本发明涉及切齿刀具的加工装置、加工方法、工具形状模拟装置以及工具形状模拟方法。
背景技术：
用于切削齿轮的切齿刀具形成为基于作为切削对象的齿轮的形状的形状。而且，在切齿刀具的刀尖发生了摩耗的情况下，进行再次磨削(以下，简单地称为“再磨”)。例如，在日本专利第4763611号公报中，记载有与小齿轮刀具的刀形轮廓有关的发明。该发明是在小齿轮刀具的再磨时根据理想的刀形求出刀形轮廓的误差的方法。
另外，在日本专利第3080824号公报中，作为切齿刀具，记载有与小齿轮刀具的再磨有关的发明。该发明基于用于磨削小齿轮刀具的砂轮的理想的移动轨迹，即，基于砂轮将再磨后进行了切削的齿轮的齿厚变为理想状态的移动轨迹，求出近似的直线状的移动轨迹以及圆弧状的移动轨迹。而且，是对应于基于两移动轨迹的小齿轮刀具在径向的偏移在小齿轮刀具的刀厚方向修正砂轮的移动轨迹进行磨削的方法。
然而，近年来，从成本方面看，希望有能够高速切削的齿轮加工，公知有日本特开2012－171020号公报所记载的旋刮加工。旋刮加工是指形成为切削对象的中心轴与切齿刀具的中心轴倾斜的状态(齿轮加工中的具有交叉角的状态)一边使切削对象以及切齿刀具绕各自的中心轴同步旋转一边使切齿刀具在切削对象的中心轴相对移动的加工。
另外，在日本特开2014－237185号公报中，记载有与齿轮加工的模拟装置有关的发明。该模拟装置通过多个定义点规定刀具刃中的端面与侧面的分界线来把握多大的切削力作用于刀具刃的哪个部位。其结果是，例如能够利用于决定切入量、进给等的加工条件。另外，由于能够把握刀具刃的某个部位是否摩耗，所以也能够推断工具的寿命。
旋刮加工的切齿刀具(旋刮刀具)在通过小齿轮刀具的加工方法制作的情况下，刀具刃的厚度(相当于齿轮中的齿厚)因再磨而变薄并且工具外径变小，因此在用进行了再磨的旋刮刀具进行了加工的齿轮，相对于理想的齿轮产生齿形误差以及齿厚误差。上述误差存在随着再磨量增加而增大的趋势，一般而言，旋刮刀具在再磨量为2～5mm(再磨10次)的程度达到工具寿命。
在日本专利第4763611号公报所记载的发明中，并未提及齿轮的伴随着再磨量的增加的齿形误差以及齿厚误差。另外，在日本专利第3080824号公报所记载的发明中，虽然能够抑制齿轮的伴随着再磨量的增加的齿厚误差的增大，但齿轮的齿形误差的增大无法抑制。在大量生产的现场中，旋刮刀具的总成本变得很重要，因此希望有抑制伴随着再磨量的增加的齿轮的齿形误差以及齿轮的齿厚误差的增大而尽可能增多再磨量的旋刮刀具。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供需要较多再磨量的旋刮加工的切齿刀具的加工装置、加工方法、工具形状模拟装置以及工具形状模拟方法。
本发明的一个方式的切齿刀具的加工装置具备：
砂轮，其形成为圆盘状；以及
控制装置，其将在周面具有多个刀的切齿刀具作为磨削对象，在使上述切齿刀具的中心轴与上述砂轮的中心轴从正交的状态倾斜了交叉角的状态下，进行通过上述砂轮磨削上述切齿刀具中的刀侧面的控制。
上述切齿刀具是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在上述切齿刀具的中心轴相对于上述切齿刀具的切削对象亦即齿轮的中心轴倾斜的状态下进行。
上述控制装置具备：
旋转控制部，其使上述切齿刀具绕上述切齿刀具的中心轴旋转，并且使上述砂轮绕上述砂轮的中心轴旋转；以及
移动控制部，其在使上述砂轮在上述切齿刀具的中心轴方向相对地移动时使上述交叉角逐渐变化，并且使上述砂轮在上述切齿刀具的旋转切线方向亦即平移方向移动。
旋刮加工的切齿刀具在通过小齿轮刀具的加工方法制作的情况下，刀具刃的厚度因再磨而变薄，并且工具外径变小，因此在通过经过再磨的旋刮加工的切齿刀具进行了加工的齿轮上，相对于理想的齿轮，会产生齿形误差。齿形误差存在随着再磨量增加而增大的趋势。齿形误差取决于切齿刀具的中心轴与砂轮的中心轴所夹的交叉角，因此对应于齿形误差使交叉角渐变地磨削切齿刀具，能够抑制齿形误差的增大。因此，本发明的切齿刀具的加工装置能够加工需要较多再磨量的旋刮加工的切齿刀具。
本发明的其他方式的工具的加工方法使用形成为圆盘状的砂轮，将在周面具有多个刀的切齿刀具作为磨削对象，在使上述切齿刀具的中心轴与上述砂轮的中心轴从正交的状态倾斜交叉角的状态下，通过上述砂轮磨削上述切齿刀具中的刀侧面。
上述切齿刀具是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在上述切齿刀具的中心轴相对于上述切齿刀具的切削对象亦即齿轮的中心轴倾斜的状态下进行。
切齿刀具的加工方法包括：使上述切齿刀具绕上述切齿刀具的中心轴旋转并且使上述砂轮绕上述砂轮的中心轴旋转的旋转控制工序；以及在使上述砂轮在上述切齿刀具的中心轴方向相对地移动时使上述交叉角逐渐变更并且使上述砂轮在上述切齿刀具的旋转切线方向亦即平移方向移动的移动控制工序。由此，能够获得与切齿刀具的加工装置相同的效果。
本发明的其他方式的工具形状模拟装置决定在周面具有多个刀的切齿刀具的形状。
上述切齿刀具是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在上述切齿刀具的中心轴相对于上述切齿刀具的切削对象亦即齿轮的中心轴倾斜的状态下进行，并且上述模拟装置是以如下方式制造的工具，即，在使上述切齿刀具的中心轴与形成为圆盘状的砂轮的中心轴从正交的状态倾斜了交叉角的状态下，使上述切齿刀具绕上述切齿刀具的中心轴旋转并且使上述砂轮绕上述砂轮的中心轴旋转，使上述砂轮在上述切齿刀具的中心轴方向相对地移动并且使上述砂轮在上述切齿刀具的旋转切线方向亦即平移方向相对地移动，由此通过上述砂轮磨削上述切齿刀具中的刀侧面。
