プレス加工機とは
プレス加工機とは、圧力をかけて材料を変形加工させる装置です。
油圧や空圧、機械圧によって材料を加圧する製品が多いです。上下に分かれた2つの金型の中に部材を挟み込み、上から押し潰すことでせん断や折り曲げ、絞り加工などを行います。
プレス加工機は自動化が容易であり、高い生産性を実現することが可能です。一度に多くの材料を効率的に加工することが可能で、短時間で大量の製品を生産することができます。
また、プレス加工機は高い精度で作業を行うことが可能です。加工に使用される金型やダイは正確に設計されており、加工される製品は一貫性のある形状や寸法を保つことができます。
プレス加工機の使用用途
プレス加工機は、さまざまな産業や製造業界で幅広く使用されています。以下は主な使用用途の一例です。
1. 自動車産業
プレス加工機は、自動車部品の製造に広く使用されています。ドアやトランクなどのパネルを金型によって加工します。高い精度と強度を持つパネルを大量生産することが可能です。
また、自動車のフレームやシャシー部品の製造にもプレス加工機が使用されます。鋼板を加工して、剛性と耐久性の高いフレーム部品を製造することが可能です。
2. 家電製品
プレス加工機は家電製品の金属ケースやカバーの製造に使用されます。冷蔵庫やエアコンなどの製品において、外観のデザインや機能性を考慮したケースを加工します。プレス加工機によって、汎用品を大量生産することが可能です。
また、家電製品にはさまざまな金属部品が含まれています。プレス加工機は部品のせん断加工や曲げ加工を実施することで、家電製品生産に寄与します。
3. 建材
プレス加工機は、建物の外装パネルの製造に使用されます。金属板やアルミニウムコンポジットパネルなどの材料を加工し、耐久性と外観の要件に合ったパネルを製造することが可能です。
また、建物の窓やドアのフレーム、フィッティング部品の製造にも使用されます。正確な形状と高い耐久性を持つ部品を製造することができます。
プレス加工機の原理
プレス加工機の基本的な原理は、材料に圧力をかけて変形させることです。プレス加工機で加工する材料は金属板やシートが一般的で、所定のサイズや形状に切断されてプレス機にセットアップされます。加工する形状に応じて、特定の形状を持つ金型が用意されることが多いです。金型は上下に動くプレスラムと連動し、材料に加圧します。
材料はプレス機の台座上に配置され、金型の上部に正確に位置するように設置されるまでがプレス準備です。その後、プレス加工機のプレスヘッドが下降し、金型と材料に圧力をかけます。プレスヘッドは油圧シリンダーやモーターによって制御され、所定の速度や圧力で下降することが可能です。
材料は圧力によって金型の形状に従って変形します。曲げ、押し出し、穴あけ、エンボスなど、さまざまな加工操作が可能です。ダイの形状とプレスラムの制御により、材料は正確な形状や寸法で変形されます。
プレス加工機の種類
プレス加工機の種類は、動作原理から機械プレス、油圧プレスなどに分類されます。また、プレス方式から、PRG方式とTDM方式に分類されます。
1. 機械プレス
モーターの回転力をクランク機構により直線運動にかえ、スライドを上下させてプレスする方式が機械プレスです。 油圧式のような油を使用しないため、比較的安全性が高い方式です。加工速度が速いため、大量生産に適しています。
2. 油圧プレス
油圧によってスライドを上下させる方式です。 油圧方式は加工スピードや圧力が自由に変更可能であるため、幅広い加工が可能です。
したがって、加工精度が欲しい部品や深絞り加工を行う際は、ほとんどが油圧プレス方式となっています。ただし、加工速度自体は遅いこともあり、大量生産には不適な場合も多いです。
3. PRG方式
プレス加工における形状制御を目的とした制御方式です。この方式では、材料の変形や形状加工を達成するためにプレスヘッドの動きをプログラムによって制御します。プレスの下降速度、停止位置、加圧力などのパラメータを指定します。
複雑な形状成形が可能です。形状に基づいた加工プログラムを使用することで、高精度で加工ができます。また、複数の工程を組み合わせた加工や、異なる形状の部品を同一のプレス機で加工することも可能です。
4. TDM方式
大量生産におけるプレス加工の効率化を目的とした制御方式です。単発プレス方式ともよばれ、1つのプレス加工機につき1回の加工のみ行います。そのため、複数のプレス加工機を渡って成形します。
切板材を使うので、加工自由度が高く歩留りが良いという点が特徴です。また、複数の工程を一度に実行できるため、部品の取り回し時間を短縮し、生産性を向上させることができます。
プレス加工機のその他情報
プレス加工機の生産速度
加工速度を決める要因は、以下のとおりです。
1. プレス加工機の限界加工速度
上下運動するプレス加工機のストローク量によって限界加工速度が決まります。
2. 次の加工工程への送りスピードとピッチ
プレス加工機が上下している間に次工程へ材料を搬送するため、設備の送りスピードとピッチが影響することが多いです。
3. 材料揺れ
次工程へ材料を搬送した際に材料が揺れている状態では安定した品質で加工ができません。プレス加工機破損の恐れもあるため、揺れが収まるまで次の加工は不可能です。
4. スクラップの排出
加工速度を上げることで、せん断加工時に発生するスクラップがプレス加工機内で詰まることがあります。スクラップの詰まりはプレス加工機破損の主な原因でありスクラップ排出は慎重な検討が必要です。
5. 製品排出時のスピード
加工速度が速いほど、製品排出のスピードは速くなります。出荷時の荷姿によっては、作業要員の増員対応や容器に整理して入れる必要があるかを考慮して加工速度を落とす場合もあります。
参考文献
https://j-fma.or.jp/the-forming-machinery/press-machine
https://www.kousakukikai.tech/presses/
https://www.keyence.co.jp/ss/products/measure-sys/machining/plasticity/press.jsp
https://j-fma.or.jp/the-forming-machinery/press-machine