転造とは?⇒『転がして』『造る』

左端のようなただの丸い棒のような金属を、ギザギザの硬いダイスと呼ばれる工具に挟んでごろごろと転がしていくと、右端のような螺旋形状になってしまう!という金属加工方法です。

不思議ですね、面白くないですか?

切粉も出ないし、加工時間もあっという間!

ecoな加工方法なんですよ。

ナナメから見るとこんな感じです。

ギザギザが食い込みながら、山が盛り上がっていく様が観察できますね。

両端を並べてみると、こんな感じになります。

おや?外径が太くなってませんか?

そうです。食い込みによって追いやられた肉が盛り上がって山になるので、元の外径よりも太くなるんです。

これは材料費の節約にもなって、ますますecoですね。

転造で出来ること⇒ネジだけではない!

転造と言えば、こんなネジを思い浮かべる人は多いでしょう。

そうです、ネジはほとんど転造で製作されていると言ってもよいでしょう。

なにせ、安い、速い、うまい(品質が良い)ですからね。

 

それに、ネジの場合は規格がしっかりできていて、右ねじれ1条、山の角度は60度、外径が決まればピッチも決まる、といった具合に転造するためのダイスも標準品が準備されています。

それで、使用者が試行錯誤するのは転造下径をどの程度にするのか、と言ったことくらいで済んでしまいます。

 

しかし、転造で出来ることはそれだけではありません。 

上記の例で示しているのは、見た目はネジとほとんど変わりませんが、モジュール0.8圧力角20度右ねじれ2条のウォームギヤ、つまり歯車の仲間です。

この歯車を作る場合は、ネジとは非常に事情が変わってきます。

 

相手歯車との位置関係によって、外径を変化させたい。

減速比を変えたいので、条数を変えたい。

ねじれの向きが逆のものが欲しい。 

といった具合に、設計段階では仕様が定まらずいろいろと試行錯誤が必要になってくるのです。

左の写真は、モジュール0.8圧力角20度という仕様は変わりませんが、サンプルとして転造した外径、条数、左右ねじれが様々に異なる転造物です。

転造技術のメリットは大きい

モーターを使って物を動かす場合、回転軸の向きを変えたり減速を行ったりとギヤの出番は多いものです。特に大きな減速を行って大きなトルクを発生させるためにウォームギヤはよく使われます。樹脂製も多く見られますが、過重のかかる部分は金属製が使われます。

転造加工は切りくずが出ず、完成品の外径よりも細い外径の材料で短時間で加工できるので経済的で、加工面が非常になめらか表面硬化により強度もUPします。真円度も良好なのでギヤとしての品質は高いものができます。

 

転造技術は他社任せが現状

つまり、動くものを製造している企業においては転造技術は必要になってくるわけですが、歩みの発生や曲りなどの技術的問題、高価な転造機のコスト的な問題、転造ダイスは専用であり少しでも仕様変更があれば再製作となる問題、転造ダイスの製作には時間もコストもかかる問題などがあり、自社で転造品を内製している会社は少なく、急ぎであれば旋盤で対応したり、転造加工を得意とする専門会社に外注している場合が多いと思われます。

しかし、その転造専門会社においてさえ、転造ダイス、転造機はそれを専門に製作している企業から購入しており、自社で内製している企業はほとんど無いと言えるでしょう。

いわゆる「ギヤ」(平歯車)に関して言えば、ホブ等の歯切りがメインで行われていて、ギヤを転造で製作している事例には、ほとんどお目にかかったことがありません。

 

転造技術の習得は強力な武器となる!