工具形状模拟装置具备：理想刀形运算部，其运算上述切齿刀具的每次再磨的理想刀形；加工刀形运算部，其运算利用上述砂轮对上述切齿刀具进行磨削的每次再磨的加工刀形；齿形误差运算部，其运算按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形、与按上述每次再磨的加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形之间的误差；齿厚误差运算部，其运算按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚、与按上述每次再磨的加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚之间的误差；交叉角渐变量运算部，其运算使上述每次再磨的齿形误差最佳化的上述交叉角的渐变量；移动量渐变量运算部，其运算使上述每次再磨的齿厚误差最佳化的上述平移方向的移动量的渐变量；修整加工刀形运算部，其基于上述每次再磨的交叉角的渐变量以及上述每次再磨的平移方向的移动量的渐变量，运算利用上述砂轮对上述切齿刀具进行磨削的每次再磨的修整加工刀形；以及工具形状决定部，其基于上述每次再磨的修整加工刀形，决定上述切齿刀具的形状。
而且，上述齿形误差运算部运算按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形、与按上述每次再磨的修整加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形之间的修整误差，上述齿厚误差运算部运算按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚、与按上述每次再磨的修整加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚之间的修整误差，上述交叉角渐变量运算部在求出的上述每次再磨的齿形的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算上述每次再磨的交叉角的渐变量，上述移动量渐变量运算部在求出的上述每次再磨的齿厚的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算上述每次再磨的平移方向的移动量的渐变量。
上述方式的工具形状模拟装置在齿形误差以及齿厚误差在规定的允许范围内之前，反复运算交叉角的渐变量以及平移方向的移动量的渐变量，因此能够获得需要更多再磨量的旋刮加工的切齿刀具的形状。
本发明的其他方式的工具形状模拟方法决定在周面具有多个刀的切齿刀具的形状。上述切齿刀具是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在上述切齿刀具的中心轴相对于上述切齿刀具的切削对象亦即齿轮的中心轴倾斜的状态下进行，并且模拟装置是以如下方式制造的工具，即，在从上述切齿刀具的中心轴与形成为圆盘状的砂轮的中心轴正交的状态倾斜交叉角的状态下，使上述切齿刀具绕上述切齿刀具的中心轴旋转并且使上述砂轮绕上述砂轮的中心轴旋转，使上述砂轮在上述切齿刀具的中心轴方向相对地移动并且使上述砂轮在上述切齿刀具的旋转切线方向亦即平移方向相对地移动，由此通过上述砂轮磨削上述切齿刀具中的侧面。
工具形状模拟方法包括：运算上述切齿刀具的每次再磨的理想刀形的理想刀形运算工序；运算利用上述砂轮对上述切齿刀具进行磨削的每次再磨的加工刀形的加工刀形运算工序；运算按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形、与按上述每次再磨的加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形的误差的齿形误差运算工序；运算按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚、与按上述每次再磨的加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚的误差的齿厚误差运算工序；运算使上述每次再磨的齿形误差最佳化的上述交叉角的渐变量的交叉角渐变量运算工序；运算使上述每次再磨的齿厚误差最佳化的上述平移方向的移动量的渐变量的移动量渐变量运算工序；基于上述每次再磨的交叉角的渐变量以及上述每次再磨的平移方向的移动量的渐变量，运算利用上述砂轮对上述切齿刀具进行磨削的每次再磨的修整加工刀形的修整加工刀形运算工序；以及基于上述每次再磨的修整加工刀形决定上述切齿刀具的形状的工具形状决定工序。
