CN112191949A - 齿轮加工辅助装置以及齿轮加工装置 - Google Patents

齿轮加工辅助装置以及齿轮加工装置 Download PDF

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CN112191949A CN202010630700.4A CN202010630700A CN112191949A CN 112191949 A CN112191949 A CN 112191949A CN 202010630700 A CN202010630700 A CN 202010630700A CN 112191949 A CN112191949 A CN 112191949A
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Abstract

本发明提供一种齿轮加工辅助装置，能够使齿轮的齿的齿面形状的多个修整要素与目标修整量近似。齿轮加工辅助装置(20)在使工件绕工件的中心轴线(RW)的旋转与加工用工具绕加工用工具的中心轴线(RT)的旋转同步，并且使工件与加工用工具相对移动，而在工件上加工齿轮的齿时进行加工辅助。齿轮加工辅助装置(20)具备存储齿轮的齿的齿面形状的修整要素亦即凸面、偏压、扭转角、压力角以及齿形圆度中的至少两个目标修整量的目标修整量存储部(23)；以及以修整要素中的至少两个与存储于目标修整量存储部的目标修整量近似的方式，决定加工动作中的加工控制要素的修正量(ΔY、ΔB、ΔCw)的修正量决定部(24)。

Description

齿轮加工辅助装置以及齿轮加工装置
技术领域
本发明涉及齿轮加工辅助装置以及齿轮加工装置。
背景技术
齿轮若受到负荷则齿、轴的变形，啮合状态会恶化，产生噪声。对齿轮来说，要求在负荷时成为理想的啮合，来提高静音性，所以必须要修整齿的齿面形状。作为齿轮的齿的齿面形状的修整要素，例如有凸面、偏压、扭转角、压力角以及齿形圆度(参照专利文献1-3)。
专利文献1：日本特开2012-152837号公报
专利文献2：日本特开平5-274027号公报
专利文献3：日本特开平8-197332号公报
在齿轮的齿的齿面形状的修整中，若使加工用工具的中心轴线与工件的中心轴线的中心间距离变化来修整凸面，则产生偏压同时也被修整这样的不良情况。凸面的修整量与偏压的修整量存在比例关系，若决定凸面的修整量则偏压的修整量也被决定。因此，难以使多个修整要素与目标修整量近似，存在能够设计的齿面形状的自由度显著降低之类的问题。因此，现状是用试错法进行齿面形状的修整之后，进行具有修整后的齿面形状的齿轮的齿的加工，存在花费加工时间这样的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够使齿轮的齿的齿面形状的多个修整要素与目标修整量近似的齿轮加工辅助装置、以及能够加工具有与目标修整量近似的修整要素的齿面形状的齿轮的齿的齿轮加工装置。
(齿轮加工辅助装置)
本发明的齿轮加工辅助装置是在一边使工件绕上述工件的中心轴线的旋转与加工用工具绕上述加工用工具的中心轴线的旋转同步，一边使上述工件与上述加工用工具相对移动，在上述工件上加工齿轮的齿时进行加工辅助的齿轮加工辅助装置，其具备：目标修整量存储部，其存储作为上述齿轮的齿的齿面形状的修整要素的凸面、偏压、扭转角、压力角以及齿形圆度中的至少两个目标修整量；以及修正量决定部，其以上述修整要素中的至少两个与存储于上述目标修整量存储部的上述目标修整量近似的方式，决定加工动作中的加工控制要素的修正量。
齿轮的齿的齿面形状的修整要素通过使在工件上加工齿轮的齿的动作中的加工控制要素变化而变化。因此，能够以多个修整要素与目标修整量近似的方式决定加工控制要素的修正量，能够提高可设计的齿面形状的自由度。
(齿轮加工装置)
本发明的齿轮加工装置是具备齿轮加工辅助装置的齿轮加工装置，具备：加工控制部，其基于由上述修正量决定部决定的上述加工控制要素的修正量，控制上述齿轮的齿的加工。基于所决定的加工控制要素的修正量在工件上加工齿轮的齿，从而能够实现具有修整后的齿面形状的齿轮的齿的加工时间(加工研究时间)的缩短化。
附图说明
图1是是表示齿轮加工装置的结构的图。
图2A是在齿轮刮削加工的工件与加工用工具中，从加工用工具的径向观察设定交叉角时的图。
图2B是从加工用工具的中心轴线方向观察图2A的图。
图3A是说明齿轮刮削加工的动作的图，是从加工用工具的径向观察的图。
图3B是从加工用工具的中心轴线方向观察图3A的图。
图4A是表示修整要素的凸面的修整量的图。
图4B是表示修整要素的偏压的修整量的图。
图4C是表示修整要素的扭转角的修整量的图。
图4D是表示修整要素的压力角的修整量的图。
图4E是表示修整要素的齿形圆度的修整量的图。
图5A是表示使加工用工具的中心轴线与工件的中心轴线的中心间距离以抛物线状变化的运动的图。
图5B是表示使加工用工具的中心轴线与工件的中心轴线所成的交叉角以直线状变化的运动的图。
图5C是表示相对于加工用工具的旋转角的工件的旋转角以直线状变化的运动的图。
