転造と切削の違いとは?強度やコスト、加工法を徹底比較

転造と切削の違い

転造加工の基本原理とプロセス

転造加工は、素材に強い圧力を加えて塑性変形させることでねじ山を形成する加工方法です。金型やダイスで素材を挟み込み、回転させながら圧力を加えることで、素材を盛り上げてねじ山の形状を作り出します。この加工方法は塑性加工の一種に分類され、素材を削らないため切りくずが発生しない点が大きな特徴です。
参考）転造ネジと切削ネジの違いとは？ href="https://special-fastening-parts.com/column/1437/" target="_blank">https://special-fastening-parts.com/column/1437/amp;laquo; 特殊ネジ …
​
転造加工では、元の素材の直径よりも大きな直径のねじを成形することが可能です。これは素材を押し潰して膨らませる加工原理によるもので、材料の体積をほぼそのまま維持しながら形状を変化させることができます。加工時間が短く、工具の交換頻度も少ないため、生産性が非常に高い点も転造加工の利点となっています。
参考）転造加工とは？種類とデメリット、加工可能な金属を解説！｜金属…
​
塑性変形によって被加工面が組成硬化するため、加工製品は強い強度を持つことになります。また、素材内部のファイバーフロー(繊維状金属組織)が切断されず、ねじ山に沿って連続した状態を保つことで、切削加工に比べて約20%も強度が向上します。
参考）転造ねじと切削ねじの違い（第１４号）
​

切削加工の基本原理とプロセス

切削加工は、刃物などの工具で素材を削り取ることで、ねじ山の形状を作り出す除去加工です。旋盤やフライス盤などの工作機械に取り付けられた切削工具を使用し、回転する素材に対して刃物を当てることでらせん状の溝を加工します。この加工方法では、素材を削って谷と山を作っていくため、元の金属よりも小さなねじを製造することが可能です。
参考）転造加工とは？切削加工との違いと転造ネジの特徴を徹底解説！
​
切削加工の最大の特徴は、刃物を任意の方向に移動させることができるため、加工の自由度が非常に高いという点です。複雑な形状の特殊ねじや、寸法公差の厳しい精密ねじの製造にも対応できます。直径M6からM24程度の範囲で、長さも数百ミリメートルまで加工可能であり、様々な材質に対応できる汎用性の高さも特徴です。
参考）切削加工
​
一方で、切削加工では素材のファイバーフローが途中で切断されてしまうため、転造加工と比較すると強度面で劣ることが知られています。また、切削速度や送り量などの条件を最適化する必要があり、不適切な設定は工具の摩耗や加工品質の低下につながります。
参考）切削加工の「加工精度」とは？精度を左右する7つの条件
​

転造と切削の加工原理の違い

転造と切削の最も根本的な違いは、「素材を変形させるか、削り取るか」という加工原理にあります。転造加工は材料を押し潰して変形させることで形状を作るため、材料のロスがほとんどありません。一方、切削加工は刃物で素材を削り取るため、切りくずとして廃棄される材料が発生し、材料の使用効率は転造加工に劣ります。​
加工時の素材の状態にも大きな違いがあります。転造加工は冷間加工(常温での加工)で行われるため、加熱設備や冷却設備にかかるエネルギーコストが抑えられます。また、冷間加工のため製品の表面がきれいで、追加の研磨作業が少なくて済む場合もあります。切削加工も基本的には常温で行われますが、加工中に発生する熱の管理が重要となり、切削条件によっては工具や素材の温度上昇が問題になることがあります。
参考）https://seizogyo-channel.com/news/tanzou_tyuzou/
​
金型や工具の使用方法にも違いが見られます。転造加工では1種類のねじ形状に対して1つの専用ダイスが必要となるため、形状変更の自由度は低くなります。しかし、一度金型を製作すれば、同じ形状のねじを高速かつ安定的に大量生産できます。切削加工では金型を必要とせず、プログラムの変更で様々な形状に対応できるため、多品種少量生産に適しています。
参考）転造ネジ・切削ネジとは？メリット・デメリットや加工法の違いを…
​