而且，在上述齿形误差运算工序运算中，按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形、与按上述每次再磨的修整加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿形的修整误差，在上述齿厚误差运算工序中，运算按上述每次再磨的理想刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚、与按上述每次再磨的修整加工刀形对上述齿轮进行了切削时的齿厚的修整误差，在上述交叉角渐变量运算工序中，在求出的上述每次再磨的齿形的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算上述每次再磨的交叉角的渐变量，在上述移动量渐变量运算工序中，在求出的上述每次再磨的齿厚的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算上述每次再磨的平移方向的移动量的渐变量。由此，能够获得与工具形状模拟装置相同的效果。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，
图1a是将切齿刀具作为磨削对象并且具备砂轮的加工装置(磨床)的图。
图1b是从图1a的ib方向观察的图。
图2是用于切削齿轮的切齿刀具，是作为磨削对象的切齿刀具的图。
图3是用于磨削切齿刀具的砂轮的图。
图4是作为切削对象的齿轮的侧视图。
图5是将齿轮作为切削对象、具备切齿刀具的加工装置(加工中心)的图。
图6是表示切齿刀具的工具形状模拟装置的图。
图7是用于说明切齿刀具的工具形状模拟装置的动作的流程图。
图8是比较理想刀形与加工刀形的形状的图。
图9是表示齿轮的左右齿面的理想的齿形与被加工了的齿形的齿形误差的图。
图10是表示基于每次再磨的加工刀形的齿轮的齿形误差以及基于每次再磨的修整加工刀形的齿轮的齿形误差的图。
图11是表示基于每次再磨的加工刀形的齿轮的齿厚误差以及基于每次再磨的修整加工刀形的齿轮的齿厚误差的图。
图12a是用于说明砂轮对切齿刀具磨削时的动作的图，是从与切齿刀具的中心轴成直角的方向观察砂轮的周面的图。
图12b是用于说明砂轮对切齿刀具磨削时的动作的图，是从切齿刀具的中心轴方向观察的图。
图12c是用于说明砂轮对切齿刀具磨削时的动作的图，是从与切齿刀具的中心轴成直角的方向观察砂轮的端面的图。
图13是表示使交叉角逐渐变化时的交叉角的变化量与工具轴向距离的关系的图。
图14是表示使平移方向的移动量逐渐变化时的平移方向的移动量的变化量与工具轴向距离的关系的图。
图15是比较理想刀形与修整加工刀形的形状的图。
图16是表示切齿刀具的加工装置的控制装置的图。
图17是用于说明切齿刀具的加工装置的控制装置的动作的流程图。
图18是表示切齿刀具的加工装置的控制装置的其他例子的图。
具体实施方式
参照图1a以及图1b说明利用砂轮3进行切齿刀具2的刀侧面的磨削的加工装置20(磨床)，该切齿刀具2用于切削齿轮1(参照图4)。在本实施方式中，加工装置20是工具磨床、斜置砂轮磨床等。加工装置20具备控制装置40。此外，针对加工装置20的控制装置40，后面叙述。
加工装置20在未图示的底座上具备将作为磨削对象的切齿刀具2支承为能够绕切齿刀具2的中心轴x2(θ22)旋转的主轴单元21。并且，加工装置20具备将砂轮3支承为能够绕砂轮3的中心轴x3(θ3)旋转的砂轮台22。控制装置40既可以是计算机数控(cnc：computernumericalcontrol)装置、可编程逻辑控制器(plc：programmablelogiccontroller)等的嵌入式系统，也可以是个人计算机、服务器等。
这里，参照图2～图4概要地说明切齿刀具2、砂轮3以及齿轮1的形状。如图2所示，切齿刀具2的形状为在绕中心轴x2的外周面具备多个刀2a。切齿刀具2在轴向的端面具备前面(すくい面)2b。前面2b既可以为以切齿刀具2的中心轴x2为中心的锥状，也可以形成为按照每个刀2a朝向不同方向的面状。
另外，切齿刀具2的多个刀2a的外接圆形成为圆锥台形状。即，多个刀2a的前端面成为相对于前面2b具有前刃口斜角α的前刃口斜面。因此，伴随着从刀2a的一个端面在刀脊方向(与刀槽方向相同)行进，刀尖面中的距离切齿刀具2的中心轴x2的距离逐渐变小。
另外，多个刀2a的刀侧面成为相对于前面2b具有侧刃口斜角γ的侧刃口斜面。并且，多个刀2a相对于中心轴x2具有扭转角β。其中，对应于切削加工中的齿轮1与切齿刀具2的交叉角η，齿轮1的齿1a的扭转角与刀2a的扭转角β适当地不同。因此，刀2a也存在不具有扭转角β的情况。在本例中，扭转角β与交叉角η相同。
如图3所示，砂轮3将切齿刀具2作为磨削对象，主要磨削切齿刀具2的刀2a的刀侧面。砂轮3形成为绕中心轴x3的圆盘状。其中，砂轮3的外周面形成为与切齿刀具2的刀槽的形状对应的形状。
如图4所示，作为切削对象的齿轮1的形状为在绕中心轴x1的周面具备多个齿1a。在本实施方式中，对于齿轮1，举出外齿轮作为例子，但也能够应用内齿轮。另外，在图4中，对于齿轮1，举出普通齿轮作为例子，但能够应用斜齿轮等各种齿轮。
如图1a以及图1b所示，砂轮台22能够相对于主轴单元21调整切齿刀具加工中的交叉角η(相当于本发明的“交叉角”)(能够进行从切齿刀具2的中心轴x2与砂轮3的中心轴x3正交的状态倾斜交叉角η的调整)，并且能够相对于主轴单元21在正交3个轴方向相对移动。砂轮台22与主轴单元21的交叉角η配合切齿刀具2的扭转角β调整。在本例中，扭转角β与交叉角η相同。此外，主轴单元21与砂轮台22可以相对移动，也可以构成为主轴单元21能够移动。