图6A是表示Y轴的变化量与凸面的形成量的关联、Y轴的变化量与偏压的形成量的关联以及Y轴的变化量与扭转角的形成量的关联的图。
图6B是表示B轴的变化量与凸面的形成量的关联、B轴的变化量与偏压的形成量的关联、B轴的变化量与扭转角的关系的图。
图6C是表示Cw轴的变化量与凸面的形成量的关联、Cw轴的变化量与偏压的形成量的关联、Cw轴的变化量与扭转角的形成量的关联的图。
图6D是表示X、Y轴的变化量与凸面的形成量的关联、X、Y轴的变化量与偏压的形成量的关联、X、Y轴的变化量与扭转角的形成量的关联的图。
图7中的(a)～(c)是表示在正交坐标系(X方向-Y方向-Z方向)上表示渐开线齿面的情况和用径向与齿宽(Z)方向的平面坐标系置换，并以纵轴表示误差的情况的图。
图8是表示齿轮加工辅助装置的结构的图。
图9是表示构成齿轮加工辅助装置的关联计算部的处理的流程图。
图10是表示由齿轮加工辅助装置进行的修正量决定处理的流程图。
图11A是表示由B轴形成交叉角θ1的情况下的工件与加工用工具的位置的图。
图11B是表示将由B轴形成的交叉角设为θt的情况下的工件与加工用工具的位置的图。
图11C是表示从加工开始移动到离开了ΔLt的Pt时的工件与加工用工具的位置的图。
图12A是表示齿宽与工件旋转角的关系的图。
图12B是表示齿宽的位置与工件旋转角的修正量的关系的图。
图12C是表示齿宽的位置与包含修正量的工件旋转角的关系的图。
图12D是表示齿宽的位置与X坐标值的关系的图。
图12E是表示齿宽的位置与Z坐标值的关系的图。
图13是表示其它形态的齿轮加工辅助装置的结构的图。
图14A是表示由其它形态的齿轮加工辅助装置进行的修正量决定处理的流程图。
图14B是表示由其它形态的齿轮加工辅助装置进行的修正量决定处理的流程图。
附图标记的说明
10：齿轮加工装置，11：工具主轴，12：工件主轴，13：加工控制部，20：齿轮加工辅助装置，21：工具规格存储部，22：关联计算部，23：目标修整量存储部，24：修正量决定部，25：齿面形状计算部，26：形状误差计算部，T：加工用工具，W：工件，G：齿轮，Gf：齿面，Mc：凸面的形成量，Mb：偏压的形成量，Mh：扭转角的形成量，Mp：压力角的形成量，Mr：齿形圆度的形成量，Mc′：凸面的修整量，Mb′：偏压的修整量，Mh′：扭转角的修整量，D：中心间距离，θ：工件旋转角(交叉角)，φ：工件旋转角，ΔY：Y轴的变化量，ΔB：B轴的变化量，ΔCw：Cw轴的变化量，ΔX、ΔY：偏移角的变化量，ΔYa：Y轴的修正量，ΔBa：B轴的修正量，ΔCwa：Cw轴的修正量。
具体实施方式
(1.齿轮加工装置10的结构)
参照图1对齿轮加工装置的结构进行说明。如图1所示，齿轮加工装置10例如是作为使工件W与加工用工具T的相对的位置以及姿势变化的驱动轴，具有三个直进轴以及两个旋转轴的五轴加工中心。在本例中，齿轮加工装置10具有作为直进轴的正交三轴(X轴、Y轴、Z轴)、以及作为旋转轴的B轴以及Cw轴。在本例中，B轴是绕与Y轴线平行的旋转台14的中心轴线RB的旋转轴，Cw轴是绕工件W的中心轴线RW的旋转轴。此外，齿轮加工装置10具有绕加工用工具T的中心轴线RT的旋转轴、即Ct轴，若包含Ct轴则成为六轴加工中心。
齿轮加工装置10具备支承加工用工具T并能够绕Ct轴旋转，且能够分别沿Y轴方向以及Z轴方向移动的工具主轴11。并且，齿轮加工装置10具备支承工件W并能够绕Cw轴旋转，且能够绕B轴旋转，能够沿X轴方向移动的工件主轴12。齿轮加工装置10具备进行齿轮的齿的加工的动作控制的加工控制部13等。在本例中，对加工控制部13进行通过刮削加工在工件W上加工齿轮的齿的控制的情况进行说明。其中，也可以适用于由螺纹状磨石进行的齿轮磨削、或者由滚刀加工进行的齿轮切削。此外，并不限于上述构成，只要是工具主轴11与工件主轴12能够相对移动的结构即可。
(2.刮削加工)
参照图2A、图2B、图3A以及图3B对刮削加工进行说明。如图2A以及图2B所示，刮削加工设为使加工用工具T的中心轴线RT相对于与工件W的中心轴线RW平行的轴线具有交叉角θ的状态。另外，在从X轴方向观察的情况下，加工用工具T的中心轴线RT与工件W的中心轴线RW平行。而且，将加工用工具T的中心轴线RT与工件W的中心轴线RW的中心间距离设为D。
而且，如图3A以及图3B所示，是一边使工件W绕工件W的中心轴线RW的旋转与加工用工具T绕加工用工具T的中心轴线RT的旋转同步，一边将加工用工具T相对于工件W沿工件W的中心轴线RW方向输送，从而在工件W上加工齿轮的齿的方法。在刮削加工中，在工件W1旋转的期间，工件W的各齿线的部分被加工用工具T仅加工一次。
(3.齿面修整要素)
参照图4A-图4E对修整齿轮的齿面形状时的齿面修整要素进行说明。如图4A-图4E所示，作为齿轮的齿G的齿面Gf的形状的修整要素有凸面(图4A)、偏压(图4B)、扭转角(图4C)、压力角(图4D)以及齿形圆度(图4E)。这里，凸面是指在齿线方向上齿宽的中央部比两端部高。偏压是指在齿线方向上使压力角连续变化，使齿面具有扭曲。
