転造
転造(てんぞう)とは、強い力を加えて素材を変形させる塑性加工の一つ[1]で、棒状の加工素材を回転させながら、転造ダイスと呼ばれる工具に押し当てることにより成形する方法である[1]。
加工技術の用途 編集
転造は、おねじの加工用に開発された加工方法で、転造加工において、現在でも最も一般的に利用されているのはおねじ加工である。他には、スプライン、セレーション、ウォーム等のような回転対称体である機械要素部品の加工に用いられることもある。
しかし、鋳鉄や硬度の高い素材は、伸び率が低かったり、硬度が高いため転造には向かない。
加工技術の開発史 編集
米国における技術開発 編集
ねじ山の冷間転造に関する最初の特許は、1836年にニューヨーク州モンローのウィリアム・キーンに発行された[2][3]。しかし、ねじ山をねじ素材に転造するためのダイスは、もろい鋳鉄製であったため、この機械は成功しなかった。このプロセスは、1867年にニューヨーク州ユーティカのハーベイ・J・ハーウッドが木ねじにねじ山を冷間転造する特許を申請するまで停滞していた[4]。その後、ねじ素材にねじ山を冷間転造するさらなる努力が続いが[5]、ニュージャージー州オレンジのヘイワード・オーガスタス・ハーベイ（1824～1893）が1880年と1881年に特許を申請するまで、大きな成功を収めたものはなかったようである[6]。ロードアイランド州プロビデンスのアメリカン・スクリュー社のチャールズ・D・ロジャースは、ねじ素材にねじ山を転造するプロセスをさらに改良した[7]。
加工方法・手順 編集
転造ダイスは、外周がねじの形をした複数の円筒形状からなり、通常2個または3個を1セットとして用いる。おねじの異なる加工品に対してそれぞれ専用のダイスを用意する必要があるが、ダイスの形状によりメートルねじ(M)や台形ねじ(TM、TW)、テーパネジ(PT,PS)のほか、特殊成形ねじ等、多種多様な製品を製作することが可能である[1]。
加工手順は、素材（棒材）を転造ダイスにより挟み込み、素材を回転させながら、素材の中心方向へダイスに圧力を加える。素材の降伏点を超えた圧力をかけることにより、素材は塑性され永久的に変形し、形状を造る。このようにして成形されたねじを転造ねじという[1]。加工後の素材の表面形状はダイスの表面形状に依存し、素材はダイスとは逆回転しながら加工部分が移動していくため、転造は逐次成形加工に分類される。
転造加工においては通常は冷間（常温）で加工を行う。冷間成形中、素材の組織は移動するだけで切断されないため、切屑を出さない。また、転造ねじは切削ねじに比べて強度があり、加工能率も高く、量産品の製造に適している[1]。
脚注 編集
- ^ a b c d e f “転造加工とは？種類とデメリット、加工可能な金属を解説！ | mitsuri-articles” (2020年6月10日). 2023年8月20日閲覧。
- ^ See:
- William Keane, "Improvement in machines for cutting wood- and other screws," U.S. Patent no. 9,398X (issued: Feb. 13, 1836).
- The screw "cutting" machine of William Keane and his partner, Thaddeus Sellick of Haverstraw, N.Y., is mentioned in the North River Times (Haverstraw, New York), reprinted in: The Pittsburgh Gazette, March 19, 1836, page 2. From page 2: "Important Invention. Mr. William Keane.of Haverstraw, has in conjunction with Mr. Thaddeus Selleck, obtained letters patent for a machine for cutting screws, which probably excels any thing of the kind now in use in Europe or America. The principle of the machine consists in circular dies, which have a motion towards each other, while, at the same time, they make upwards of 500 revolutions a minute. These dies receive the screw at the top of a cast iron pot in which they are secured, and when it obtains its proper thread, it is thrown off by means of an inner spindle, and another instantly takes its place, the dies preserving their usual velocity, without changing their rotary motion. The saving of screws is another important consideration in favor of these machines, as it is difficult to spoil one upon them. Their construction is simple, and we understand that one, containing four sets of dies, and upon which a boy can turn off thirty gross per day, can be built at a cost not exceeding $150. They are now in operation at Selleck & Keane's Screw Factory, at Samsondale, in this town [i.e. Haverstraw, N.Y.]."
- ^ For a brief review of the history of screw making, see:
- Charles D. Rogers (July 11, 1901) "Development of the wood screw," The Iron Trade Review, 34 (28) : 20-21.
- Christopher White (ca. 2005) "Observations on the development of wood screws in North America" (Museum of Fine Art ; Boston, Massachusetts).
- ^ Harvey J. Harwood, "Improved screw machine," U.S. Patent no. 65,567 (issued: June 11, 1867). In his patent, Harwood states: "In the manufacture of wood-screws the thread has been formed hitherto by removing the metal between the turns of the thread by means of dies or cutters. By my invention the blank is rotated between rotating or reciprocating dies, suitably formed, and set in motion, by means of which the thread is impressed on the blank without removing any part of the metal."Apparently Harwood and the patent examiner were ignorant of Keane's 1836 patent.
- ^ See, for example:
- Benjamin D. Beecher, "Improved machine for threading bolts," U.S. Patent 77,710 (issued: May 12, 1868).
- James M. Alden, "Improvement in wood-screw machines," U.S. Patent 110,532 (issued: Dec. 27, 1870).
- Treat T. Prosser, "Improvements in machines for rolling screw-threads on bolts and rods," U.S. Patent 181,010 (filed: Dec. 30, 1875 ; issued: August 15, 1876).
- ^ See:
- Hayward A. Harvey, "Machine for rolling threads of screws or bolts," U.S. Patent 223,730 (filed: Oct. 15, 1879 ; issued: Jan. 20, 1880).
- Hawyard A. Harvey, "Machinery for rolling screw-threads," U.S. Patent no. 248,165 (filed: April 7, 1881; issued: October 11, 1881).
- Thomas Wm. Harvey, Memoir of Hayward Augustus Harvey (New York: 1900), "The Rolled Screw," pages 41-53.
- [Anon.] (August 28, 1897) "Hayward Augustus Harvey," Scientific American, 77 (9) : 133 ; Letter to the Editor: "Inventor of the gimlet screw?" 183.
- ^ Charles D. Rogers, "Die for rolling screw-threads," U.S. Patent no. 370,354 (filed: May 11, 1887 ; issued: Sept. 20, 1887).
参考文献 編集
- 川井 謙一、団野 敦 著、日本塑性加工学会 編『回転成形- 転造とスピニングの基礎と応用 - (新塑性加工技術シリーズ 12)』コロナ社、2019年。ISBN 9784339043822。
- 「建築設備と配管工事」編集委員会『よく解る配管用転造ねじ・地震に強い接合』日本工業出版、2015年。ISBN 9784819027083。