而且，通过定位主轴单元21以及砂轮台22，定位为切齿刀具2的中心轴x2与砂轮3的中心轴x3具有交叉角η的状态。在该状态下，切齿刀具2绕中心轴x2(θ22)旋转。另外，砂轮3绕中心轴x3(θ3)旋转。并且，砂轮3与切齿刀具2的旋转同步地在切齿刀具2的中心轴x2方向(m31)、切齿刀具2的径向(m32)以及切齿刀具2的旋转切线方向(平移方向)(m33)移动。这样，磨削切齿刀具2的刀2a的刀侧面。
砂轮3既可以一边旋转一边沿切齿刀具2的刀槽往复移动，也可以仅沿单向移动。另外，砂轮3同时磨削切齿刀具2的刀槽的两侧，但也可以磨削刀槽的单侧，即使切齿刀具2的旋转方向改变，与切齿刀具2的旋转方向配合地以能够磨削切齿刀具2的刀槽的方式进行追随即可。
接下来，参照图5说明进行齿轮1的齿侧面的切削的加工装置10。在本实施方式中，对于加工装置10，例如举出加工中心作为例子。特别是，除支承旋转工具的主轴之外，应用具有正交3轴以及旋转2轴的5轴加工中心。
加工装置10具备在未图示的底座上能够向正交3轴方向移动的主轴单元11、与安装于主轴单元11的前端的切齿刀具2。因此，切齿刀具2能够绕切齿刀具2的中心轴x2(θ21)旋转，并且能够相对于底座向正交3轴方向移动。
并且，加工装置10具备支承作为切削对象的齿轮1的旋转台12。旋转台12将齿轮1支承为能够绕齿轮1的中心轴x1(θ1)旋转。旋转台12相对于底座设置为能够绕与旋转台12的旋转轴不同的1个轴倾斜(tilt)。即，旋转台12将齿轮1支承为能够倾斜(tilt)。
而且，通过定位主轴单元11以及旋转台12，定位为齿轮1的中心轴x1与切齿刀具2的中心轴x2具有交叉角的状态。在该状态下，齿轮1绕中心轴x1(θ1)旋转。与齿轮1的旋转同步，切齿刀具2绕中心轴x2(θ21)旋转，并且在齿轮1的中心轴x1方向(m2)相对地移动。这样形成齿轮1。
接下来，参照图6说明切齿刀具2的工具形状的模拟装置。该工具形状模拟装置30具备理想刀形运算部31、加工刀形运算部32、齿形误差运算部33、齿厚误差运算部34、交叉角渐变量运算部35、移动量渐变量运算部36、修整加工刀形运算部37以及工具形状决定部38。
工具形状模拟装置30与控制装置40相同，也能够设置在加工装置20中。工具形状模拟装置30既能够为cnc装置、plc等的嵌入式系统，也能够为个人计算机、服务器等，直接或者通过网络连接，从控制装置40或者设定模拟条件的模拟工作人员取得齿轮条件、工具条件，将向各个运算部输入而求出的工具形状决定部38的信息向控制装置40发送进行加工，或者对模拟工作人员显示。
理想刀形运算部31运算切齿刀具2每次再磨的理想刀形(理想上的刀形)。具体而言，首先，根据与已知形状的齿轮1有关的条件以及与用于切削齿轮1的齿1a的切齿刀具2有关的条件，求出再磨前的切齿刀具2的理想刀形，并且求出切齿刀具2的整体形状。作为与齿轮1有关的条件，是模数、齿数、修正系数、齿顶圆直径、齿底圆直径、分度圆直径、基圆直径、扭转角、齿直角压力角、轴直角压力角等。
作为与切齿刀具2有关的条件，是刀数、刀尖圆直径、分度圆直径、基圆直径、前倾角、扭转角、前刃口斜角、侧刃口斜角、轴直角压力角等。而且，根据再磨前的切齿刀具2的理想上的刀形、刀尖圆直径、齿轮1与切齿刀具2的中心间距离、切齿刀具2的整体形状以及再磨量等，几何求出切齿刀具2每次再磨的理想刀形(在图8的实线的下侧表示的形状)。
加工刀形运算部32运算通过砂轮3进行了加工的切齿刀具2的每次再磨的刀形(加工刀形)。具体而言，进行利用设计出的砂轮3磨削切齿刀具2的磨削模拟，求出切齿刀具2的每次再磨的加工刀形。图8的点划线是加工刀形的轮廓，点划线的下侧为加工刀形。此外，在图8中，示出从刀尖至去往刀底的中途的加工刀形。
作为砂轮3的设计方法，例如有以下方法。决定用于磨削作为磨削目的的已知形状(通过上述磨削模拟获得的形状)的切齿刀具2的刀侧面的砂轮3的外周面形状。通过磨削切齿刀具2的刀侧面，不仅磨削切齿刀具2的刀2a的刀侧面，还磨削了刀2a的刀侧面中的与前面2b的棱线。而且，在以下的设计方法中，作为设计砂轮3的形状的方法进行说明，该砂轮3的形状用于设计切齿刀具2的刀2a的刀侧面中的与前面2b的棱线的形状。
因此，针对切齿刀具2的刀侧面中的与前面2b的棱线中的1个被磨削点，决定能够磨削该被磨削点的磨削点(外周形状点)。而且，针对多个被磨削点，进行上述处理(对1个被磨削点的处理)，取得多个磨削点(外周形状点)。最后，通过形成为多个磨削点连续的线，决定砂轮3的形状。
另外，作为利用砂轮3磨削切齿刀具2的磨削模拟，例如有以下方法。针对已知形状的齿轮1的齿1a中的1个被切削点，决定能够切削该被切削点的切削点(刀形状点)。然后，针对多个被切削点，进行上述处理(对1个被切削点的处理)，取得多个切削点(刀形状点)。最后，通过形成为多个切削点连续的线，决定切齿刀具2的加工刀形。
齿形误差运算部33运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的误差。另外，齿形误差运算部33运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的后述的修整加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的后述的修整误差。