如图4A所示，凸面的修整量Mc由在齿G的齿面Gf上齿线方向的评价范围Dc的中央位置(在本例中，齿宽中央位置)的基准圆通过的部位的距离来表示。如图4B所示，偏压的修整量Mb由在齿G的齿面Gf上齿线方向的评价范围Db的两端位置(在本例中，从齿宽中央向两侧离开Db/2的位置)的压力角Mp1、Mp2之差的二分之一的角度来表示。
如图4C所示，扭转角的修整量Mh由在齿G的齿面Gf上齿线方向的评价范围Dh的两端位置(在本例中，齿的一端面的位置与齿宽中央位置)的基准圆通过的部位的齿线方向的角度来表示。如图4D所示，压力角的修整量Mp由在齿G的齿面Gf上齿线方向的评价范围Dp的中央位置(在本例中，齿宽中央位置)的齿高方向的角度来表示。如图4E所示，齿形圆度的修整量Mr由在齿G的齿面Gf上齿线方向的评价范围Dr的中央位置(在本例中，齿宽中央位置)的基准圆通过的部位的距离来表示。
(4.齿面修整方法的基本)
齿面形状的修整要素中的、压力角以及齿形圆度是齿形方向的修整，成为工具形状的转印。即、能够通过加工用工具T的刀形、刀齿数、变位系数、扭转角(交叉角)、刃角、前角等工具规格来修整。另一方面，凸面、偏压以及扭转角是齿宽方向的修整，成为齿轮加工装置10的运动轨迹的转印。即、能够通过作为齿轮加工装置10的加工控制要素的Cw轴、B轴、X轴以及Y轴来修整。此外，压力角以及齿形圆度也能够通过齿轮加工装置10的加工控制要素来修整，但在本例中基于加工用工具T的工具刀形(规格)来修整。
具体而言，如图5A所示，凸面能够通过使加工用工具T的中心轴线RT与工件W的中心轴线RW的中心间距离D(如图2B以及图3B所示)沿齿宽方向以抛物线状变化地运动而形成。因此，凸面在齿轮加工装置10中能够通过控制Y轴的动作来修整。
如图5B所示，偏压能够通过使加工用工具T的中心轴线RT与工件W的中心轴线RW所成的交叉角θ沿齿宽方向以直线状变化地运动而形成。因此，偏压能够通过控制使加工用工具T绕与Y轴平行的轴线旋转的动作来修整。但是，在齿轮加工装置10中，加工用工具T不旋转，所以通过控制作为工件W的旋转轴的B轴的动作(工件旋转角(交叉角θ))来修整。这里，加工点是加工用工具T的刀尖圆与工件W的齿根圆接触的点。
另外，虽省略图示，偏压能够通过使加工用工具T与工件W的加工点在工件W的周向偏移时的偏移角沿齿宽方向变化而形成，所以在齿轮加工装置10中能够通过控制X轴以及Y轴的动作来修整。
如图5C所示，扭转角能够通过使相对于加工用工具T的旋转角的工件W的旋转角φ在齿宽方向以直线状变化地运动而形成。因此，扭转角在齿轮加工装置10中能够通过控制Cw轴的动作来修整。此外，图5A-图5C的横轴表示加工用工具T与工件W的加工点的齿宽的位置，即表示从齿的一端面侧的右齿面的位置(加工开始位置)到齿的另一端面侧的右齿面的位置(加工结束位置)。
(5.修整要素与加工控制要素的关联)
接下来，参照图6A-图6D对各修整要素与各加工控制要素的关联进行说明。这里，各修整要素与各加工控制要素的关联因加工用工具T的规格而不同。而且，加工用工具T的工具规格基于对工件W加工的齿轮规格而决定。因此，图6A-图6D所示的各关联表示某加工用工具T的关联，若加工用工具T不同，则表示不同的关联。另外，修整要素例示了凸面、偏压以及扭转角，加工控制要素例示了Y轴、B轴、Cw轴、偏移角(基于X、Y轴的同步两轴)。
图6A表示Y轴的变化量ΔY与凸面的形成量Mc的关联、Y轴的变化量ΔY与偏压的形成量Mb的关联以及Y轴的变化量ΔY与扭转角的形成量Mh的关联。各关联在以根据基准加工控制要素仅使Y轴变化的状态进行齿轮加工模拟的情况下，基于通过齿轮加工模拟得到的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差来计算。
例如，各关联基于通过齿轮加工模拟得到的齿轮的齿面形状，例如利用2次函数计算修整要素与加工控制要素的关联。具体而言，计算通过齿轮加工模拟得到的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状亦即渐开线螺旋面的齿面的误差，计算计算出的误差与该加工控制要素(Y轴)的变化量的关联。
详细地说，首先，通过齿轮加工模拟，使作为加工控制要素的Y轴一点点地变化来计算多个齿面形状。该处理依次进行而计算齿面的整体形状。然后，关于关联，计算作为各齿面形状的修整要素的凸面、偏压以及扭转角的各形成量Mc、Mb、Mh，使计算出的凸面、偏压以及扭转角的各形成量Mc、Mb、Mh、与作为加工控制要素的Y轴的变化量ΔY对应而制作图表。
另外，Y轴的变化量ΔY包含从基准值向正方向多次变化的值、和从基准值向负方向多次变化的值。如图6A所示，若使Y轴变化，则能够使凸面较大地变化。但是，若使Y轴变化，则偏压以及扭转角也变化。
这里，齿轮加工模拟例如被记载于日本特开2017-144502号公报等。基准加工控制要素是用于加工未赋予凸面、偏压、修整扭转角、压力角以及齿形圆度的齿轮的加工控制要素。此外，修整扭转角是指相对于作为齿轮的规格的基准扭转角的扭转角。
图6B表示B轴的变化量ΔB与凸面的形成量Mc的关联、B轴的变化量ΔB与偏压的形成量Mb的关联以及B轴的变化量ΔB与扭转角的形成量Mh的关联。各关联在以仅使B轴根据基准加工控制要素而变化的状态进行齿轮加工模拟的情况下，基于通过齿轮加工模拟得到的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差而计算。
