果)
上述したように、歯面角部Dは、修整荒加工工程ST3にて加工し、歯面角部D以外の部位は、仕上加工工程ST4にて加工する。修整荒加工工程ST3におけるバイアス修整は、修整前の歯面形状をねじれさせた面形状にする修整方法である。つまり、バイアス修整は、歯すじ方向に進むに従って、圧力角が徐々に変化するように歯形形状を異ならせる修整方法である。従って、バイアス修整を付与して歯面全面を加工した場合には、歯面を構成する4隅のうち一対の角部が相対的に深く削り取られ、残りの一対の角部が相対的に浅く削り取られることになる。
(9. Effects of gear processing method)
As described above, the tooth flank corner D is machined in the rough modification process ST3, and the portions other than the tooth flank corner D are machined in the finish processing process ST4. The bias modification in the rough modification process ST3 is a modification method that changes the tooth flank shape before modification to a twisted surface shape. In other words, the bias modification is a modification method that changes the tooth profile shape so that the pressure angle gradually changes as the tooth proceeds in the tooth trace direction. Therefore, when the entire tooth flank is machined by applying the bias modification, one pair of corners among the four corners that make up the tooth flank is cut off relatively deeply, and the remaining pair of corners is cut off relatively shallowly.

そこで、修整荒加工工程ST3(歯面角部加工工程)において、バイアス修整を付与する加工を行うことで、従動歯車G2における歯先かつ歯すじ方向一方端部に位置する歯面角部Dを深く加工するようにしている。一方、仕上加工工程ST4(基準歯面加工工程)は、基準加工条件により、所定歯面形状の加工を行う。つまり、加工完成後の従動歯車G2の歯面において、歯面角部Dは、修整荒加工工程ST3において加工された部位であり、歯面角部D以外の部位は、仕上加工工程において加工された部位である。 Therefore, in the rough modification process ST3 (tooth flank corner processing process), bias modification is applied to machine the tooth flank corner D located at the tip of the driven gear G2 and at one end in the tooth trace direction deeply. On the other hand, in the finish processing process ST4 (reference tooth flank processing process), a specified tooth flank shape is processed according to reference processing conditions. In other words, on the tooth flank of the driven gear G2 after processing is completed, the tooth flank corner D is the part machined in the rough modification process ST3, and the parts other than the tooth flank corner D are the parts machined in the finish processing process.

このように、基準加工条件に対してバイアス修整を付与した加工工程、および、基準加工条件による加工工程を含む複数の加工工程を利用している。従って、従動歯車G2において、歯面角部Dのみを、他の部位に対して深く削り取ることができる。このようにして加工された従動歯車G2は、噛み合い初期におけるトロコイド干渉を回避しつつ、噛み合い初期以外において噛み合い率を向上させることができる。 In this way, multiple machining steps are used, including a machining step in which bias adjustment is applied to the standard machining conditions, and a machining step under the standard machining conditions. Therefore, in the driven gear G2, only the tooth flank corner portion D can be machined deeper than other portions. The driven gear G2 machined in this way can improve the meshing ratio except for the initial meshing period while avoiding trochoid interference in the initial meshing period.

また、仕上加工工程ST4を、修整荒加工工程ST3の後工程として実施するようにした。これにより、修整荒加工工程ST3は、歯面角部Dを加工すると共に、歯面角部D以外の部位を加工している。そして、仕上加工工程は、修整荒加工工程ST3の後工程に実施され、修整荒加工工程ST3における歯面角部D以外の部位を加工している。つまり、修整荒加工工程ST3は、通常の荒加工工程の1回として機能しており、歯面角部Dを加工するための特別な加工工程を追加する必要がない。 The finishing process ST4 is also implemented as a process following the rough modification process ST3. As a result, the rough modification process ST3 processes the tooth flank corner D and also processes areas other than the tooth flank corner D. The finishing process is implemented after the rough modification process ST3, and processes areas other than the tooth flank corner D in the rough modification process ST3. In other words, the rough modification process ST3 functions as one of the normal rough processing processes, and there is no need to add a special processing process to process the tooth flank corner D.

