シモダ技報 No.7

転造タップによるネジ加工評価結果

シモダ技報No.7 (2020.11)---------------------------------------------------------------------------------------------------------

転造タップによるネジ加工評価結果†
坂田 潤哉*
1.

緒言

3. 転造タップ加工テスト

一般に，フライス盤やマシニングセンタなどにおける雌ネ3.1 ネジ形状

ジの成形方法として切削タップを用いるのが主流であるが，転造タップによる加工テストを実施するに当たり，テス工具寿命，生産性において非効率であることが問題点

ト対象品として，従来から切削タップ加工を施工しているとして挙げられている．

製品を選択し，同一の雌ネジを加工することによって，この解決策として，転造タップによる雌ネジの成形加両者を 比 較し た． 対象 品の 材質は 炭素 鋼で あ り，工に取り組んでいる．転造タップは，ネジの成形方法にM16×2.0－ネジ深さ 31mm の雌ネジを，製品１個おいて切削タップとは根本的な違いがあり，工具寿命，当 た り 93 ケ 所 施 工 す る ．ネ ジ の 要 求品 質 は JIS生産性の向上が期待できる．

B0209-1:2001 等級 6H である．

そこで，転造タップを用いて試加工を行い，工具寿命と加工能率について，従来の切削タップ加工と比較した．

3.2 下穴加工

その結果，転造タップが優れていることがわかったので以切削タップ加工用の下穴は，刃先交換式ドリル 2 枚下に報告する．

刃を用いてΦ14.0±0.15mm の公差で加工している．
転造タップ加工用の下穴は，刃先交換式ドリル 3 枚2. 転造タップの特徴

刃を用いて，Φ14.98±0.06mm の公差で加工した．
両者の下穴加工寸法を比較して第１図に示す．

転造タップによるネジの加工方法には下記の得失が挙げられる．

3.3 加工条件

転造タップ加工の最大の特徴は，切り屑を発生しな切削タップによる本製品の加工実績によると，概ね，いことである．切削タップ加工の場合は，円筒内面に溝製品２個分の 186 穴が工具寿命の限界とされていたたを掘り下げてネジを成形するため，切り屑が発生し，噛め，転造タップを用いて，同じく 186 穴の加工テストをみこみなどによってタップの欠損トラブルを生じ易い．これ実施し，工具の損傷状態を比較した．

に対し，転造タップ加工では，円筒内面にネジ山を盛り両工具の加工条件を第１表に示しており，転造加上げて成形するため，切り屑は発生せず，タップの欠損工では，工具回転数を切削加工の２倍に設定してもトラブルが起こりにくい．更には，塑性変形による加工硬問題なく加工することができた．したがって，転造加工の化によって，ネジ山の強度が高くなる．

正味加工時間は，切削加工の 1/2 である．

一方，転造タップ加工では，下穴径の精度において，切削タップ加工に比較して，より高い精度が求められる．
すなわち，切削加工の場合は，下穴径が多少小さい
場合でも，多くの場合，タップが谷だけでなく山の先端も削ることによってネジとして成立する．これに対し，転造タ
ップ加工の場合は，塑性変形による加工であるため，下穴径が小さいと，加工抵抗が過大になり，ネジが成形されない場合がある．したがって，転造タップ加工では下穴径の公差が厳しく，下穴加工の工具選定が重要である．
第１図 下穴寸法比較図----------------------------------------------------------†原稿受付 2020 年 11 月
*生産管理部 製造課

1転造タップによるネジ加工評価結果

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No.7 (2020.11)--------------------------------------------------------------------------------------------------------第１表 正味加工時間の比較

3.4 工具摩耗の比較

４．ネジ部の調査結果

第 2 図は，両タップの 186 穴加工終了後の工具摩耗の状態を接写したものである．同図 a)の切削タップに調査用の試験片に，両タップでネジを成形し，ネジ穴おいては，摩耗だけでなくチッピングも発生しているが，の断面を観察した．試験片の材質，加工条件，使用b)の転造タップにおいては，ほとんど工具摩耗は生じてお

工具は，前述の内容と同様である．切断した試験片をらず，なお十分な余命を有している．現時点では，第 3 図に示す．

186 穴以上の加工テストは実施していないため，定量的な比較はできないが，本テスト結果から判断して，切

4.1 組織観察

削タップより転造タップのほうが長寿命であることが確認で両ネジの断面組織を第 4 図 a)，b)に示す．いずれ

きた．

も，フェライト/パーライト組織を呈しているが，転造ネジ穴の表面には塑性変形に伴うメタルフローが観察され，また，山の頂部には，両側から盛り上がったメタルによって形成された凹みが発生している．切削ネジには，このようなメタルフローは観察されない．
4.2 表面硬さ分布
両ネジ穴の表面部の硬さを測定して比較した．第 5
図の a)に測定位置（a～d）を示しており，マイクロビッカース硬さ（荷重 100gf）を 0.1mm ピッチで測定した．
結果を，同図 b)に切削ネジを，c)に転造ネジを示してa) 切削タップ

おり，切削ネジでは，深さによらず概ね HV240 以下であるのに対し，転造ネジは，最表面で HV260～290，0.5mm 深さで HV230～260 であり，冷間塑性変形による加工硬化が認められる．

b) 転造タップ
第 2 図 加工後の工具損傷状況

第３図 切断試験片2

転造タップによるネジ加工評価結果

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同左拡大(×4)

同左拡大(×5)a) 切削ネジ断面同左拡大(×4)

同左拡大(×5)b) 転造ネジ断面
第４図 ネジの断面組織a) 硬さ測定位置c) 転造ネジb) 切削ネジ
第 5 図 表面からの硬さ分布3転造タップによるネジ加工評価結果

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No.7 (2020.11)--------------------------------------------------------------------------------------------------------5. 結言(2) 工具寿命は，切削タップでは 186 穴の加工が限界であったが，転造タップで同じく 186 穴の加工を行

雌ネジ加工において，従来の切削タップに代えて，転った状態でも，タップに致命的な損傷は認められず，少造タップでの試加工を行った結果，以下の知見を得るこなくとも，切削タップよりは長寿命であることを確認することができた．とができた．

(1) 転造タップの場合，切削タップの２倍の速度で(3) 加工後のネジ部断面を観察した結果，転造ネ加工を行っても，正常に施工することができた．これによ

ジには，冷間塑性加工によるメタルフローと加工硬化がり，転造タップの採用によって，正味加工時間の半減が認められた．

可能である．

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