せん断加工の種類 【通販モノタロウ】

せん断加工の種類

せん断加工は、素材となる金属の板材に大きな圧力をかけ、目的の形状になるよう破断を生じさせる加工法であり、プレス加工においてはもっとも重要な技法となっています。その仕組みや目的、加工法の種類にはどういったものがあるのでしょうか。

せん断加工とは

せん断加工とは、上下一対の金型を用いて素材の平板を切断加工することです。素材を「切る」動作を目的とした加工であり、単純な切断から、穴あけ、打ち抜き、切り欠きなどさまざまな技法を有しています。素材となる金属をダイ(下の金型)に乗せ、上からパンチ(上の金型)で圧し、破壊限以上の力を加えることで切断する仕組みです。切り口の精密度によって、普通せん断と精密せん断に大別することができます。

せん断加工とは

せん断加工の仕組み

素材に破壊限以上の力を加える事で破断現象を生じさせるせん断加工。その仕組みとはどのようなものでしょうか。

まず、せん断面が板厚に対して適切な量に均されたクリアランス(ゆとり)を持つパンチとダイの間に、素材となる金属の板を置きます。そこにパンチが降下して素材と接触し、次第にパンチが素材に押し込まれて素材とパンチの接触部に「だれ」が生じるのです。パンチの荷重がさらに増大し、素材断面に「せん断面」が形成され、クラック(亀裂)ができます。さらにせん断が進むと、クラックが「破断面」を形成しながら貫通し、素材のせん断が完了するわけです。また、破断面の下端部にバリ(かえり)が発生する場合もあります。

せん断加工の仕組み

せん断加工の仕組み

クリアランスの大小は、素材の断面形状に大きく影響を与える要因です。クリアランスが大きい場合は、素材がちぎれるように分断される形となり、大きなだれやバリが発生し破断面が乱れた断面となります。クリアランスが適切である場合は、素材のパンチ側とダイ側双方に生じたクラックが適切にかみ合い、スムーズな分断が行われせん断面は整った状態になりやすいです。クリアランスが小さい場合は、湾曲したような形状の大きなクラックが発生し、上下のクラックに囲まれた部分(タング)が発生し、その部分が脱落します。さらにクリアランスが過小である場合は、工具を傷めてしまうことにもつながってしまうのです。したがって、クリアランスは大きすぎても小さすぎても素材のせん断面の美観や機能を損なったり、機械寿命を縮めたりするため、適切なクリアランスの設定が重要となってきます。

せん断加工の種類

せん断加工にはいくつかの技法があります。それぞれの特徴を見ていきましょう。

ブランク加工

コイル状や大きな板状で用意した素材を、プレス加工に適切な形状の板材(ブランク)とするため製品に応じた形に打ちぬくことをブランク加工といいます。単に打ちぬく作業以外にも、コイル材の巻きぐせの除去や素材の洗浄、できあがったブランク材を積み上げる工程などの一連の作業もブランク加工です。

トリミング加工

絞り加工において発生する素材の余肉(機械同士や機械と材料の接触を調節したり、素材の流入を調整したりするための素材の余白部分)を取り除くことをトリミング加工といいます。素材をウレタンゴムなどのパッドで固定し、そのうえでパンチを降下させて打ち抜く加工法です。トリミングによって除去されたパーツをスクラップといい、自動車の車体製造など、複雑なプレス加工を行う大規模機械ではこのスクラップの詰まりがラインを停止させる原因となるため、適切にスクラップを排出することが重要となっています。

穴あけ加工(ピアス)

穴あけ加工はその名の通り素材に穴状のせん断を加える加工です。素材をダイ上に弾性のあるパッドで固定したのち、パンチで打ち抜きます。穴あけ加工を行うパンチは「ピアスパンチ」、それを受けるダイは「ボタンダイ」という名称です。「ピアスパンチ」は「パンチリテーナー」という器具で機械に固定されています。狭い範囲で複数の穴を開ける場合は、1つの「パンチリテーナー」に複数の「ピアスパンチ」を取り付ける「集合リテーナー」を使用することが多いです。穴あけ加工もトリミング加工同様、スクラップの適切な排出が大切になっています。

精密せん断加工

精密せん断加工は、普通せん断よりも整ったせん断面を目的とする技法です。

普通せん断を行った断面を削り取り、面の状況を整える「シェービング」という技法や、パンチとダイのクリアランスを出来るだけ小さくしたり、プレス圧を強めたりすることでせん断面の乱れを抑える「ファインブランキング」などの技法があります。

≪まとめ≫

プレス加工を代表する技法・せん断加工は、単純なように思えますが、せん断面の形状やスクラップの排出など、微細な調整を必要とする高度な技術です。その技法にはさまざまなものがあり、実現したい製品形状に合わせて適切な技法を選択し機械を設計する必要があります。