具体而言，如图9所示，在以再磨前的理想刀形进行了切削时的齿轮1的左右齿面的齿形变换为直线tl、tr的情况下，若实施上述变换,则以再磨前的加工刀形(通过砂轮3加工之后的加工刀形)进行了切削时的齿轮1的左右齿形由点划线tla、tra示出。因此，齿轮1的左右齿形误差成为由点划线tla、tra示出的齿轮1的左右齿形的最大变化量δfl、δfr。
而且，根据利用相同处理以每次再磨的加工刀形进行了切削时的齿轮1的左右齿形，求出左右齿形误差。其结果是，如图10所示，每次再磨的齿轮1的左右齿形误差(图示点划线)伴随着再磨量的增加，急剧变化(增大)，再磨次数在本例中为3次，超过允许范围tf，达到工具寿命。此外，以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形误差大致为0。
齿厚误差运算部34运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚的误差。另外，齿厚误差运算部34运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚、与以每次再磨的后述的修整加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚的后述的修整误差。具体而言，齿轮1的齿厚用分度圆与左右齿面的交叉点间距离表示。其结果是，如图11所示，每次再磨的齿轮1的齿厚误差(图示点划线)伴随着再磨量的增加急剧变化(在暂时增大之后急剧减少)，再磨次数在本例中是3次，超过允许范围tt，达到工具寿命。此外，以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚误差大致为0。
为了增加切齿刀具2的再磨次数，需要抑制伴随着再磨量的增加的齿轮1的左右齿形误差的急剧变化，在所希望的再磨次数中，将齿轮1的左右齿形误差控制在允许范围tf内。另外，为了增加切齿刀具2的再磨次数，需要抑制伴随着再磨量的增加的齿轮1的齿厚误差的急剧变化，在所希望的再磨次数中，将齿轮1的齿厚误差控制在允许范围tt内。发明人发现：存在在通过以往的砂轮3磨削切齿刀具2的动作(尼尔斯式工具磨削动作)中，能够使齿形误差以及齿厚误差分别最佳化的参数。以下，说明各参数。
如图12a、图12b、图12c所示，利用砂轮3磨削切齿刀具2的磨削动作是使砂轮3沿切齿刀具2的刀槽通过进行磨削的动作，进行以下3个动作。第一个是形成切齿刀具2的刀形的动作。即，是砂轮3不相对于切齿刀具2的分度圆c(滚动圆)滑动而在平移方向移动的动作，即，是在将分度圆的半径设为r、将切齿刀具2的旋转角度设为θ时使砂轮3以rθ在平移方向m33移动的动作。
第二个是形成切齿刀具2的刃口斜角的动作。即，是为了同时形成前刃口斜角α以及侧刃口斜角γ使砂轮3的切入量对应于轴线方向变化的动作。第三个是形成切齿刀具2的扭转角的动作。即，是将砂轮3与切齿刀具2配置为具有交叉角η并且对砂轮3修正平移方向m33的移动的动作。根据以上的磨削动作，交叉角η成为能够使齿形误差最佳化的参数，平移方向m33的移动量成为能够使齿厚误差最佳化的参数。
交叉角渐变量运算部35运算使每次再磨的齿形误差最佳化的交叉角η的渐变量。另外，交叉角渐变量运算部35在通过齿形误差运算部33求出的每次再磨的齿形的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算每次再磨的交叉角η的渐变量。作为具体的交叉角的渐变方法，如图13所示，在使砂轮3从切齿刀具2的前面2b的位置(图13的工具轴向距离为0的位置)沿刀2a的刀脊向工具轴向移动时，按线形变化。
即，在磨削切齿刀具2的1个刀2a中的相对于砂轮3的上述移动方向靠右侧的刀面时，以交叉角的变化量相对于切齿刀具2的中心轴x2左旋地按线形增加的方式，使磨削开始时的交叉角变化。另外，在磨削切齿刀具2的1个刀2a中的相对于砂轮3的移动方向靠左侧的刀面时，以交叉角的变化量相对于切齿刀具2的中心轴x2右旋地按线形增加的方式，使磨削开始时的交叉角变化。
移动量渐变量运算部36运算使每次再磨的误差最佳化的并进方向m33的移动量的渐变量。另外，移动量渐变量运算部36在通过齿厚误差运算部34求出的每次再磨的齿厚的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算每次再磨的平移方向m33的移动量的渐变量。作为具体的平移方向的移动量的渐变方法，如图14所示，在使砂轮3从切齿刀具2的前面2b的位置(图14的工具轴向距离为0的位置)沿刀2a的刀脊向工具轴向移动时，以2次曲线变化。
即，在磨削切齿刀具2的1个刀2a中的相对于砂轮3的移动方向靠右侧的刀面时，使平移方向m33的移动量的变化量以向左方以2次曲线增加的方式变化。另外，在磨削切齿刀具2的1个刀2a中的相对于砂轮3的移动方向靠左侧的刀面时，使平移方向m33的移动量的变化量以向右方以2次曲线增加的方式变化。
修整加工刀形运算部37基于每次再磨的交叉角η的渐变量以及每次再磨的平移方向m33的移动量的渐变量，进行利用砂轮3磨削切齿刀具2的磨削模拟(与在加工刀形运算部32中使用的模拟相同)，运算切齿刀具2的每次再磨的修整加工刀形。工具形状决定部38基于每次再磨的修整加工刀形，决定切齿刀具2的形状。