ここで、駆動歯車G1および従動歯車G2は、ねじれ角を有する歯車である。そして、従動歯車G2を加工対象とした場合において、修整荒加工工程ST3は、従動歯車G2の歯先かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部Dを加工している。特に、ねじれ角を有する歯車において、従動歯車G2における歯面角部Dにおけるトロコイド干渉を回避し、噛み合い初期以外において噛み合い率を向上させることができる。 Here, the drive gear G1 and the driven gear G2 are gears with a helix angle. When the driven gear G2 is the subject of processing, the rough correction process ST3 processes the tooth flank corner D, which is the tooth tip and one end in the tooth trace direction of the driven gear G2. In particular, for gears with a helix angle, it is possible to avoid trochoid interference at the tooth flank corner D of the driven gear G2 and improve the meshing ratio except at the initial stage of meshing.

修整荒加工工程ST3においては、バイアス修整を付与するため、歯面角部Dを基準値H1に対して深く加工する場合には、対角に位置する歯面角部Bも基準値H1に対して深く加工される可能性がある。 In the rough modification process ST3, in order to apply bias modification, if tooth flank corner D is machined deeper than the reference value H1, there is a possibility that the diagonally located tooth flank corner B will also be machined deeper than the reference value H1.

ただし、修整荒加工工程ST3は、基準加工条件に対してバイアス修整を付与すると共に歯すじ方向中央部における圧力角修整を付与することとした。このようにすることで、従動歯車G2における歯先かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部Dにおける修整量を相対的に大きくし、歯元かつ歯すじ方向他方端部である歯面角部Bにおける修整量を相対的に小さくする。 However, in the rough modification process ST3, bias modification is applied to the reference processing conditions, and pressure angle modification is applied to the center of the tooth trace direction. In this way, the amount of modification is relatively large at the tooth flank corner D, which is the tooth tip and one end in the tooth trace direction of the driven gear G2, and the amount of modification is relatively small at the tooth flank corner B, which is the tooth base and the other end in the tooth trace direction.

つまり、修整荒加工工程ST3において加工された従動歯車G2の歯先かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部Dが、仕上加工工程ST4にて加工されない部位となる。一方、修整荒加工工程ST3にて加工された従動歯車G2の歯元かつ歯すじ方向他方端部である歯面角部Bは、仕上加工工程ST4にて加工される部位となる。 In other words, the tooth flank corner D, which is the tooth tip and one end in the tooth trace direction of the driven gear G2 machined in the rough modification process ST3, is a portion that is not machined in the finish processing process ST4. On the other hand, the tooth flank corner B, which is the tooth base and the other end in the tooth trace direction of the driven gear G2 machined in the rough modification process ST3, is a portion that is machined in the finish processing process ST4.

このように、修整荒加工工程ST3が、バイアス修整のみならず、歯すじ方向中央部における圧力角修整を付与することにより、最終歯面形状として、歯面角部Dのみが修整荒加工工程ST3にて加工された面となり、他の部位が仕上加工工程ST4にて加工された面となる。従って、ねじれ角を有する歯車において、従動歯車G2における歯面角部Dにおけるトロコイド干渉を回避し、噛み合い初期以外において噛み合い率を向上させることができる。 In this way, the rough modification process ST3 not only performs bias modification, but also applies pressure angle modification at the center of the tooth trace direction, so that the final tooth flank shape is a surface machined only at the tooth flank corner D in the rough modification process ST3, and the other areas are surfaces machined in the finish processing process ST4. Therefore, in a gear with a helix angle, trochoid interference at the tooth flank corner D of the driven gear G2 can be avoided, and the meshing rate can be improved except at the initial stage of meshing.

また、基準荒加工工程ST1、修整荒加工工程ST3、および、仕上加工工程ST4は、全てギヤスカイビング加工を施すことにより歯面を加工する。従って、工具を交換することなく、歯車の加工を行うことができる。また、一連の加工動作での加工も可能となる。 In addition, the standard rough machining process ST1, the rough correction machining process ST3, and the finishing machining process ST4 all use gear skiving to machine the tooth surfaces. This means that gears can be machined without changing tools. It is also possible to machine the gears in a series of machining operations.

(10.歯車加工方法の他の例)
歯車加工方法の他の例について図21を参照して説明する。上記においては、仕上加工工程ST4を、修整荒加工工程ST3(歯面角部加工工程)の後工程に実施した。本例においては、仕上加工工程ST13を、歯面角部加工工程ST14の前工程に実施する。
(10. Other Examples of Gear Machining Methods)
Another example of the gear machining method will be described with reference to Fig. 21. In the above, the finishing process ST4 is performed after the rough modification process ST3 (tooth flank corner machining process). In this example, the finishing process ST13 is performed before the tooth flank corner machining process ST14.