したがって、金属加工関連企業が転造加工の知識を習得し、自社で転造ダイス製作、転造機製作、転造加工、転造品測定を行えるようになるなら、他社との違いをアピールできる強力な武器となるはずです。

 

転造技術の習得が事業上のプラスになると考えられる企業

☆旋盤を主体とする金属加工企業

転造品製作にもスピーディーに対応できるようになり、営業範囲が広がり、自社製品の付加価値が高まります。

 

☆平面研削を主体とする金属加工企業

転造ダイス製作ができるようになり、自社ブランドを立ち上げることができます。

 

☆金属加工品全般を扱う試作対応企業

従来は旋盤で対応していたギヤウォーム部、ネジ部等を転造で行えるようになり、自社製品の付加価値が高まります。

 

☆工作機械を扱う設計製作企業

転造専用機の製作、既存工作機への転造加工ユニットの追加工事等が行えるようになり、営業範囲が広がり自社製品の付加価値が高まります。

 

転造が難しく思われるのはなぜ?

① 技術情報があまりにも少ない。

私は以前転造技術を主体とする会社に勤続し、転造品の測定解析、品質確認等に10数年関わってきました。しかし、WEB上で検索しても、図書館で文献を探しても世の中に転造についての情報があまりに少ないため、起きている現象に対しては自分なりの仮説を組み立て、検証を重ねてきました。そして、転造はもっと違う方法でも可能ではないかという結論に達しましたが、社内では製造に対する意見が通る立場でもなく、実証はできないままでした。

 

② 初期投資、試作段階コストが非常に高価。

ねじ転造の場合は仕様がはっきりしているので、大量生産のためには専用転造機による転造加工の場合がほとんどでしょう。しかし、ウォームギヤ等のギヤ転造の場合は事情が変わります。

※転造機が高い

一般的には平ダイス転造機が使われると思われますが、自動車部品の仕様ニーズに対応するには1000万円超の転造機が必要でしょう。

 

※転造ダイスが高い

ダイスは転造するワークに合わせた専用設計となります。仕様にもよりますが、1組30万円前後はかかるでしょう。

 

※少しの仕様変更でダイスは作り直し、高価なダイスも鉄くずに

転造ダイスの溝のねじれ角度は、ワークの太さ、条数(1周当たりの溝の数)、左右ねじれの向きによって決定されます。しかし、1回でうまくいく保証はありません。山の盛り上がりが少なかったので少し転造母材を太くしたい、あるいは相手ギヤとの間でガタが大きく全体に太くしたい、という場合にも溝の角度は変わってきます。

溝の角度が変われば、転造ダイスは作り直しです。旧ダイスは使い物にならず鉄くずになります。

 

③ ワークの「歩み現象」により多くの品質不具合が生じる。

転造ワークはおとなしく転がってくれません。転造加工途中に軸方向に動いてしまうという『歩み現象』が生じます。転造を行う企業はこの『歩み現象』対策に苦労しているはずです。計算による予測が立てにくいうえに、少しでも軸方向に動いてしまえば、転造必要部位以外にダイスが食い込み傷がつくことや、動くときに切りくずが生じてワーク表面に付着したり、余分な力が働きワークが曲がってしまったり、元の位置に戻る際にきれいな転造面に傷がついてしまったり、様々な品質不具合を引き起こしてしまいます。

 

転造は本当に難しいのか?

会社設立から特許取得までの経緯

どんな仕様変更にも安価にフレキシブルに対応できる新しい転造方法を実験により検証したい気持ちを持ち続けていた矢先、親の介護問題が持ち上がり、会社勤続のままでは世話をするのは難しいという結論に至り、実家に研究用の作業場を設けて研究をしながら親の面倒を見るという道を選びました。

必要資材を調達するために平成27年株式会社を設立し、実験用転造機を製作して仮説が正しいのかを検証する研究を重ねてきましたが、約2年間の研究開発の結果、平成29年10月従来技術とは異なる「転造加工方法」で特許を出願し、平成30年4月特許登録されました。(特許第6319612号)

 

※この特許された『転造加工方法』の利点

① ダイスの溝角度を自由に調整できる

従来はダイス作り直しとなっていた溝角度の変更にもフレキシブルに対応できるため、ワークの太さの変更はおろか、条数の変更、左右ねじれの変更にさえ対応可能です。つまり、1組のダイスで無限大の仕様の転造に対応可能となります。