転造ねじと切削ねじの見分け方

完成したねじを見て転造か切削かを判別することは、いくつかのポイントを確認することで可能です。最も分かりやすい違いは、ねじ山の表面に見られる加工痕です。切削ねじは刃物で切り取るため、ねじ山と平行に細かい筋(刃物が擦った跡)が見えます。一方、転造ねじはローラーで挟んで転がして圧力を加えて成形するため、筋が非常に細かいか、ほとんど判別できないほど滑らかな表面となります。
参考）おねじで転造ねじと切削ねじの区別することは可能でしょうか？可…
​
ねじ山の精度や表面状態も判別の手がかりとなります。転造ねじは精度の均一性が高く、ねじ山のバリも少ないため滑らかな仕上がりとなっています。切削ねじの場合、構成刃先やバリの影響でねじ精度にばらつきが出やすく、ねじ山の表面がやや粗い場合があります。また、転造ねじは表面硬化により摩耗に強く、ねじ山が潰れにくい特性を持っています。
参考）ねじ山日記　切削ねじと転造ねじ　徹底的に比較してみました l…
​
ねじの谷底部分の形状も異なります。転造加工では圧力で素材を変形させるため、谷底が丸みを帯びた形状となる傾向があります。切削加工では刃物の形状がそのまま転写されるため、谷底の形状は使用した工具の形状に依存します。さらに、ねじの破断面を観察すると、転造ねじではファイバーフローがねじ山に沿って連続している様子が確認できますが、切削ねじではファイバーフローが切断されています。
参考）転造のメリット
​

転造と切削の強度比較と疲労特性

転造ねじと切削ねじの強度には明確な差があり、一般的に転造ねじの方が優れた機械的特性を示します。実際の引張試験では、転造ねじ部の強度は切削ねじの約1.5倍に達することが確認されており、突合せ溶接並みの強度を実現できます。この強度差の主な理由は、加工方法によるファイバーフローの違いにあります。
参考）転造とは？疑問にお答えします。 - 三栄螺子製作所
​
転造加工では、素材内部の金属の繊維(結晶粒の流れ)がねじ山の形に沿って緻密に整えられます。これは木材の木目が揃っている方が強度が上がるのと同じ原理で、ファイバーフローが連続することで非常に高い疲労強度と引張強度を実現します。さらに、成形時に受ける圧力によってねじ山の表面がわずかに硬化し、摩耗に強く耐久性の高いねじとなります。
参考）「転造ネジ加工」の秘密：なぜネジは強く、精密に作られるのか？…
​
切削加工では、刃物で素材を削り取る過程でファイバーフローが切断されてしまいます。この繊維の途切れが応力集中を引き起こし、繰り返し荷重が加わる疲労試験において転造ねじよりも早期に破断する傾向が見られます。実際の強度比較実験では、転造ねじと切削ねじで同じ条件の引張試験を行うと、ねじ部の強度差が顕著に現れることが確認されています。
参考）転造ねじと切削ねじでは、強度に違いはありますか？
​youtube+1​
疲労特性の観点では、転造ねじは繰り返し荷重に対する耐久性が優れており、構造物の長期的な安全性を確保する上で有利です。建築用途や自動車部品など、高い信頼性が要求される分野では、この強度特性の違いが製品選択の重要な判断基準となります。
参考）転造ネジと切削ネジの違いを詳しく！見分け方や強度とは
​

転造加工のコストメリットと生産性

転造加工は大量生産において優れたコスト効率を発揮します。加工時間が短く、1個あたりの製造時間を大幅に削減できるため、同じ形状のねじを大量に生産する場合には単価を大きく下げることができます。また、材料ロスが少ないため、原材料費の面でも経済的です。切りくずが発生しないことで、廃棄物処理のコストも削減できます。​
エネルギー消費の面でも転造加工には利点があります。高温加熱の工程がないため、加熱設備や冷却設備にかかるエネルギーコストが抑えられます。冷間加工のため、製品の表面がきれいで追加の研磨作業が少なくて済むことも、トータルコストの削減に寄与します。工具の交換頻度も少ないため、メンテナンスコストも低く抑えられます。​
一方で、転造加工には初期投資のコストがかかります。1種類のねじ形状に対して1つの専用ダイスが必要となるため、金型製作費用が発生します。そのため、単品や小ロットの生産では、金型費用が製品単価を押し上げることになります。しかし、生産数量が増えるほど金型費用は分散され、数千個以上の大量生産では転造加工の方が切削加工よりも総コストで有利になります。
参考）[技術コラム] 特注ねじの加工方法について　～転造ねじと切削…
​
生産性の観点では、転造加工は加工速度が速く、連続的に製品を生産できるため、納期の短縮にも貢献します。ねじの有効径などの寸法精度も安定しており、品質のばらつきが少ないことも大量生産における大きなメリットとなります。
参考）ネジ加工転造について - ネジの大量生産をする際に、コストパ…
​