制御装置40は、基準荒加工工程ST11を実施する。基準荒加工工程ST11は、上述した基準荒加工工程ST1と同一である。続いて、制御装置40は、今回実施した基準荒加工工程ST11が仕上加工工程の1サイクル前であるか否かを判定する(判定工程ST12)。仕上加工工程の1サイクル前でない場合には(ST12:No)、制御装置40は、仕上加工工程の1サイクル前に達するまで、基準荒加工工程ST11を再び実施する。 The control device 40 performs the reference rough machining process ST11. The reference rough machining process ST11 is the same as the reference rough machining process ST1 described above. Next, the control device 40 judges whether the reference rough machining process ST11 performed this time is one cycle before the finish machining process (judgment process ST12). If it is not one cycle before the finish machining process (ST12: No), the control device 40 performs the reference rough machining process ST11 again until it reaches one cycle before the finish machining process.

実施した基準荒加工工程ST11が仕上加工工程の1サイクル前に達した場合には(ST12:Yes)、制御装置40は、仕上加工工程ST13を実施する。仕上加工工程ST13は、上記実施形態における仕上加工工程ST4と同一の加工条件にて実施される。つまり、仕上加工工程ST13においては、歯面の全面に亘って加工され、歯面が所定歯面形状に形成される。 When the standard rough machining process ST11 that has been performed reaches one cycle before the finish machining process (ST12: Yes), the control device 40 performs the finish machining process ST13. The finish machining process ST13 is performed under the same machining conditions as the finish machining process ST4 in the above embodiment. In other words, in the finish machining process ST13, the entire tooth surface is machined, and the tooth surface is formed into a predetermined tooth surface shape.

続いて、歯面角部加工工程ST14を実施する。歯面角部加工工程ST14は、上述した修整荒加工工程ST3と同一の加工条件にて実施される。つまり、歯面角部加工工程ST14は、歯面角部Dを加工する。ただし、歯面角部加工工程ST14は、歯面角部D以外の部位は加工しない。 Next, the tooth flank corner machining process ST14 is carried out. The tooth flank corner machining process ST14 is carried out under the same machining conditions as the rough correction machining process ST3 described above. In other words, the tooth flank corner machining process ST14 machines the tooth flank corner D. However, the tooth flank corner machining process ST14 does not machine any areas other than the tooth flank corner D.

このように、仕上加工工程ST13を歯面角部加工工程ST14の前工程として実施した場合であっても、最終的に歯面角部Dのみを削り取った形状を形成することができる。その結果、従動歯車G2における歯面角部Dにおけるトロコイド干渉を回避し、噛み合い初期以外において噛み合い率を向上させることができる。 In this way, even if the finishing process ST13 is performed as a process preceding the tooth flank corner processing process ST14, it is possible to form a shape in which only the tooth flank corner D is ultimately cut away. As a result, trochoid interference at the tooth flank corner D of the driven gear G2 can be avoided, and the meshing rate can be improved except at the beginning of meshing.

(11.駆動歯車G1の目標歯面形状)
上記においては、従動歯車G2について説明した。駆動歯車G1についても、実質的に同様に適用することができる。ただし、トロコイド干渉が生じる部位が、従動歯車G2においては歯先であるのに対して、駆動歯車G1においては歯元となる。従って、従動歯車G2の歯面の歯面角部Dに相当する形状を、駆動歯車G1における歯面の歯元側に形成する。
(11. Target Tooth Flank Shape of Drive Gear G1)
The above description is for the driven gear G2. The same can be applied to the drive gear G1. However, the portion where trochoid interference occurs is the tooth tip in the driven gear G2, whereas it is the tooth base in the drive gear G1. Therefore, a shape equivalent to the tooth flank corner D of the tooth flank of the driven gear G2 is formed on the tooth base side of the tooth flank of the drive gear G1.

この場合の駆動歯車G1の目標歯面形状について、図22および図23を参照して説明する。図22は、駆動歯車G1の目標歯面形状を、実際の三次元座標系にて表しており、図23は、駆動歯車G1の歯面を置換座標系にて表している。 The target tooth flank shape of the drive gear G1 in this case will be described with reference to Figures 22 and 23. Figure 22 shows the target tooth flank shape of the drive gear G1 in an actual three-dimensional coordinate system, and Figure 23 shows the tooth flank of the drive gear G1 in a permuted coordinate system.