使凸面、偏压以及扭转角的各形成量Mc、Mb、Mh、与作为加工控制要素的B轴的变化量ΔB对应的图表，实际上与上述Y轴相同地制作。B轴的变化量ΔB包含从基准值向正方向多次变化的值、和从基准值向负方向多次变化的值。如图6B所示，若使B轴变化，则能够使偏压较大地变化。但是，若使B轴变化，则凸面以及扭转角稍微变化。
图6C表示Cw轴的变化量ΔCw与凸面的形成量Mc的关联、Cw轴的变化量ΔCw与偏压的形成量Mb的关联以及Cw轴的变化量ΔCw与扭转角的形成量的关联。在以仅使Cw轴根据基准加工控制要素而变化的状态进行齿轮加工模拟的情况下，基于通过齿轮加工模拟得到的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差而计算各关联。
使凸面、偏压以及扭转角的各形成量Mc、Mb、Mh、与作为加工控制要素的Cw轴的变化量ΔCw对应的图表，实际上与上述Y轴相同地制作。Cw轴的变化量ΔCw包含从基准值向正方向多次变化的值、和从基准值向负方向多次变化的值。如图6C所示，若使Cw轴变化，则能够使扭转角较大地变化。此外，在使Cw轴变化时，凸面以及偏压几乎不变化。
图6D表示偏移角的变化量与各修整要素的关联。这里，偏移角是使加工用工具T与工件W的加工点向工件W的周向偏移时的角度。因此，偏移角能够通过使X轴与Y轴同步来表示。即、偏移角的变化量能够通过X轴与Y轴的基于同步两轴的变化量ΔX、ΔY来表示。以下，偏移角的变化量表示为ΔX、ΔY。
即、图6D表示偏移角的变化量ΔX、Y与凸面的形成量Mc的关联、偏移角的变化量ΔX、Y与偏压的形成量Mb的关联以及偏移角的变化量ΔX、Y与扭转角的形成量Mh的关联。在以仅使偏移角根据基准加工控制要素而变化的状态进行了齿轮加工模拟的情况下，通过齿轮加工模拟得到的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差而计算各关联。
使凸面、偏压以及扭转角的各形成量Mc、Mb、Mh、与作为加工控制要素的偏移角的变化量ΔX、ΔY对应的图表，实际上与上述Y轴相同地制作。如图6D所示，若使偏移角变化，则能够使偏压较大地变化。但是，若使偏移角变化，则凸面以及扭转角也变化。
据此，各修整要素与各加工控制要素相互影响。因此，即使在修整一个修整要素的情况下，由于其它修整要素受到影响，所以也需要修整该其它修整要素。此外，在上述中，虽分别单独地使各加工控制要素(Y轴、B轴、Cw轴、偏移角)变化，但也可以基于规定的同步条件使多个要素同步地变化。在该情况下，能够得到加工控制要素与修整要素的关联。
(6.与基准齿面的误差的计算方法)
如上所述，各关联基于使各加工控制要素变化时的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差而计算。而且，基准的齿面形状例如是渐开线齿面。
这里，图7的(a)所示的齿轮的齿G的齿面Gf是渐开线齿面abcd的情况下的特征，在齿轮加工模拟的图7的(b)所示的正交坐标系(X方向-Y方向-Z方向)上的计算中很难被掌握。因此，对于渐开线齿面abcd而言，通过改进齿轮加工模拟来计算而使掌握变得容易。
即如图7的(c)所示，渐开线齿面abcd通过径向与齿宽(Z)方向的平面坐标系置换为平面abcd。用纵轴表现与置换后的平面abcd的误差(凸面、偏压以及扭转角的形成量Mc、Mb、Mh)。此外，也可以代替向平面abcd的置换，而仅置换为作用的线。
(7.齿轮加工辅助装置20的结构)
参照图8-图9对齿轮加工辅助装置20的结构进行说明。齿轮加工辅助装置20是能够进行修整齿面形状来加工齿轮的齿时的辅助的装置。齿面形状的修整要素如上所述，具有凸面(图4A)、偏压(图4B)，扭转角(图4C)、压力角(图4D)以及齿形圆度(图4E)。其中，齿轮加工装置10将该修整要素中的至少两个作为对象。
如图8所示，齿轮加工辅助装置20具备工具规格存储部21、关联计算部22、目标修整量存储部23、修正量决定部24、齿面形状计算部25以及形状误差计算部26等。在工具规格存储部21存储有工具规格。工具规格基于对工件W加工的齿轮规格而决定。齿轮加工辅助装置20例如能够设为PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)、CNC(Computerized Numerical Control：电脑数控)装置等的组装***(微机)，也能够设为个人计算机、服务器等。
关联计算部22计算修整要素(凸面、偏压、扭转角、压力角以及齿形圆度)与加工控制要素(Y轴、B轴以及Cw轴)的关联。此外，加工控制要素也可以代替B轴而设为偏移角。各修整要素与各加工控制要素的关联如图6A-图6D所示。
但是，各修整要素与各加工控制要素的关联因加工用工具T的规格而不同。因此，基于存储于工具规格存储部21的加工用工具T的规格，计算各修整要素与各加工控制要素的关联。各关联如上所述，基于使用齿轮加工模拟而使规定的加工控制要素变化时的齿轮的齿面形状来计算。
