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引抜き加工とは|引抜きの種類と「伸線機・抽伸機」のちがいを解説

引抜き加工とは|引抜きの種類と「伸線機・抽伸機」のちがいを解説

公開日:
2020/06/17(2020/09/28 更新)by 甲斐 智
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引抜き加工は、穴から金属を引き抜いて伸ばす「塑性加工」のひとつです。
引抜きは、「押出し」と合わせて、 切削加工で使われるバー材の大量生産 にかかせません。

引抜きでつくられた線材は「引抜き材」とよばれ、電線・ピアノ線・注射針から、半導体の配線ワイヤまで、さまざまな産業で使われています。

この記事では「引抜き」の基本や、わかりづらい「伸線機(しんせんき)」と「抽伸機(ちゅうしんき)」のちがいなどを解説します。

引抜き加工ってどんな加工?

引抜きは、ダイとよばれる金型の穴に金属を通し、先端から「引抜き」ながら伸ばす塑性加工法です。
ダイの穴は先細りになっていて、ダイの穴とおなじ径の線材を成形することができます。

引抜加工:
引抜加工とは、素材を加熱することなく室温で素材をダイスの狭い孔に通して引抜くことによって加工する冷間加工方法です。
引用元: 一般社団法人日本アルミニウム協会「引抜加工」

引抜きの材料には、「押出し」でつくられたバー材や管材などの押出し材が使われます。

加工は常温で行われ、ダイを交換しながら、1~10回ほど「引抜き加工」しながら細い線材に加工していきます。
ステンレス鋼線では、直径5~10ミクロンの細さになるまで引抜きされます。

太いバー材の引抜きは、高温(熱間)で行われることもあります。

引抜き加工のメリットとデメリットとは

金属加工と引抜き加工について|引抜き加工のメリットとデメリットとは

引抜き加工のメリット

ダイ(金型)に通すことで金属に圧力がかかり、引張り強度があがる
ダイに通すため、直径の寸法精度が高い(精密引抜きでは、公差±0.02mm~)
ダイとの摩擦によって、表面肌に光沢がでる

引抜き加工のデメリット

× 断面のカタチが限られる
× 引抜きを繰り返すと、加工硬化が発生して断線する

引抜き加工に使う「ダイ」とは?

金属加工と引抜き加工について|引抜き加工に使う「ダイ」とは?

引抜き加工に使う専用の金型を「ダイ」とよびます。

ダイにはの素材には、切削工具にも使われる〔工具鋼超硬ダイヤモンド〕などの硬度の高い材質が使われていて、ダイの丸穴の精度がそのまま線材の寸法精度になります。

また丸穴以外の「異形穴」で引抜きすることで、異形線材の成形も可能。
異形線材には、「四角」「ひし形」「楕円」などがあります。

引抜き加工でかかせない「潤滑剤」につてい

引抜き加工ではダイと材料の摩擦がおおきいため、潤滑剤がかかせません。
潤滑剤を使うことで、引抜きのスピードとダイの寿命が大幅に向上します。

潤滑剤には「乾式潤滑剤」と「湿式潤滑剤」があり、用途に合わせて使い分けがされています。

引抜き加工の種類について

単純引抜き加工

金属加工と引抜き加工について|単純引抜き加工

バー材を引抜きする、もっとも一般的な加工法です。
ダイに棒材を通し先端から引抜くことで、細い線材をつくります。

1パス(1回)の引抜きで、鋼線なら10~35%、アルミで20~50%ほど、細くすることができます。

1パスで無理に圧力をかけると「ダイ」の出口で金属が破断してしまうため、「ブロック伸線」とよばれる工法で工程を数回に分け、すこしずつ細くしていきます。

繰り返し引抜きをすると「加工硬化」が発生するため、熱処理がかかせません。

管の引抜き加工

パイプ状の管材を引抜きする、加工法です。
ダイに管材を通し先端から引抜くことで、注射針などの細い管材をつくります。

穴径をつくる金型の種類によって、4つに分けることができます。

空引き(そらびき)

金属加工と引抜き加工について|空引き(そらびき)

