プレスブレーキ金型とは
プレスブレーキ金型とは、プレスブレーキと称される板金曲げ加工機械で用いる金型です。
この機械は、先端に尖った部分を持つ上部金型と受け部にV字型の溝を持つダイと呼ばれる下部金型の間に鈑金する材質を挟み込んで加工する仕組みです。つまり、鈑金する材質は上部金型の尖った先端部と下部金型のV字型の溝により形成される形状に加工されます。
プレスブレーキ金型を用いた板金加工は、板金による加工の中でも高精度で複雑な曲げ加工を可能にする方法です。
プレスブレーキ金型の使用用途
プレスブレーキ金型は、プレスブレーキと称される板金曲げ機械に取り付けられる金型です。この機械は、ベンダーやベンディングマシン、ブレーキプレスとも呼ばれます。そして、板金加工の中でも高精度で複雑な曲げ加工を可能にする板金の機械です。
この機械を使った加工は、鉄やアルミニウム、ステンレスなどの金属の加工に使用されており、製造される製品は家電やスチール家具など身近な製品に使用されています。
プレスブレーキ金型の原理
プレスブレーキは、先端に所定の形状の尖った部分を持ち、一般的にパンチと称される上部金型と、受け部にV字型の溝を持つダイと呼ばれる下部金型が対向した構造です。このパンチとダイの間に鈑金する材質を挟み、パンチを材質に押し付けて先端部の形状を型押ししたように板金加工する方法です。
なお、ダイの受け部にはV字型の溝があるため、曲げられた材質はダイ側に逃げます。つまり、加工された材質の形状は、上部金型 (パンチ) の先端部と下部金型 (ダイ) のV字溝に挟まれた形状です。
そのため、上部金型 (パンチ) には様々な先端部を持つ多くの種類があり、下部金型 (ダイ) には様々な幅や深さのV字溝を持つものがあります。これらを組み合わせることで鈑金する材質を様々な形に加工可能です。
プレスブレーキ金型の種類
上部金型 (パンチ) には多くの種類があります。「90°曲げ」「90°曲げグースネック型」「90°曲げ直剣型」「90°曲げ厚板用」「90°曲げサッシ用」「R曲げ」などです。順番に解説します。
1. 90°曲げ
90°曲げは、最も基本となる上部金型 (パンチ) です。90度の角部となっている先端部を持ち、これとV字溝を持つ下部金型 (ダイ) の間に鈑金する材質を挟んで、パンチを押し付けてプレスします。鈑金する材質は角部とV字溝により形成される直角形状に加工されます。なお、この金型は垂直方向 (プレス方向) に延びる保持部の先端に斜め方向に延びる先端部材を持ち、その先端部が垂直方向を頂点として90度に尖っている形状です。ただし、曲げられた鈑金する材質と干渉しにくいよう、斜め方向に伸びた先端部材の内側は湾曲した形です。ダイは、通常のV字溝を持った形状のものを使用します。
2. 90°曲げグースネック型
90°曲げグースネック型は、90°曲げや後述する90°曲げ直剣型の上部金型 (パンチ) を使用すると、曲げられた鈑金する材質が金型と干渉する際に使う金型です。90°曲げとほぼ同じ形状ですが、斜め方向に延びる先端部材の角度が90°曲げよりも寝ています。そのため、先端部材の内側のスペースを大きくでき、曲げられた鈑金する材質との干渉を起こりにくくできます。
3. 90°曲げ直剣型
90°曲げ直剣型は、90°曲げや90°曲げグースネック型とは異なり、先端部が斜め方向ではなく垂直方向 (プレス方向) に形成されているのが特徴です。垂直の方向に形成されているため、鈑金する材質が鋭角に曲げられて曲げ部の両側が垂直に近い角度で立ち上がっても鈑金する材質と干渉しにくくなっています。
4. 90°曲げ厚板用
90°曲げ厚板用は1cm以上の厚みがある鈑金する材質の加工に使用される上部金型 (パンチ) です。1cm以上の厚みがある鈑金する材質を加工する場合には、V型に少し丸みのある形状に加工すると加工精度が安定します。また、曲げ面の強度が高まり、見た目もきれいな加工が可能です。そのため、パンチとしてRパンチと称される先端に丸みがある金型を使い、下部金型 (ダイ) は通常よりもV字溝の深さが深い金型を使います。
5. 90°曲げサッシ用
家屋やビルの窓などで使用されているアルミやステンレスよりなるサッシは、アルミやステンレスをプレスブレーキで折り曲げて作られます。金型もサッシも専用の上部金型 (パンチ) と下部金型 (ダイ) があり、多様な加工に対応可能です。
6. R曲げ
プレスブレーキでR曲げ (ロール曲げ) する場合に用いる金型です。上部金型 (パンチ) 先端は尖っておらず、所定のRをなす形状になっています。下部金型 (ダイ) のV字の溝の上で鈑金する材質にR形状の先端部を押し付けて加工します。
プレスブレーキ金型のその他情報
1. プレスブレーキ金型の素材
プレスブレーキ金型の素材材質としては、SCM440 (クロム鋼にモリブデンを加えた合金鋼) やSKS93 (冷間金型用の合金工具鋼) 、S45C (機械構造用炭素鋼鋼材) が挙げられます。
2. プレスブレーキの駆動方式
プレスブレーキ金型が用いられるプレスブレーキの駆動方式は、「油圧式」「サーボモータ式」「ハイブリッド式 (油圧サーボ) 」「機械式」の大きく4種類です。
油圧式
油圧シリンダーで駆動させる方式です。油圧をコントロールして、圧力および加工スピードを制御します。加圧能力が高く、もっとも使われている方式です。
サーボモータ式
サーボモータで駆動する方式です。作動油が不要なため、環境に配慮した方式です。圧力および加工スピードを精密に制御できるのが特徴です。
ハイブリッド式（油圧サーボ）
「油圧式」と「サーボモータ式」を組み合わせた方式で、サーボモータで油圧ポンプを制御しています。作動油が少量で済み、発熱も少なく環境性能に優れます。
参考文献
https://www.kousakukikai.tech/pressbrake/
https://www.kousakukikai.tech/pressbrake/#i-2
http://kyokkoss.starfree.jp/toolinfo.html
https://www.niigata-buhinkakou.com/column/1140/
https://monoto.co.jp/pressbrake/