参照图9对关联计算部22的处理的一个例子进行说明。首先，从工具规格存储部21取得基于齿轮形状决定的加工用工具T的规格(步骤S1)。接着，通过齿轮加工模拟，计算使作为加工控制要素之一的Y轴变化时的多个齿面形状(步骤S2)。接着，基于通过齿轮加工模拟计算出的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差，计算Y轴的变化量ΔY与各修整要素的关联(步骤S3)。
接着，通过齿轮加工模拟，计算使作为加工控制要素之一的Cw轴变化时的多个齿面形状(步骤S4)。接着，基于通过齿轮加工模拟计算出的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差，计算Cw轴的变化量ΔCw与各修整要素的关联(步骤S5)。
接着，通过齿轮加工模拟，计算使作为加工控制要素之一的B轴变化时的多个齿面形状(步骤S6)。接着，基于通过齿轮加工模拟计算出的齿轮的齿面形状与基准的齿面形状的误差，计算B轴的变化量ΔB与各修整要素的关联(步骤S7)。此外，Y轴、Cw轴、B轴的各关联的计算顺序也可以适当地改变。
在目标修整量存储部23存储作为齿轮的齿的齿面形状的修整要素的凸面、偏压以及扭转角的目标修整量。此外，在通过齿轮加工装置10的加工控制要素修整压力角以及齿形圆度的情况下，压力角以及齿形圆度的目标修整量也被存储于目标修整量存储部23。
修正量决定部24以作为修整要素的凸面、偏压以及扭转角成为存储于目标修整量存储部23的目标修整量的方式，决定作为加工动作中的加工控制要素的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa。此外，也可以代替B轴的修正量ΔBa，设为偏移角的修正量。而且，修正量决定部24基于作为决定后的各加工控制要素的Y轴、B轴(或者偏移角)、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa，辅助加工控制部13的加工控制。
这里，齿轮的齿G的齿面Gf的形状的修整要素通过使在工件W上加工齿轮的齿G的动作中的加工控制要素变化而变化。因此，能够以修整要素与目标修整量近似的方式，决定加工控制要素的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa，能够提高可设计的齿面形状的自由度。
此外，修正量决定部24为了将修整要素作为目标修整量而使加工控制要素的修正量变化，所以往往全部的修整要素并不在目标修整量的允许值内。因此，只要修整要素中的至少两个处于目标修整量的允许值内即可。该加工控制要素的修正量的决定的细节将在后述。
齿面形状计算部25使用由修正量决定部24决定的加工控制要素亦即Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa计算齿轮的齿面形状。齿轮的齿面形状能够通过齿轮加工模拟处理计算。齿轮加工模拟与计算上述关联的处理中使用的技术相同。而且，形状误差计算部26对由齿面形状计算部25计算出的齿面齿面形状和存储于目标修整量存储部23的目标修整量进行比较来计算凸面、偏压以及扭转角的各误差。由此，能够提高齿面形状的精度。
参照图10对由修正量决定部24、齿面形状计算部25以及形状误差计算部26进行的修整要素的修正量的决定处理进行说明。首先，修正量决定部24取得存储于目标修整量存储部23的修整要素亦即凸面、偏压以及扭转角的目标修整量(步骤S11)。并且，修正量决定部24取得关联计算部22计算出的各关联。即修正量决定部24取得与工具规格对应的关联，且是各修整要素与各加工控制要素的关联(步骤S12)。
接着，修正量决定部24计算Y轴的修正量ΔYa(步骤S13)。例如，修正量决定部24基于凸面的目标修整量、与Y轴的变化量ΔY及凸面的形成量Mc的关联(图6A的上段图)，计算Y轴的修正量ΔYa。将图6A的凸面的形成量Mc成为目标修整量时的Y轴的变化量ΔY作为Y轴的修正量ΔYa。
接着，修正量决定部24计算B轴的修正量ΔBa(步骤S14)。例如，修正量决定部24基于偏压的目标修整量、B轴的变化量ΔB与偏压的形成量Mb(图6B的中段图)、Y轴的修正量ΔYa时的偏压的形成量Mb(图6A的中段图)，计算B轴的修正量ΔBa。例如，决定Y轴的修正量ΔYa时的偏压的形成量Mb(图6A的中段图)、与图6B的偏压的形成量Mb的合计与目标修整量一致的情况下的、图6B的偏压的形成量Mb。然后，将决定出的图6B的偏压的形成量Mb时的B轴的变化量ΔB作为B轴的修正量ΔBa。
接着，修正量决定部24计算Cw轴的修正量ΔCwa(步骤S15)。例如，修正量决定部24基于扭转角的目标修整量、Cw轴的变化量ΔCw与扭转角的形成量Mh(图6C的下段图)、Y轴的修正量ΔYa时的扭转角的形成量Mh(图6A的下段图)、B轴的修正量ΔBa时的扭转角的形成量Mh(图6B的下段图)，来计算Cw轴的修正量ΔCwa。例如，决定Y轴的修正量ΔYa时的扭转角的形成量Mh(图6A的下段图)、B轴的修正量ΔBa时的扭转角的形成量Mh(图6B的下段图)、以及图6C的扭转角的形成量Mh的合计与目标修整量一致的情况下的、图6C的扭转角的形成量Mh。而且，将决定出的图6C的扭转角的形成量Mh时的Cw轴的变化量ΔCw作为Cw轴的修正量ΔCwa。