作为具体结果，如图15所示，点划线所示的修整加工刀形的轮廓接近实线所示的理想刀形的轮廓。图15的点划线是修整加工刀形的轮廓，点划线的下侧成为修整加工刀形。此外，在图15中，示出从刀尖至去往刀底的中途的修整加工刀形。和图8所示的加工刀形与理想刀形的误差比较，图15所示的修整加工刀形与理想刀形的误差小。
接下来，参照图7说明切齿刀具2的工具形状模拟装置(以下，简单地称为“装置”)30的动作(模拟方法)。装置30运算切齿刀具2的每次再磨的理想刀形(图7的步骤s1，理想刀形运算工序)，并且运算利用砂轮3磨削切齿刀具2的每次再磨的加工刀形(图7的步骤s2，加工刀形运算工序)。而且，运算通过理想刀形进行了加工的齿轮1的齿形与通过加工刀形进行了加工的齿轮1的齿形的每次再磨的误差以及齿厚的每次再磨的误差(图7的步骤s3、s4，齿形误差运算工序，齿厚误差运算工序)。
装置30运算使齿形误差最佳化的交叉角η的渐变量以及使齿厚误差最佳化的平移方向m33的移动量的渐变量(图7的步骤s5、s6，交叉角渐变量运算工序，移动量渐变量运算工序)。而且，基于各渐变量，运算利用砂轮3磨削切齿刀具2的每次再磨的修整加工刀形(图7的步骤s7，修整加工刀形运算工序)。而且，运算通过理想刀形进行了加工的齿轮1的齿形、与通过修整加工刀形进行了加工的齿轮1的齿形的每次再磨的修整误差以及齿厚的每次再磨的修整误差(图7的步骤s8、s9，齿形误差运算工序，齿厚误差运算工序)。
装置30判断求出的齿形修整误差以及齿厚修整误差是否在允许范围内(图7的步骤s10)，在齿形修整误差以及齿厚修整误差超过允许范围时，返回步骤s5，反复进行上述处理。另一个面，在步骤s9中，在齿形修整误差以及齿厚修整误差在允许范围内时，基于每次再磨的修整加工刀形，决定切齿刀具2的形状(图7的步骤s11，工具形状决定工序)，结束全部处理。
接下来，参照图16说明切齿刀具2的加工装置20的控制装置40。如图16所示，切齿刀具2的加工装置20的控制装置40具备旋转控制部41以及移动控制部42。
旋转控制部41驱动控制使主轴单元21所具备的切齿刀具2绕中心轴x2(θ22)旋转的省略图示的旋转驱动马达、以及使砂轮台22所具备的砂轮3绕中心轴x3(θ3)旋转的省略图示的旋转驱动马达。
移动控制部42驱动控制使砂轮台22分别在切齿刀具2的中心轴x2方向(m31)、切齿刀具2的径向(m32)以及切齿刀具2的旋转切线方向(平移方向)(m33)移动的省略图示的滚珠丝杠机构以及驱动马达。并且，移动控制部42驱动控制使旋转台12摆动的省略图示的驱动马达。
接下来，参照图17说明切齿刀具2的加工装置20的控制装置40的动作。控制装置40控制砂轮台22移动，使砂轮3向切齿刀具2的前面侧移动，定位为切齿刀具2的中心轴x2与砂轮3的中心轴x3具有交叉角的状态(图17的步骤s21)。在该状态下，使切齿刀具2绕中心轴x2(θ22)旋转，并且使砂轮3绕中心轴x3(θ3)旋转(图17的步骤s22，旋转控制工序)。
然后，控制装置40使砂轮3不相对于切齿刀具2的分度圆(滚动圆)滑动而在平移方向m33移动，并且一边使砂轮3的切入量对应于切齿刀具2的轴线方向m31变化一边在切齿刀具2的轴线方向移动。在该移动时，使交叉角η逐渐变化，并且使平移方向m33的移动量逐渐变化(图17的步骤s23，移动控制工序)。该交叉角的渐变量以及平移方向的移动量的渐变量通过工具形状的模拟装置30预先求出，存储于控制装置40。
然后，判断切齿刀具2的全部刀2a的磨削是否结束(图17的步骤s24)，在切齿刀具2的全部刀2a的磨削未结束时，返回步骤s23，反复进行上述处理。另一个面，在步骤s24中，在切齿刀具2的全部刀2a的磨削结束时，向砂轮3的退避位置移动而停止(图17的步骤s25)，停止砂轮3以及切齿刀具2的旋转(图17的步骤s26)，结束全部处理。
上述控制装置40构成为通过输入由工具形状模拟装置30求出的交叉角η的渐变量以及平移方向m33的移动量的渐变量，控制切齿刀具2的加工，但如图18所示，也可以为具备工具形状模拟装置30的一部分功能的控制装置50。
该控制装置50具备旋转控制部41、移动控制部42、理想刀形运算部31、加工刀形运算部32、齿形误差运算部33、齿厚误差运算部34、交叉角渐变量运算部35以及移动量渐变量运算部36。该控制装置50具备工具形状模拟装置30的一部分功能(标注相同附图标记的部分)，在内部运算交叉角η的渐变量以及平移方向m33的移动量的渐变量，控制切齿刀具2的加工。
在上述实施方式中，示出将交叉角η的渐变量以及并进方向m33的移动量的渐变量一起使用进行磨削的结构，但也可以构成为使用任一方进行磨削，即，也可以构成为，在齿轮1的齿形误差较大的情况下，使用交叉角η的渐变量进行磨削，在齿轮1的齿厚误差较大的情况下，使用平移方向m33的移动量的渐变量进行磨削。
另外，虽然说明了使交叉角逐渐变化时的交叉角的变化量相对于工具轴向距离按线形变化的情况，但在无法抑制齿形误差时，也可以按n次(n为整数)曲线变化。另外，虽然说明了使平移方向的移动量逐渐变化时的平移方向的移动量的变化量相对于工具轴向距离按2次曲线变化的情况，但在无法抑制齿厚误差时，也可以按线形或3次以上的曲线变化。另外，若再磨量增加，则齿形误差在齿向方向、齿宽方向不均匀且复杂，因此也可以基于齿形误差设定曲线的次数。