バー材の「単純引抜き加工」とおなじ手法で引抜きます。
管の外径をちいさくし、細く成形します。

管の厚みは外径の減少率から計算できますが、正確にコントロールすることはできません。

心金引き

金属加工と引抜き加工について|心金引き

管の内側に、ダイの穴径よりちいさい「心金(しんがね)」を固定して引抜きます。

管の内面にも圧力がかかるため内面肌にも光沢が出て、管の厚みをコントロールすることができます。

浮きプラグ引き

金属加工と引抜き加工について|浮きプラグ引き

管の内側に、ダイの穴径よりおおきい「心金」を配置して引抜きます。
心金は固定されていないため、自分で平衡をとりながら動きます。

「心金引き」とくらべ、極細管の成形が可能です。

マンドレル引き

金属加工と引抜き加工について|マンドレル引き

管の内側に、ダイの穴径よりちいさい「マンドレル」を固定して引抜きます。
管の外径をちいさくし、細く成形することができます。

「心金引き」とくらべ、肉薄の管の成形が可能です。

ローラーダイス引抜き加工

金属加工と引抜き加工について|ローラーダイス引抜き加工

溝が彫られたローラーダイ(孔型ロール)に材料を通し、引抜く加工法です。

ローラーは材料との摩擦で回転するため、引抜きにかかる力が少ないのが特徴です。
複数のローラーを組み合わせることで、連続引抜きができます。

バー材とダイとの接触面積が少ないため、寸法精度は低くなります。

タークスヘッド引抜き加工

金属加工と引抜き加工について|タークスヘッド引抜き加工

ローラーダイを四方に配置し、材料を引抜く加工法です。

ローラーは材料との摩擦で回転するため、引抜きにかかる力が少ないのが特徴です。
ローラーダイの配置によって、丸棒や角棒など形を変化させることができます。

複数のローラーを組み合わせることで、連続引抜きもできます。

ダイレス伸線加工

金属加工と引抜き加工について|ダイレス伸線加工

ダイを使わずに、材料を急加熱しながら引抜く加工法です。

引抜いた材料は急速冷却し収縮するため、寸法精度は良くありません。
ダイが不要でちいさな力でも引抜きすることができます。

ダイを通すことができない「摩擦力の高い難加工材」の引抜きができます。

引抜きで使われる加工機械を知る

金属加工と引抜き加工について|引抜きで使われる加工機械を知る

引抜きでは、供給材料や成形品のカタチに合わせて、さまざまな加工機械が使われています。

おもな引抜き加工機械

伸線機(しんせんき)とは

金属加工と引抜き加工について|伸線機(しんせんき)とは

伸線機は、ダイで引抜いた「線材」をコイル状に巻取る機械です。
巻き取る線材の長さは、数千メートルにもおよびます。

伸線機は「単頭伸線機」と「連続伸線機」に分けられます。

単頭伸線機について

単頭伸線機は、ひとつのダイとひとつのブロック(回転ドラム)をもった伸線機です。
1回のダイ通過で、目的の線径を成形する「伸線加工」に使われます。

材料はブロックの巻取り力によって引抜きされ、ブロックの配置によって「縦取型」「横取型」「下取型」があります。

連続伸線機について

連続伸線機は、「単頭伸線機」を複数ならべた伸線機ラインです。
いくつものダイを目的の線径に合わせてならべ、連続的に「伸線加工」をします。

抽伸機(ちゅうしんき)とは

金属加工と引抜き加工について|抽伸機(ちゅうしんき)とは

抽伸機は、巻取りができない「太いバー材」や「管材」を、直線状に引抜く機械です。

角棒材や異形棒材などのストレート製品の成形にも使われ、ダイの先端から出た材料を引抜き台でつかみ、一気に引抜きます。

抽伸機は「ドローベンチ」と「連続抽伸機」に分けられます。

ドローベンチについて

ドローベンチは、供給したバー材を、1パス(1回)の引抜きでバー材を成形する抽伸機です。
成形できるバー材の最大長さは、機械の可動範囲で決まります。

連続抽伸機について

連続抽伸機は、複数のダイをもった抽伸機です。

コイル状の材料を自動供給し、5~6パス(5~6回)の引抜きでバー材を連続的に成形。
引抜き後のバー材は自動で切り出されます。

ドローベンチとくらべ生産性が高く、自動化が進んでいます。

引抜き加工とは?まとめ

この記事では「引抜き」の基本や、わかりづらい「伸線機(しんせんき)」と「抽伸機(ちゅうしんき)」のちがいを通して、引抜きについて解説しました。

引抜き加工でつくられるバー材は寸法精度が高く、NC旋盤円筒研削盤の加工ワークなど、さまざまな材料としても使われています。

引抜きによる金属の特性を知ることで、機械設計や切削加工の助けになればうれしいです。

この記事(引抜き加工)の編集者

甲 斐 智(KAI Satoshi)

甲 斐 智(KAI Satoshi)

1979年 神戸生まれ
多摩美術大学修了後、工作機械周辺機器メーカーの販売促進部門
14年以上に渡り、工作機械業界・FA業界のWebマーケティングに携わる

・株式会社モノト 代表
・株式会社アプト Webディレクター
・一般社団法人日本機械学会 特別員
・東京商工会議所

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