駆動歯車G1の目標歯面形状は、上述したトロコイド干渉を低減するための形状として、歯元かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部bが、削り取られた形状であって、歯面角部b以外の部位が、所定歯面形状にて表される形状である。図22および図23において、駆動歯車G1の歯面は、歯面角部a,b,c,dを有しており、それぞれの歯面角部a,b,c,dに対応する角点がa0,b1,c0,d0である。 The target tooth flank shape of the drive gear G1 is a shape in which the tooth flank corner b, which is the tooth root and one end in the tooth trace direction, is cut away to reduce the above-mentioned trochoidal interference, and the parts other than the tooth flank corner b are expressed by a specified tooth flank shape. In Figures 22 and 23, the tooth flank of the drive gear G1 has tooth flank corners a, b, c, and d, and the corner points corresponding to the tooth flank corners a, b, c, and d are a0, b1, c0, and d0, respectively.

駆動歯車G1の当該歯面の加工方法は、上述した従動歯車G2を対象した歯車加工方法を、同様に適用できる。具体的には、図12に示す歯車加工方法も、図21に示す歯車加工方法も適用できる。 The gear machining method for the driven gear G2 described above can be applied to the machining method for the tooth surface of the driving gear G1. Specifically, the gear machining method shown in FIG. 12 and the gear machining method shown in FIG. 21 can be applied.

また、歯面角部加工工程ST3,ST14における加工条件の決定方法については、上記従動歯車G2においては、歯面角部Dを、歯面、歯端面、歯先面とからなる3つの面により構成される歯部の頂点を切り落とした切頂三角形平面として近似した。駆動歯車G1においては、歯面角部bを、歯面、歯端面、歯底側の歯形基準面とからなる3つの面により構成される歯部の頂点を切り落とした切頂三角形平面として近似すれば良い。歯形基準面とは、歯部において、歯先面の裏面に相当する仮想面である。 As for the method of determining the machining conditions in the tooth flank corner machining steps ST3 and ST14, in the driven gear G2, the tooth flank corner D is approximated as a truncated triangular plane with the apex of the tooth portion consisting of the three surfaces of the tooth flank, tooth end surface, and tooth tip surface cut off. In the drive gear G1, the tooth flank corner b can be approximated as a truncated triangular plane with the apex of the tooth portion consisting of the three surfaces of the tooth flank, tooth end surface, and tooth profile reference surface on the bottom side cut off. The tooth profile reference surface is a virtual surface that corresponds to the back surface of the tooth tip surface in the tooth portion.

このように、駆動歯車G1についても歯面角部bを所定歯面形状に対して削り取る加工を行うことにより、トロコイド干渉を低減できるようになる。また、駆動歯車G1および従動歯車G2の両者に、上述したような加工を施すことにより、より確実にトロコイド干渉を低減できる。 In this way, trochoidal interference can be reduced by machining the drive gear G1 to have the tooth flank corner b cut off to a specified tooth flank shape. In addition, by machining both the drive gear G1 and the driven gear G2 as described above, trochoidal interference can be reduced more reliably.

(12.その他)
上記実施形態においては、基準荒加工工程ST1、修整荒加工工程ST3、および、仕上加工工程ST4は、全てギヤスカイビング加工を施すことにより歯面を加工することとした。この他に、例えば、基準荒加工工程ST1および修整荒加工工程ST3が、ギヤスカイビング加工を適用し、仕上加工工程ST4が、ホブカッタによるホブ加工やシェーパカッタによるシェーパ加工などの他の歯車加工方法を適用しても良い。また、基準荒加工工程ST1がホブ加工やシェーパ加工などを適用し、修整荒加工工程ST3および仕上加工工程ST4がギヤスカイビング加工を適用しても良い。また、修整荒加工工程ST3の後に焼入れなどの熱処理工程を実施し、熱処理工程の後に仕上加工工程ST4を実施するようにしても良い。
(12. Other)
In the above embodiment, the standard rough machining process ST1, the rough modification process ST3, and the finishing process ST4 are all performed by performing gear skiving to machine the tooth surface. In addition, for example, the standard rough machining process ST1 and the rough modification process ST3 may apply gear skiving, and the finishing process ST4 may apply other gear machining methods such as hobbing with a hob cutter or shaping with a shaper cutter. Also, the standard rough machining process ST1 may apply hobbing or shaping, and the rough modification process ST3 and the finishing process ST4 may apply gear skiving. Also, a heat treatment process such as quenching may be performed after the rough modification process ST3, and the finishing process ST4 may be performed after the heat treatment process.