切削加工の精度と特殊形状への対応力

切削加工の最大の強みは、高い加工精度と複雑形状への対応力です。寸法公差の厳しい精密ねじの製造が可能であり、μm(マイクロメートル)単位での精度管理が求められる用途にも対応できます。切削条件(切削速度、送り速度、切削深さ)を最適化することで、ねじ山の仕上がりが向上し、バリの発生も抑えられます。
参考）切削加工による「ねじ切り加工」を解説
​
特殊ねじの製造においても、切削加工は優れた能力を発揮します。台形ねじ、角ねじ、鋸歯ねじなど、標準的なメートルねじやユニファイねじとは異なる特殊な形状のねじも、適切な工具とプログラミングによって製作可能です。また、段付きねじやツバ付きねじなど、軸径が変化する複雑な形状にも柔軟に対応できます。
参考）特殊ネジの基礎知識と製造方法について解説
​
金型を必要としないため、1つのねじの製作ごとに形状を変えることができる点も切削加工の大きな利点です。試作品の製作や、設計変更が頻繁に発生するプロジェクトでは、この柔軟性が開発期間の短縮とコスト削減に貢献します。直径M6からM24程度、長さは最大500mm程度まで対応可能であり、様々なサイズ要求に応えられます。​
一方で、切削加工の精度は工具の状態に大きく依存します。工具の摩耗や欠陥がある場合、切削面に不正確さや粗さが生じることがあるため、定期的な工具管理とメンテナンスが重要となります。また、面粗度の要求が厳しい場合は加工スピードやランニングコストに影響するため、要求仕様とコストのバランスを考慮する必要があります。​

転造と切削の使い分けと選択基準

転造加工と切削加工の選択は、生産数量、形状の複雑さ、強度要求、コスト条件などを総合的に判断して決定する必要があります。大量生産(数千個以上)で標準的な形状のねじを製造する場合は、転造加工が最適な選択となります。初期の金型費用はかかりますが、生産性の高さと材料ロスの少なさにより、トータルコストを大幅に削減できます。​
一方、単品や小ロット生産、試作品の製作では切削加工が有利です。金型費用が不要なため、少量生産でも経済的に製作できます。また、複雑な形状の特殊ねじや、寸法公差が特に厳しい精密ねじが必要な場合も、切削加工の高い加工自由度と精度が活かされます。​
強度要求の観点では、高い疲労強度や引張強度が必要な用途には転造ねじが推奨されます。建築構造物の重要な接合部、自動車のエンジン部品、圧力容器など、安全性が最優先される箇所では、転造ねじの優れた機械的特性が重要な役割を果たします。切削ねじでは強度不足でねじが折れてしまうケースでは、転造加工への切り替えが推奨されます。
参考）ねじ加工に関するご質問 / 転造ねじ加工について ｜ よくあ…
​
納期とコストのバランスも選択基準の一つです。転造加工は金型製作に数週間を要する場合がありますが、量産開始後は高速生産が可能です。切削加工は金型が不要なため、すぐに生産を開始できますが、1個あたりの加工時間は長くなります。プロジェクトのスケジュールと予算を考慮し、最適な加工方法を選択することが重要です。​

転造ネジと切削ネジの違いについて、加工方法の詳細と技術特性を解説した専門記事（特殊ネジ カスタム部品製造）
転造ネジと切削ネジの見分け方や強度特性について、実務的な観点から詳しく説明した記事（日硝商事株式会社）
切削ねじと転造ねじの引張試験データを含む徹底比較記事（阪神ネジ製作所）

寒冷地で8月に植える野菜について、検索結果から必要な情報が得られました。白菜、キャベツ、小松菜、大根、カブ、ホウレンソウ、レタス、ブロッコリーなどが寒冷地の8月に種まき可能な野菜として確認できました。これらの情報を基に、建築事業者向けのブログ記事を作成します。