本实施方式的切齿刀具的加工装置20具有形成为圆盘状的砂轮3，并且具备控制装置40，该控制装置40将在周面具有多个刀2a的切齿刀具2作为磨削对象，在从切齿刀具2的中心轴x2与砂轮3的中心轴x3正交的状态倾斜交叉角η的状态下，进行通过砂轮3磨削切齿刀具2中的刀侧面的控制。而且，切齿刀具2是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在切齿刀具2的中心轴x2相对于切齿刀具2的切削对象亦即齿轮1的中心轴x1倾斜的状态下进行。
控制装置40具备：旋转控制部41，其使切齿刀具2绕切齿刀具2的中心轴x2旋转，并且使砂轮3绕砂轮3的中心轴x3旋转；以及移动控制部42，其在使砂轮3在切齿刀具2的中心轴x2方向相对地移动时使交叉角η逐渐变化，并且使砂轮3在切齿刀具2的旋转切线方向亦即平移方向m33移动。
旋刮加工的切齿刀具2在通过小齿轮刀具的加工方法制作的情况下，刀具刃的厚度因再磨而变薄，并且工具外径变小，因此在通过经过再磨的旋刮加工的切齿刀具2进行了加工的齿轮1上，相对于理想的齿轮1，产生齿形误差。齿形误差存在随着再磨量增加而增大的趋势。齿形误差取决于切齿刀具2的中心轴x2与砂轮3的中心轴x3所夹的交叉角η，因此对应于齿形误差使交叉角η逐渐变化地磨削切齿刀具2，能够抑制齿形误差的增大。因此，本实施方式的切齿刀具2的加工装置20能够加工需要较多再磨量的旋刮加工的切齿刀具2。
另外，移动控制部42在使砂轮3从切齿刀具2的一个端面朝向另一个端面在切齿刀具2的中心轴x2方向相对地移动时，进行使交叉角η的变化量逐渐增加的控制。由此，能够减小在切齿刀具2的中心轴x2方向存在增大趋势的齿形误差。
另外，移动控制部42在使砂轮3在切齿刀具2的旋转切线方向亦即平移方向m33移动时，使平移方向m33的移动量逐渐变化。在通过经过再磨的旋刮加工的切齿刀具2进行了加工的齿轮1上，相对于理想的齿轮1，产生齿厚误差。齿厚误差存在随着再磨量增加而增大的趋势。齿厚误差取决于切齿刀具2的旋转切线方向亦即平移方向m33的移动量，因此对应于齿厚误差，使平移方向m33的移动量逐渐变化地磨削切齿刀具2，由此能够抑制齿厚误差的增大。由此，本实施方式的切齿刀具2的加工装置20能够加工需要较多再磨量的旋刮加工的切齿刀具2。
另外，移动控制部42在使砂轮3从切齿刀具2的一个端面朝向另一个端面在切齿刀具2的中心轴x2方向相对地移动时，进行使平移方向m33的移动量的变化量逐渐增加的控制。由此，能够减小在切齿刀具2的中心轴x2方向存在增大趋势的齿厚误差。
另外，控制装置40具备：理想刀形运算部31，其运算切齿刀具2的每次再磨的理想刀形；加工刀形运算部32，其运算砂轮3对切齿刀具2的每次再磨的加工刀形；齿形误差运算部33，其运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的误差；以及交叉角渐变量运算部35，其运算使每次再磨的齿形误差最佳化的交叉角η的渐变量。由此，控制装置40能够基于求出的交叉角η的渐变量，控制切齿刀具2的磨削，因此能够加工抑制了齿形误差增大的切齿刀具2。
另外，控制装置40具备：理想刀形运算部31，其运算切齿刀具2的每次再磨的理想刀形；加工刀形运算部32，其运算砂轮3对切齿刀具2的每次再磨的加工刀形；齿形误差运算部33，其运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的误差；齿厚误差运算部34，其运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚的误差；交叉角渐变量运算部35，其运算使每次再磨的齿形误差最佳化的交叉角η的渐变量；以及移动量渐变量运算部36，其运算使每次再磨的齿厚误差最佳化的平移方向m33的移动量的渐变量。由此，控制装置40能够基于求出的交叉角η的渐变量以及平移方向m33的移动量的渐变量，控制切齿刀具2的磨削，因此能够加工抑制了齿形误差以及齿厚误差增大的切齿刀具2。
对于本实施方式的切齿刀具的加工方法而言，具有形成为圆盘状的砂轮3，将在周面具有多个刀2a的切齿刀具2作为磨削对象，在使切齿刀具2的中心轴x2与砂轮3的中心轴x3从正交的状态倾斜交叉角η的状态下，通过砂轮3磨削切齿刀具2中的刀侧面。而且，切齿刀具2是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在切齿刀具2的中心轴x2相对于切齿刀具2的切削对象亦即齿轮1的中心轴x1倾斜的状态下进行。
上述加工方法具备：使切齿刀具2绕切齿刀具2的中心轴x2旋转并且使砂轮3绕砂轮3的中心轴x3旋转的旋转控制工序；以及在使砂轮3在切齿刀具2的中心轴x2方向相对地移动时使交叉角η逐渐变化并且使砂轮3在切齿刀具2的旋转切线方向亦即平移方向m33移动的移动控制工序。由此，能够获得与切齿刀具的加工装置20相同的效果。
另外，移动控制工序在使砂轮3在切齿刀具2的旋转切线方向亦即平移方向m33移动时，使平移方向m33的移动量逐渐变化。由此，能够减小在切齿刀具2的中心轴x2方向存在增大趋势的齿厚误差。
本实施方式的切齿刀具2的工具形状模拟装置30决定在周面具有多个刀2a的切齿刀具2的形状。而且，切齿刀具2是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在切齿刀具2的中心轴x2相对于切齿刀具2的切削对象亦即齿轮1的中心轴x1倾斜的状态下进行，并且上述模拟装置是以如下方式制造的工具，即，在使切齿刀具2的中心轴x2与形成为圆盘状的砂轮3的中心轴x3从正交的状态倾斜交叉角η的状态下，使切齿刀具2绕切齿刀具2的中心轴x2旋转并且使砂轮3绕砂轮3的中心轴x3旋转，使砂轮3在切齿刀具2的中心轴x2方向相对地移动并且使砂轮3在切齿刀具2的旋转切线方向亦即平移方向m33相对地移动，由此通过砂轮3磨削切齿刀具2中的刀侧面。