また、修整荒加工工程ST3および歯面角部加工工程ST14においては、歯面の全面に対してバイアス修整を付与した加工を行った。この他に、歯すじ方向において歯面角部D,bを含む部分のみをバイアス修整を付与し、歯すじ方向の残りの部位(歯面角部A,B寄りの部分、歯面角部c、d寄りの部分)はバイアス修整を付与しない加工とすることもできる。つまり、一回の加工送り動作における歯すじ方向の途中で、バイアス修整を付与した状態とバイアス修整を付与しない状態とで切替を行う。 In addition, in the rough modification process ST3 and the tooth flank corner processing process ST14, bias modification was applied to the entire tooth flank. Alternatively, bias modification can be applied only to the portion including tooth flank corners D and b in the tooth trace direction, and the remaining portions in the tooth trace direction (portions close to tooth flank corners A and B, and portions close to tooth flank corners c and d) can be processed without bias modification. In other words, halfway through the tooth trace direction during one processing feed operation, a state in which bias modification is applied and a state in which bias modification is not applied are switched.

例えば、従動歯車G2において、歯すじ方向において、歯面角部A,B側から加工を開始する場合には、最初はバイアス修整を付与せず、歯すじ方向の途中からバイアス修整を付与して歯面角部C,Dに至るまで加工を行う。また、従動歯車G2において、歯すじ方向において、歯面角部C,D側から加工を開始する場合には、最初はバイアス修整を付与して加工を行い、歯すじ方向の途中からバイアス修整を付与せず歯面角部A,Bに至るまで加工を行う。 For example, in the case of driven gear G2, when machining is started from tooth flank corners A and B in the tooth trace direction, bias modification is not applied at first, and bias modification is applied from halfway in the tooth trace direction until machining reaches tooth flank corners C and D. In addition, in the case of driven gear G2, when machining is started from tooth flank corners C and D in the tooth trace direction, bias modification is applied at first, and machining is continued until tooth flank corners A and B without bias modification from halfway in the tooth trace direction.

例えば、駆動歯車G1において、歯すじ方向において、歯面角部c,d側から加工を開始する場合には、最初はバイアス修整を付与せず、歯すじ方向の途中からバイアス修整を付与して歯面角部a,bに至るまで加工を行う。また、駆動歯車G1において、歯すじ方向において、歯面角部a,b側から加工を開始する場合には、最初はバイアス修整を付与して加工を行い、歯すじ方向の途中からバイアス修整を付与せず歯面角部c,dに至るまで加工を行う。 For example, in the case of the drive gear G1, when machining is started from the tooth flank corners c and d in the tooth trace direction, bias modification is not applied at first, and bias modification is applied from halfway in the tooth trace direction until machining reaches the tooth flank corners a and b. Also, in the case of the drive gear G1, when machining is started from the tooth flank corners a and b in the tooth trace direction, bias modification is applied at first, and machining is continued from halfway in the tooth trace direction until machining reaches the tooth flank corners c and d without bias modification.

W 工作物
G,G1,G2 歯車
ST3,ST14 歯面角部加工工程
ST4,ST13 基準歯面加工工程
D,b 歯面角部
W Workpiece G, G1, G2 Gear ST3, ST14 Tooth flank corner machining process ST4, ST13 Reference tooth flank machining process D, b Tooth flank angle

Claims (7)