接着，修正量决定部24计算凸面、偏压以及扭转角的修整量Mc′、Mb′、Mh′(步骤S16)。各修整要素的修整量Mc′、Mb′、Mh′基于Y轴的修正量ΔYa、B轴的修正量ΔBa、Cw轴的修正量ΔCwa、各关联来而计算。例如，凸面的修整量Mc′通过Y轴的修正量ΔYa时的凸面的形成量Mc(图6A的上段图)、B轴的修正量ΔBa时的凸面的形成量Mc(图6B的上段图)、Cw轴的修正量ΔCwa时的凸面的形成量Mc(图6C的上段图)的合计值来计算。偏压以及扭转角的修整量Mb′、Mh′也同样。
接着，修正量决定部24判断凸面、偏压以及扭转角的修整量Mc′、Mb′、Mh′是否与各目标修整量近似(步骤S17)。修正量决定部24在各修整量Mc′、Mb′、Mh′不与各目标修整量近似时(S17：否)，返回步骤S13并重复上述处理。例如，在凸面的修整量Mc′偏移了目标修整量的情况下，以能够通过追加来修整该偏移量的方式，计算各修整要素的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa。
如上述那样，修正量决定部24按Y轴的修正量ΔYa、B轴的修正量ΔBa、Cw轴的修正量ΔCwa的顺序计算它们。如图6A-图6C所示，其理由是各修整要素的形成量Mc、Mb、Mh的变化按Y轴、B轴、Cw轴的顺序变小。即这是因为B轴比Y轴的影响小，Cw轴比Y轴以及B轴的影响小。即使根据该关系进行简易的运算，各修整要素的修整量Mc′、Mb′、Mh′也会提前到达各目标修整量附近。即在Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa的决定中，能够减少步骤S13-S17的重复处理次数。
修正量决定部24在步骤S17中在各修整量Mc′、Mb′、Mh′与各目标修整量近似时(S17：是)，决定作为计算出的加工控制要素的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa(步骤S18)。因此，能够通过非常简易的运算，计算各修整要素的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa。这里所说的简易的运算是指与基于齿轮加工模拟的运算相比简易的运算。
接着，齿面形状计算部25使用由修正量决定部24决定的作为加工控制要素的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa，通过齿轮加工模拟计算齿轮的齿面形状(步骤S19)。而且，形状误差计算部26比较由齿面形状计算部25计算出的齿面形状与存储于目标修整量存储部23的目标修整量来计算凸面、偏压以及扭转角的各误差(步骤S20)。
形状误差计算部26判断计算出的凸面、偏压以及扭转角的各误差是否是允许值内(步骤S21)。而且，在凸面、偏压以及扭转角的各误差为允许值外时返回步骤S13并重复上述处理，将新决定的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa变更为先前决定的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa。
另一方面，在凸面、偏压以及扭转角的各误差是允许值内时，修正量决定部24将在步骤S18中决定的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa向加工控制部13发送(步骤S22)，结束全部的处理。
加工控制部13基于由修正量决定部24决定的作为加工控制要素的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa，控制齿轮的齿的加工。即、设为使加工用工具T的中心轴线RT相对于与工件W的中心轴线RW平行的轴线具有角度的状态。而且，一边使工件W绕工件W的中心轴线RW的旋转与加工用工具T绕加工用工具T的中心轴线RT的旋转同步，一边沿工件W的中心轴线RW方向相对于工件W输送加工用工具T，相对于目标修整量使图5A-图5C所示的曲线、直线的倾斜变化来控制Y轴、B轴、Cw轴的动作，从而在工件W上加工齿轮的齿。
如上所述，在受到齿轮加工辅助的齿轮加工中，基于决定的作为加工控制要素的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa在工件W上加工齿轮的齿，从而能够实现具有修整后的齿面形状的齿轮的齿的加工时间的缩短化。
另外，修整要素与加工控制要素的关联计算部通过神经网络等的机械学习，运算关联性，即使相对于修整要素使加工控制要素变化，也能够高精度地进行加工。
(8.其它形态的齿轮加工辅助装置30的结构)
