塑性加工 第5回目 今日のテーマ 圧延（つぶして伸ばす） （一度に薄くせずロールを複数段にする理由） 転造（ねじ、歯車） 塑性加工　第5回目 今日のテーマ 圧延（つぶして伸ばす） （一度に薄くせずロールを複数段にする理由） 転造（ねじ、歯車） （形をただ転写するだけではない、強くなる） せん断加工（同じ穴を大量に加工可能） （穴をあけるのも大事な塑性加工）

回転する２つのロール間に素材を通して、連続的に圧縮力を加えて厚みを減少させる 圧延加工 (Rolling) 回転する２つのロール間に素材を通して、連続的に圧縮力を加えて厚みを減少させる

P：圧延荷重について pm：圧力の平均 b：板幅 L：接触部の投影長さ R：ロール半径 T：圧延トルクについて λ：トルクアーム係数

ロールを複数段にする理由①【摩擦角ρ】 材料がロールにかみ込まれるためには， 摩擦角ρよりも接触角αを小さくする したがって圧延により圧下量が大きい場合，一度にかみ込めないので，ロール1段で完了せず，複数段になる．

ロールを複数段にする理由②【圧延荷重 P】 　を小さくするには、ロール径Rを小さくする したがって圧延が1段で完了せず，複数段になる． ロール径が小さくなるとロールがたわむので，大径の支えロールが必要

圧延機

圧延ロール 材質 鋳鉄（サンドロール，チルドロール，グレンロール），鋳鋼，鍛鋼 ロールクラウン ロールの中央の直径を端部よりわずかに大きくする（圧延された板の幅方向の板厚の不均質を防止するため）

薄肉管は引抜加工 それ以外の管は，板を管状に丸めて溶接、鍛接、または丸棒に穴をあけ肉厚を減じて長さを伸ばす加工 管材加工 薄肉管は引抜加工 それ以外の管は，板を管状に丸めて溶接、鍛接、または丸棒に穴をあけ肉厚を減じて長さを伸ばす加工

丸棒に穴あけして中空素材とし（せん孔）、 圧延または押抜きで延伸する 【継目なし管】 丸棒に穴あけして中空素材とし（せん孔）、 圧延または押抜きで延伸する ロール 心金棒 素材 心金 マンネスマンせん孔機：中高の二重円錐形の ロールを上から見て平行に、水平方向に互いに 反対方向傾けて設置し、丸棒を圧縮回転させる

心金棒 管材 　　心棒 （プラグ） 戻しロール 主ロール プラグミル：半円形の溝をもつロールと心金、 戻しロールにより管を延伸圧延する

磨管機（リーラ；Reeler）： 管の肉厚を均一にする 定型圧延機（サイザー；Sizer）： 外径、真円度を仕上げる ロール 心金棒 素管

帯鋼（スケルプ）をベル又は加圧ロールを通して圧縮（鍛接）して引抜く 【圧延以外の管製作：鍛接管】 帯鋼（スケルプ）をベル又は加圧ロールを通して圧縮（鍛接）して引抜く 連続突合せ鍛接管：フレッツムーン法 重ね鍛接管

【圧延以外の管製作：電気溶接管】 成形ロールで円形にし、電気抵抗溶接 （電縫管）、又はアーク溶接する UOプレス方式：縁曲げ、U 曲げ、 O 曲げ 板 Uプレス Oプレス

スパイラル方式： スパイラル状に巻いて、合わせ目を溶接 外面溶接 内面溶接 曲げ成形 ロール 板

エルハルトせん孔法： 円筒状のダイスに素材を入れ、管の内径に 相当するポンチで押して穴をあける ポンチ ダイス 素材 底板

ねじと歯車の転造加工 （Thread rolling, Gear rolling） 素材を型で押し付けて転動し、 型を素材に刻印する

ねじの転造 平形ダイス転造法 丸形ダイス式転造法 プラネタリ式転造法

【特 徴】 ・素材と工具とは局部的に接触して塑性 加工が進むため、小さな加工力で成形可能 ・ねじ底や歯元など使用時に高い応力を受 【特　徴】 ・素材と工具とは局部的に接触して塑性 　加工が進むため、小さな加工力で成形可能 ・ねじ底や歯元など使用時に高い応力を受 　ける部分が加工硬化される ・繊維状の流線が得られるので、静的強さ、 　衝撃強さ、疲れ強さが高い 切削 転造