工作物に歯車の歯面を加工する歯車加工方法であって、
基準加工条件に対してバイアス修整を付与したギヤスカイビング加工を施すことにより、歯先かつ歯すじ方向端部、または、歯元かつ歯すじ方向端部の少なくとも1つである歯面角部を、所定歯面形状に対して削り取る加工を行う歯面角部加工工程と、
前記歯面角部加工工程の前工程または後工程に実施され、前記基準加工条件による歯車加工を施すことにより、前記歯面角部以外の部位を前記所定歯面形状に加工する基準歯面加工工程と、
を備える、歯車加工方法。
A gear machining method for machining a gear tooth surface on a workpiece, comprising the steps of:
a tooth flank corner processing step of performing a gear skiving process with bias modification applied to a reference processing condition to perform a process of cutting off at least one of a tooth flank corner portion, which is a tooth tip and an end portion in a tooth trace direction, or a tooth base and an end portion in a tooth trace direction, with respect to a predetermined tooth flank shape;
a reference tooth flank machining step which is carried out before or after the tooth flank corner machining step, and which machines a portion other than the tooth flank corner into the predetermined tooth flank shape by performing gear machining under the reference machining conditions;
A gear machining method comprising:
前記歯面角部加工工程は、前記歯面角部を加工すると共に前記歯面角部以外の部位を加工し、
前記基準歯面加工工程は、前記歯面角部加工工程の後工程に実施され、前記歯面角部加工工程における前記歯面角部以外の部位を加工する仕上加工工程として実施される、請求項1に記載の歯車加工方法。
The tooth flank corner processing step processes the tooth flank corner and also processes a portion other than the tooth flank corner,
2. The gear machining method according to claim 1, wherein the reference tooth flank machining step is performed after the tooth flank corner machining step, as a finish machining step for machining a portion other than the tooth flank corner in the tooth flank corner machining step.
前記基準歯面加工工程は、前記基準加工条件によるギヤスカイビング加工を施すことにより、前記歯面角部以外の部位を前記所定歯面形状に加工する、請求項1または2に記載の歯車加工方法。 The gear machining method according to claim 1 or 2, wherein the reference tooth surface machining step performs gear skiving under the reference machining conditions to machine the areas other than the tooth surface corners into the specified tooth surface shape. 加工対象である前記歯車は、従動歯車であってねじれ角を有する歯車であり、
前記歯面角部加工工程は、前記従動歯車の歯先かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部を加工する、請求項1~3のいずれか1項に記載の歯車加工方法。
The gear to be machined is a driven gear having a helix angle,
4. The gear machining method according to claim 1, wherein the tooth flank corner machining step machines a tooth flank corner that is a tooth tip and one end in a tooth trace direction of the driven gear.
前記歯面角部加工工程は、前記基準加工条件に対して前記バイアス修整を付与すると共に歯すじ方向中央部における圧力角修整を付与して、前記歯先かつ前記歯すじ方向一方端部における修整量を相対的に大きくし、前記歯元かつ歯すじ方向他方端部における修整量を相対的に小さくすることにより、前記従動歯車の前記歯先かつ前記歯すじ方向一方端部を加工する、請求項4に記載の歯車加工方法。 The gear machining method according to claim 4, wherein the tooth flank angle machining process applies the bias modification to the reference machining conditions and also applies pressure angle modification at the center in the tooth trace direction to relatively increase the amount of modification at the tooth tip and one end in the tooth trace direction and relatively decrease the amount of modification at the tooth base and the other end in the tooth trace direction, thereby machining the tooth tip and one end in the tooth trace direction of the driven gear. 加工対象である前記歯車は、駆動歯車であってねじれ角を有する歯車であり、
前記歯面角部加工工程は、前記駆動歯車の歯元かつ歯すじ方向一方端部である歯面角部を加工する、請求項1~3のいずれか1項に記載の歯車加工方法。
The gear to be machined is a drive gear having a helix angle,
4. The gear machining method according to claim 1, wherein the tooth flank corner machining step machines a tooth flank corner that is at a root and one end in a tooth trace direction of the drive gear.
前記歯面角部加工工程は、前記基準加工条件に対して前記バイアス修整を付与すると共に歯すじ方向中央部における圧力角修整を付与して、前記歯元かつ前記歯すじ方向一方端部における修整量を相対的に大きくし、前記歯先かつ歯すじ方向他方端部における修整量を相対的に小さくすることにより、前記駆動歯車の前記歯元かつ前記歯すじ方向一方端部を加工する、請求項6に記載の歯車加工方法。 The gear machining method according to claim 6, wherein the tooth flank angle machining process applies the bias modification to the reference machining conditions and also applies pressure angle modification at the center in the tooth trace direction to relatively increase the amount of modification at the tooth base and one end in the tooth trace direction and relatively decrease the amount of modification at the tooth tip and the other end in the tooth trace direction, thereby machining the tooth base and one end in the tooth trace direction of the drive gear.
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