在上述齿轮加工辅助装置20中，根据对工件W加工的齿轮的齿的齿宽位置来修正交叉角θ，所以以使加工用工具T绕与Y轴平行的轴的轴线旋转为前提来进行模拟。然而，对于本例的齿轮加工装置10而言，工件W绕与Y轴平行的B轴的轴线绕旋转并修正交叉角θ，所以在由加工用工具T进行的工件W的加工中，加工点从工件W的中心轴线RW上偏移，产生加工误差。
因此，需要以加工点总是在工件W的中心轴线RW上移动的方式，规定用于制作交叉角θ的轴(B轴)与X轴以及Z轴的动作的关系。这里，参照附图对上述加工点的举动进行说明。如图11A的单点划线所示，在交叉角θ为0度的状态(工件W的中心轴线RW与加工用工具T的中心轴线RT一致的状态)下，求出工件W的加工工具T侧的端面的中心点Pw的X、Z坐标值(Xw、Zw)。
而且，将B轴的中心轴线RB上的中心点OB与工件W的端面的中心点Pw之间的距离β、与由加工条件决定的加工用工具T的助行进量(也称为余量)α的和作为加工点距离L而通过下式(1)求出。此外，助行进量是工件W的端面的中心点Pw与定位于加工开始位置的加工用工具T的工件W侧的端面的中心点P0(加工点)之间的距离。
[算式1]
L＝β+α…(1)
而且，如图11A的实线所示，若使B轴旋转由加工条件决定的加工开始时的交叉角θ1，则加工点从P0移动到P1。因此，加工点P1的X坐标值X1以及Z坐标值Z1由下式(2)、(3)来表示。
[算式2]
X1＝XW+Lsinθ1…(2)
[算式3]
Z1＝ZW+Lcosθ1…(3)
而且，如图11B的实线所示，假设即使B轴旋转而加工用工具T也停止，则在B轴因加工开始而旋转并且交叉角从θ1改变为θt时，若加工点P1没有移动到P2的位置则从工件W的中心轴线RW上偏移。为了消除该偏移，需要随着B轴的旋转而进行加工用工具T的移动。
因此，如图11C所示，在B轴因加工开始而旋转且交叉角从θ1改变为θt时，加工点P2在工件W的中心轴线RW上向离开了ΔLt的Pt移动。此时的加工点位置，即加工点Pt的X坐标值Xt以及Z坐标值Zt由下式(4)、(5)来表示。此外，交叉角θt由下式(6)来表示。式(6)的A是系数。
[算式4]
Xt＝(L-ΔLt)sinθt…(4)
[算式5]
Zt＝(L-ΔLt)cosθt…(5)
[算式6]
θt＝AΔLt…(6)
而且，如图12A(与图5B相同)所示，偏压能够通过使加工用工具T的中心轴线RT与工件W的中心轴线RW所成的交叉角θ沿齿宽方向以直线状变化地运动而形成。因此，偏压能够通过控制作为工件W的旋转轴的B轴的动作(工件旋转角(交叉角θ))来修整。这里，如图12B所示，B轴的修正量(工件旋转角的修正量)ΔBa在齿宽方向上以直线状变化。
由此，如图12C所示，包含修正量ΔBa的B轴的角度(工件旋转角(交叉角θt))随着加工点Pt的齿宽的位置从加工开始位置向加工结束位置移动，以正的斜率直线变化。此时，如图12D所示，加工点位置、即加工点Pt的X坐标值Xt以向右上升的方式进行曲线变化，如图12E所示，加工点Pt的Z轴位置Zt以向右下降的方式进行曲线变化。
据此，能够通过伴随着B轴的旋转控制进行X轴以及Z轴的移动控制，抑制加工点Pt从工件W的中心轴线RW上的偏移。即、将由式(4)、(5)得到的点组提供给NC程序并利用加工用工具T在工件W上加工齿，从而加工中的加工点Pt能够在工件W的中心轴线RW上移动，能够与由模拟得到的齿面一致。
接下来，参照与图8以及图10对应地表示的图13、图14A以及图14B对其它形态的齿轮加工辅助装置30的结构进行说明。此外，在图13、图14A以及图14B中，对与图8以及图10所示的结构部以及步骤相同的结构部以及步骤标注相同的编号以及相同的附图标记，并省略其详细的说明。另外，图9所示的步骤对于齿轮加工辅助装置30也是相同的步骤，所以省略图示。
如图13所示，其它形态的齿轮加工辅助装置30是在图8所示的齿轮加工辅助装置20的结构中新增加了修正交叉角计算部31、加工点距离计算部32以及加工点位置计算部33的结构。修正交叉角计算部31从修正量决定部24读出B轴的修正量ΔBa。然后，用B轴的修正量ΔBa修正由从加工控制部13读出的加工条件决定的交叉角θ的变动(参照图5B)并求出修正交叉角θt(参照图12C)。
加工点距离计算部32将B轴的中心点OB与工件W的端面的中心点PW之间的距离β、与由从加工控制部13读出的加工条件决定的助行进量(余量)α的和作为加工点距离L(参照图11A)来计算。具体而言，使用式(1)来计算。
加工点位置计算部33使用从修正交叉角计算部31读出的修正交叉角θt以及从加工点距离计算部32读出的加工点距离L计算出加工点位置。即、B轴因加工开始而旋转，交叉角从θ1变动为θt，将加工点P2在工件W的中心轴线RW上移动到离开了ΔLt的Pt时的加工点Pt的X坐标值Xt以及Z坐标值Zt作为加工点位置来计算(参照图11C)。具体而言，使用式(4)、(5)、(6)来计算。
齿轮加工辅助装置30中的由修正量决定部24、齿面形状计算部25以及形状误差计算部26进行的修整要素的修正量的决定处理，在图14A以及图14B中与图10的步骤S11-S21相同，所以省略详细的说明。在步骤S21中，在凸面、偏压以及扭转角的各误差为允许值内时，修正交叉角计算部31用B轴的修正量ΔBa修正交叉角θ的变动来计算修正交叉角θt(步骤S31)。