上述工具形状模拟装置30具备：理想刀形运算部31，其运算切齿刀具2的每次再磨的理想刀形；加工刀形运算部32，其运算砂轮3对切齿刀具2的每次再磨的加工刀形；齿形误差运算部33，其运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的误差；齿厚误差运算部34，其运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚的误差；交叉角渐变量运算部35，其运算使每次再磨的齿形误差最佳化的交叉角η的渐变量；移动量渐变量运算部36，其运算使每次再磨的齿厚误差最佳化的平移方向m33的移动量的渐变量；修整加工刀形运算部37，其基于每次再磨的交叉角η的渐变量以及每次再磨的平移方向m33的移动量的渐变量，运算砂轮3对切齿刀具2的每次再磨的修整加工刀形；以及工具形状决定部38，其基于每次再磨的修整加工刀形，决定切齿刀具2的形状。
而且，齿形误差运算部33运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的修整加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的修整误差，齿厚误差运算部34运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚、与以每次再磨的修整加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚的修整误差，交叉角渐变量运算部35在求出的每次再磨的齿形的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算每次再磨的交叉角η的渐变量，移动量渐变量运算部36在求出的每次再磨的齿厚的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算每次再磨的平移方向m33的移动量的渐变量。
本实施方式的工具形状模拟装置30在齿形误差以及齿厚误差变为规定的允许范围内之前，反复运算交叉角η的渐变量以及平移方向m33的移动量的渐变量，因此能够获得需要更多再磨量的旋刮加工的切齿刀具2的形状。
本实施方式的切齿刀具的工具形状模拟方法决定在周面具有多个刀2a的切齿刀具2的形状。而且，切齿刀具2是用于旋刮加工的工具，该旋刮加工在切齿刀具2的中心轴x2相对于切齿刀具2的切削对象亦即齿轮1的中心轴x1倾斜的状态下进行，并且上述模拟装置是以如下方式制造的工具，即，在使切齿刀具2的中心轴x2与形成为圆盘状的砂轮3的中心轴x3从正交的状态倾斜交叉角η的状态下，使切齿刀具2绕切齿刀具2的中心轴x2旋转并且使砂轮3绕砂轮3的中心轴x3旋转，使砂轮3在切齿刀具2的中心轴x2方向相对地移动并且使砂轮3在切齿刀具2的旋转切线方向亦即平移方向m33相对地移动，由此通过砂轮3磨削切齿刀具2中的刀侧面。
上述模拟方法具备：运算切齿刀具2的每次再磨的理想刀形的理想刀形运算工序；运算砂轮3对切齿刀具2的每次再磨的加工刀形的加工刀形运算工序；运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的误差的齿形误差运算工序；运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚、与以每次再磨的加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚的误差的齿厚误差运算工序；运算使每次再磨的齿形误差最佳化的交叉角η的渐变量的交叉角渐变量运算工序；运算使每次再磨的齿厚误差最佳化的平移方向m33的移动量的渐变量的移动量渐变量运算工序；基于每次再磨的交叉角η的渐变量以及每次再磨的平移方向m33的移动量的渐变量，运算砂轮3对切齿刀具2的每次再磨的修整加工刀形的修整加工刀形运算工序；以及基于每次再磨的修整加工刀形决定切齿刀具2的形状的工具形状决定工序。
而且，齿形误差运算工序运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿形、与以每次再磨的修整加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿形的修整误差，齿厚误差运算工序运算以每次再磨的理想刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚、与以每次再磨的修整加工刀形对齿轮1进行了切削时的齿厚的修整误差，交叉角渐变量运算工序在求出的每次再磨的齿形的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算每次再磨的交叉角η的渐变量，移动量渐变量运算工序在求出的每次再磨的齿厚的修整误差超过规定的允许范围时，再次运算每次再磨的平移方向m33的移动量的渐变量。由此，能够获得与工具形状模拟装置30相同的效果。