プレス加工の仕組み

プレス加工は、金属の板材を金型に文字通りプレスすることで、任意の形状に成形する工法です。低コスト・短時間での安定した大量生産が容易なため、プレス加工はありとあらゆる製品の部材に活用されています。ここでは、プレス加工の概要や特徴を見ていきましょう。

プレス加工とは

まず、プレス加工とはどのような加工法なのでしょうか。

プレス加工とは塑性加工の一種で、オス型とメス型で一対となった金型に金属の板材を挟み込み、形状を転写する工法です。プレス加工は、高生産、低コスト、大量生産など数々の利点を持つ工法であり、我が国の金属産業を支える非常に重要な工法ということができます。

また、プレス加工では、張り出しや絞り、穴あけやトリミングなどのさまざまな加工を行うことが可能です。プレス加工では、実際の作業は機械操作が主となるため、一見作業従事者の熟練を重視しない工法かと思われますが、金型の設計や製作、潤滑油の適切な選定と使用などに関しては、高度な熟練が必要とされます。

プレス加工の仕組み(流れ)

プレス加工で可能となる工程は、せん断、曲げ、絞り、張り出しなどです。その仕組みを見ていきましょう。

プレス加工をするためには、最初に金型の設計が必要です。その後、オス型とメス型で一対となった金型に、作りたい製品の形状を彫り込みます。このとき、素材となる板を置くための下側の金型をダイと呼び、上から押し付けるための金型がパンチです。また、プレス加工の素材となる金属の板をブランクといいます。ブランクは、作りたい製品を平板に展開した形状となっていなければなりません。このブランクをパンチとダイの間に設置します。ブランクと機械や、上下の金型の位置合わせのため、機械に補助部品が付属していることが一般的です。金型でブランクを挟み込みパンチ側から加圧することで、素材が任意の形状に加工され製品ができあがります。

一度のプレスでは成形困難な複雑な形状が要求される場合は、複数台のプレス加工機を用いて順番に加工を行っていく順送り成形と呼ばれる方式を取ることが一般的です。

プレス加工と他加工との比較

金属加工には多種多様な工法があります。プレス加工は、他の加工法に比べてどのようなメリットやデメリットがあるのでしょうか。

プレス加工は、金属の削り出しを必要としない非切削加工です。削り出しを要する切削加工(除去加工)では、必然的に素材のロスが発生するのに対し、非切削加工ではロスがなく、材料コストを抑えられるというメリットがあります。一方で、切削加工では汎用の工具を使用するのに対し、プレス加工では専用の金型を設計する必要があるため、加工における初期コストが高くなるということはデメリットといえるでしょう。

プレス加工は、金属の削り出しを必要としない非切削加工です。削り出しを要する切削加工(除去加工)では、必然的に素材のロスが発生するのに対し、非切削加工ではロスがなく、材料コストを抑えられるというメリットがあります。一方で、切削加工では汎用の工具を使用するのに対し、プレス加工では専用の金型を設計する必要があるため、加工における初期コストが高くなるということはデメリットといえるでしょう。

また、薄い板材から当て金を用いて任意の形状に成形する板金加工は、プレス加工と非常によく似た工法です。しかし、板金加工では汎用金型や工具の使用による加工が多く、プレス加工では製品それぞれに対して専用の金型を使用する点が異なります。また、板金加工では作業者の熟練が重要となるのに対し、プレス加工では機械の操作そのものについては機械操作が主なため、それほど熟練を必要としません。そのため、板金加工は少量多品種生産、短納期での製造において有利であり、プレス加工は、加工速度、単品種大量生産、三次元成形において有利なのです。

プレス加工部品の例

プレス加工で製造された製品は、どのような場面で使用されているのでしょうか。その例を見ていきましょう。

例えば、回転運動をするハードディスクでは、ほんのわずかなバリが製品の致命的欠陥となる場合があります。そのため、ハードディスクを構成する各種部材は、バリが発生しにくい精密せん断で部材が製造されているのです。また、電子回路基板のリードフレームと呼ばれる部材は、0.1ミリ程度の極薄の金属をプレス加工することで形成されています。

≪まとめ≫

プレス加工はさまざまな利点をもつ非常に重要な工法です。高品質な製品を安定して高速大量生産できるプレス加工は、現代のさまざまな産業の発展に大きく寄与しているといえるでしょう。