② 転造機のコンパクト化が可能

従来の平ダイス転造では、ダイスの全長の範囲内で転造が完了しなければならないため、ダイスの歯をワークに急激に食い込ませなければなりませんでした。そのため転造機には剛性とパワーが必要となり、大きな高価なものとなっていました。

わが社の『転造加工方法』では、小さなパワーで徐々に食い込ませることが可能なので、例えば少量の試作だけ行う場合であれば、コンパクトなモーターと筐体で転造機を製作することが可能です。

③ 転造ダイスが安価

ダイス自体が単純な作りであるため、理論さえわかってしまえばワイヤーカットや平面研削盤などの汎用設備で製作可能です。つまり、自社内製が可能となります。

④ 『歩み現象』対策が容易

溝角度の調整ができるため、ワークへの食い込みのどの段階でどの溝角度が最適なのか試行錯誤が可能です。解析した結果により歩み現象を生じないダイス造りが可能となります。

 

当社が転造技術を提供できる理由

☆社名に込めた思い

当社の基本コンセプトは、「転造って面白い!」と感じてもらうために簡易転造機により転造加工を実体験してもらい、自分で金属が姿を変えていくところを観察しながら転造の原理を学んでいただくよう技術支援を行うことです。

社名「ロウリングブレイン(rolling brain)」には、「転造頭脳」を育てる、提供する、と言う思いを込めています。

 

転造技術力、知識

以前の職場で転造品の測定解析、品質確認等に10数年関わってきたなかで、転造下径の計算方法、形状測定器等を用いた転造品測定方法転造ダイス設計の計算方法などを独自に考案し、検証してきました。それらの技術は顧客、取引商社にも認められ、たびたび他社製品の調査測定解析を依頼されていました。

 

☆企画開発力

前記の職歴に加え、それ以前の職歴の中では自動車部品設計、工作機械設計製造、工作機械のサービスメンテナンス、3次元測定器による品質確認、工作機械の組み立て塗装、ISO取得のためのシステム構築等、様々な職種、大小様々な企業での勤務を経験しており、いろんな角度から観察し、考え、企画することができます。

 

転造コンサルティング力

上記の経験により、様々な規模の会社における様々な部署の立場のかたが、どんな知識が不足していて困っているのか、何をしたいと思っているのか、と感情移入しながら解決策への方向に導くことができます。

 

IT関連技術力、知識

専門的なディープな知識と言うよりも、自分の実現したい内容をいかに費用をかけずに実現するか、と言う分野に長けています。

EXCEL,ACCESSのVisualBasicなどは、使いようによっては無限の可能性があります。

さあ、転造を体験してみましょう!

未知を既知にするには体験が一番!

転造について学ぶには、実際に転がしてみることが一番です。とは言うものの、本物の転造機、転造ダイスを用意して体験しようとすると1000万円以上かかってしまいそうです。もっと手軽に転造の原理を学ぶことはできないか?という思いで開発したのがこの「簡易転造機」です。 

卓上サイズ(縦550×横400×奥270)100V電源で使用できます。鉄材を転造するには本体剛性とパワーが不足しますが、柔らかい純アルミ棒材(両端センター穴加工必要)ならば転造過程を観察することができます。 

この「簡易転造機」の大きな特徴は、ダイスをSWINGさせる構造(特許第6319612号)によってダイスの溝角度を固定しなくて済む、つまり右ねじれであろうが左ねじれであろうが、1条であろうが2条であろうが、ブランク径がφ8であろうがφ10であろうが、1対のダイスで対応できてしまうということなのです。(モジュールと圧力角は固定となります。)

 

自分でブランク径、左右ねじれ、条数を決定し、ダイス溝角度を調整して実際に転がすことにより、ダイスとブランク材の位置関係、どのように山が盛り上がっていくか、「歩み」という現象について、観察し体験することができます。