せん断加工とは
せん断加工とは、金属を切断するための加工です。
せん断加工はプレス加工の一種であり、目的の形状の輪郭を作り出す場合や金属の切断によって複数のパーツに切り分ける場合でも利用されます。せん断加工には、ブランク加工や穴あけ加工、総穴あけ加工など数多くの種類があります。数ある金属加工の中でも唯一金属を分割する加工です。
せん断加工は、金型を使って金属部品をプレスすることで発生するせん断力を利用して金属を切断します。プレス機と金属との間に発生するせん断力を利用することで、金属を切断し、目的の形状にすることがせん断加工では求められます。
せん断加工の使用用途
せん断加工は、自動車のフレームや部品を形作る際など、基本的な金属加工で幅広く使用されます。例えば、自動車のフレームは、プレス機によって金属にせん断力を加え、金属をせん断することで、大まかな形状が成型されます。
1. 金属の最初の成型
金属の輪郭を成型する加工として、せん断加工の一つであるブランク加工が利用されます。せん断加工の一種であるブランク加工は、あらゆる板金加工の最初に行われる工程です。
家具や建材、機械の部品などの金属製品の製造では、ブランク加工で材料が形作られます。例えば、自動車のフレームの大まかな形状はブランク加工により金属を抜き落とし、成型されています。
目的の形状に金属を加工するためには、まずは大まかな金属の輪郭を形作る必要があり、せん断加工は金属を目的の形状にするためには欠かせない最初の工程です。
2. 金属筐体の成型
金属筐体の成型でもせん断加工が利用されます。ボックスやキャビネットなどの金属筐体を作る場合、曲線で金属板を打ち抜く必要があります。
打ち抜きたい形に合った金型があれば、穴あけ加工によって打ち抜くことができますが、そうでない場合にはニブリングなどの加工が利用されています。
せん断加工の原理
せん断加工は、金属にプレス機などを当てて金属を分割させるために、せん断力を発生させることが基本の原理です。まず、ダイと呼ばれる下側の金型に金属部品をのせ、パンチと呼ばれる上側の金型との間で部品を挟み込み、せん断力を発生させて金属を分割させます。
金属を分割させた際には、バリやソリなどの歪みが発生したり、パーツの一部が割れたりすることがあります。そのため、せん断加工の原理上、精度が低い製品ができる可能性が高いです。
せん断の仕方によって、逆向きのバリを持ったパーツができる場合や同じ向きのバリを持つ場合などがあります。いずれの場合にしても、バリ取りの対策を行わなければ、精度の高い製品を成型することができないため注意が必要です。
せん断加工の種類
せん断加工にはさまざまな種類があります。最も一般的に利用されているせん断加工は、ブランク加工、穴あけ加工、コンパウンド加工の3つです。
1. ブランク加工
プレス加工を行う前に材料となる金属板を切断して、必要な形に加工する作業をブランク加工、できた材料をブランクと呼びます。ブランク加工には切断加工 (シャーリング加工) や分割加工、抜き打ち加工 (パンチング加工) などがあります。制作したいブランクの形状や性質により適した加工方法が異なります。
2. 穴あけ加工
穴あけ加工は、その名の通り金属板に穴を開けるせん断加工です。プレスによって打ち抜かれた部分は、スクラップとして排出されます。金属板をずらしながら複数の穴を開けることで複雑な形の穴をあけることができる「追い抜き加工」と、丸形の金型を使ってより狭いピッチで穴をあける「ニブリング加工」があります。
3. コンパウンド加工
コンパウンド加工は、総打ち抜き加工とも呼ばれます。打ち抜きたい部分に切り込みを入れる工程と打ち抜く工程を同時に行うことができるため、精度の高い部品を効率よく量産することが可能です。しかし、メンテナンスコストが高額であるというデメリットもあります。