ねじ転造による変形 ねじ山が盛り上げられてゆく加工過程 ねじ山の頂上に切れ込み，頂点割れが生じる

歯車の転造 ラック形工具による創成転造法 ピニオン形工具による創成転造法 成形転造法 サイエンスチャンネル　making　238

歯車転造による変形 ねじ転造ではねじ山が工具によって半密閉状態になるのに対し，歯車転造では成形される歯形の一部分ずつが工具と接触しながら変形されるため，歯形に対して左右対称に成形されず，回転方向に材料が流れて片側だけが余分に盛り上がる． モジュール３以下　冷間転造 モジュール３以上　熱間転造

段付き軸の転造 球の転造 ヘリカルロール加工 転がり軸受用の鋼球 サイエンスチャンネル　making　63

一対の刃の間に加工物をはさみ せん断応力で 所要の形状、寸法に切断する せん断加工 (shearing ) 一対の刃の間に加工物をはさみ せん断応力で 所要の形状、寸法に切断する

【せん断加工】 せん断 縁取り 打抜き 穴あけ 縁仕上げ 打抜き：打抜かれたものが製品 穴あけ：基の薄板が製品 縁取り：絞り製品の耳やばりの除去 縁仕上げ：切り口面を削り平滑面とする

【直刃の形状】 B E D α β γ C A ε O α：すき間角（逃げ角）、切断した材料と刃先にすき間をあける β：刃先角（刃物角）、小さくすると 　　切れ味が良くなる ε：シャ角、せん断荷重を少なくする γ：前傾斜角、刃先角を鋭角にする

【刃先の形状】 β γ α 上刃 下刃 せん断刃 β α ダイス ポンチ 抜型 （α：すき間角 β：刃先角 γ：前傾斜角）

せん断機構： クリアランスとせん断切り口の形状 せん断加工の応力 ポンチ 引張応力 圧縮応力 せん断 曲げ応力 ダイス

P,P’:せん断力 【せん断機構】 P ポンチ C:クリアランス F,F’: 側方力 F き裂 F’ ダイス C P’ くさび作用 素材 曲げ作用 F’ ダイス C P’ くさび作用

せん断口の形状

せん断口の形状

打抜き加工 打抜き（外周を打抜く場合） ポンチ径：製品より小さめの穴径 ダイス径：製品の穴径 穴あけ（内周を打抜く場合） 　ダイス径：製品の穴径 穴あけ（内周を打抜く場合） ポンチ径：製品の穴径 　ダイス径：製品より大きめの穴径 両方（内，外周を同時に打抜く場合）

打抜き加工の板取り 送りさん 抜きさん 両方とも板厚の１～1.5倍 最低1mm

ポンチとダイス

ダイセット： 【抜型】：プレス機械に設置するポンチと ダイスの位置関係が適正であることが重要 ポンチとダイスを一組とする ポンチホルダ ダイホルダ ガイドポスト ガイドブッシュ ダイセット： ガイドブッシュを圧入したポンチホルダと ガイドポストを圧入したダイホルダ

送り抜き型と総抜き型 組合せ型（型の製作が高価） 2工程以上を必要とする打ち抜き（順次穴あけと打ち抜きを行う）

精密せん断加工 仕上げ抜き法 ダイスの刃先に丸みを付け，クリアランスをできるだけ小さくした打抜き 上下抜き法 クリアランスの小さい上下のポンチを，上下あるいは下上に動かして打抜く，かえりはないがだれは残る 精密打抜き法 板押さえあるいはダイス面の突起を材料に食い込ませた上下抜き法，ダイスに丸みを付けた仕上げ抜き法も重ねあわされる． 圧縮せん断法