而且，加工点距离计算部32计算作为B轴的中心点OB与工件W的端面的中心点PW之间的距离β、与助行进量(余量)α之和的加工点距离L(步骤S32)。加工点位置计算部33计算从交叉角θ1变动到θt时的加工点Pt的加工点位置(Xt、Zt)(步骤S33)。而且，修正量决定部24将在步骤S18中决定的Y轴、B轴、Cw轴的修正量ΔYa、ΔBa、ΔCwa以及在步骤S33中决定的交叉角从θ1变动到θt时的加工点Pt的加工点位置(Xt、Zt)向加工控制部13发送(步骤S22)，结束全部的处理。
在上述实施方式中，虽作为用于制作交叉角θ的轴对B轴与、X轴以及Z轴的动作的关系进行了规定，但作为用于制作交叉角θ的轴对A轴与、X轴以及Y轴的动作的关系进行规定，或者对Y轴与、X轴以及Z轴的动作的关系进行规定的情况，也同样能够由ΔLt来定义。即、加工点Pt的Y轴坐标值Yt由下式(7)来表示，A轴坐标值At由下式(8)来表示。此外，式(7)、(8)的D、F是系数。
[算式7]
Yt＝DΔLt^2+ΔLt…(7)
[算式8]
At＝FΔLt…(8)

Claims (10)

1.一种齿轮加工辅助装置，其在一边使工件绕上述工件的中心轴线的旋转与加工用工具绕上述加工用工具的中心轴线的旋转同步，一边使上述工件与上述加工用工具相对移动，在上述工件上加工齿轮的齿时进行加工辅助，其特征在于，具备：
目标修整量存储部，其存储作为上述齿轮的齿的齿面形状的修整要素的凸面、偏压、扭转角、压力角以及齿形圆度中的至少两个目标修整量；以及
修正量决定部，其以上述修整要素中的至少两个与存储于上述目标修整量存储部的上述目标修整量近似的方式，决定加工动作中的加工控制要素的修正量。
2.根据权利要求1所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，上述齿轮加工辅助装置还具备：
齿面形状计算部，其使用由上述修正量决定部决定的上述加工控制要素的修正量来计算上述齿轮的齿面形状；以及
形状误差计算部，其对由上述齿面形状计算部计算出的上述齿面形状与存储于上述目标修整量存储部的上述目标修整量进行比较来计算误差，
上述修正量决定部在由上述形状误差计算部计算出的上述误差是允许值以外时，改变并决定上述加工控制要素的修正量。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，上述齿轮加工辅助装置还具备：
关联计算部，其基于使上述加工控制要素变化时的上述齿轮的齿面形状，计算上述修整要素与上述加工控制要素的关联，
上述修正量决定部基于由上述关联计算部计算出的上述关联，决定上述加工控制要素的修正量。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，
上述加工控制要素是上述加工用工具的中心轴线与上述工件的中心轴线的中心间距离、上述加工用工具的中心轴线与上述工件的中心轴线所成的交叉角、上述加工用工具与上述工件的加工点在上述工件的周向上偏移时的偏移角、以及相对于上述加工用工具的旋转角的上述工件的旋转角，
上述修正量决定部决定上述加工控制要素中的至少两个修正量。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，
上述修正量决定部基于上述凸面的修整量，决定上述加工控制要素的修正量。
6.根据权利要求5所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，
上述修正量决定部基于上述偏压的修整量，决定上述加工控制要素的修正量。
7.根据权利要求6所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，
上述修正量决定部基于上述扭转角，决定上述加工控制要素的修正量。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，具备：
在上述加工用工具与上述工件的加工点朝向用于制作上述加工用工具的中心轴线与上述工件的中心轴线所成的交叉角的轴移动，从而在上述工件上加工上述齿轮的齿的情况下，
计算用于制作上述交叉角的轴的中心轴线与上述加工点之间的距离的加工点距离计算部；以及
基于计算出的上述距离，计算加工动作中的上述加工点的位置的加工点位置计算部。
9.根据权利要求8所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，
上述加工点位置计算部根据修正交叉角，以上述加工点位于上述工件的中心轴线上的方式，计算作为上述加工控制要素的上述加工用工具与上述工件的相对移动位置，其中上述修正交叉角包含由上述修正量决定部决定的作为上述加工控制要素的上述交叉角的修正量。
10.一种齿轮加工装置，其具备权利要求1-9中任一项所述的齿轮加工辅助装置，其特征在于，具备：加工控制部，其基于由上述修正量决定部决定的上述加工控制要素的修正量，控制上述齿轮的齿的加工。
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