試作人基礎講座

本日はプレス機械について解説していきます。
種類や選び方などをご紹介していきますので、是非ご覧ください！！

プレス加工の現場で活躍するプレス機械

汎用プレス機械

もっとも一般的なプレス機械です。
金型を交換することで、様々なプレス加工ができます。

自働プレス機械

長時間の稼働や無人の自動加工には、自動プレス機械が使われます。

高速精密プレス

高速精密プレスは順送り加工で使われる、自動プレス機械です。

加工内容によっては、毎分5000回の超速プレスが可能です。
ストレートサイド型(門型)で、高い精度と剛性を持っています。

機械の振動を防止するバランス装置や精度の高い送り装置を備え、リードフレーム・コネクタ・スイッチなど、精密電子部品の量産で使われています。

ダイイングプレス(ダイイングマシン)

ダイイングプレスは、順送りで使われる、自動プレス機械です。
毎分300回～の、高速連続プレスができます。

圧力能力600kN以下と小型の機械が多く、コストが低いのが特徴です。
ストレートサイド型(門型)で、高い精度と剛性を持っています。

従来のプレス加工とは逆のアンダードライブ方式のため、重心が低く精度が安定します。
小型の電子部品や、半導体フィルム・プラスチック素材などのプレス加工にも使われています。

トランスファープレス

トランスファープレスは、トランスファー加工で使われる、自動プレス機械です。

板材をトランスファーフィーダで送りながら、複数の金型で自動プレスします。
大型の機械が多く、ストレートサイド型(門型)で、高い精度と剛性を持っています。

自動車部品など、様々な自動プレスで使われています。

金型調整に使うダイスポッティングプレス

ダイスポッティングプレスは、ダイ(金型)の調整に使われる専用のプレス機械です。
量産前の金型の型合わせをすることで、かみ合い不良による破損を未然に防ぎます。

金型を定期点検し修正することで、精度の高いプレス加工が実現します。

専用プレス機械

プレス加工の内容に応じた、専用のプレス機です。

シャーリングマシン

シャーリングマシンは、せん断加工の切断工程で使われる機械で、せん断機とも呼ばれます。

金属の板を所定のサイズに切断し、プレス加工で使われるブランクを切り出します。
機械の上下には長い刃物がついており、上の刃を金属に押し付け直線状に切断します。

主に、4×8尺、5×10尺の定尺材をせん断します。
鋼板をはじめ、アルミやステンレスなどの材料が切断されます。

タレットパンチプレス

タレットパンチプレスは、打抜き加工や穴あけ加工に使われるプレス機械で、タレパンやNCTとも呼ばれます。

丸型や角型などの汎用金型を組み合わせることで、様々な加工が可能となります。
専用金型がいらないので少量多品種から大ロット生産まで、低コストで加工することができます。

板材を、5×10尺の定尺材を加工するための大型機械も数多くあります。
NC制御でき、鋼板・アルミ・ステンレスなどの材料を、±0.1mmの精度で打ち抜きます。

プレスブレーキ

プレスブレーキは、曲げ加工に使われるプレス機械です。
ベンディングマシンを代表する機械で、曲げ機とも呼ばれています。

先端の尖ったパンチ金型を板材に押し込み、曲げていきます。

受け側にはV溝加工されたダイがあり、ダイの形に合わせて角度が付き、NCによって加圧量や曲げ順序をコントロールします。

プレスブレーキを使った曲げには、V溝金型による直角曲げだけではなく、丸型パンチを使ったR曲げなど、様々な曲げ方があります。

ファインブランキングプレス

ファインブランキングプレスは、1922年スイスで開発された精密プレス技術です。
精密せん断加工で使われるプレス機械で、FBプレスとも呼ばれます。

板材に圧力をかけながら打ちぬくことで、割れのないきれいで滑らかな切り口を実現します。
ステンレス合金などの難加工材を、ミクロン単位の精度で打ち抜くことができます。

シェービングなどの仕上げ工程が不要で、切削加工からの転換も増加しています。
自働車精密部品の量産加工方法として、注目されています。

ファインブランキングプレスには、剛性の高いプレス機械と強固な精密金型が必要になるため、高いコストがかかります。

NCスピニングマシン

NCスピニングマシンは、スピニング加工で使われるプレス機械です。

NC旋盤と同じ構造で、主軸にマンドレルを取り付け、先端に板材を固定します。
複数のローラーを使い分けながら、様々な形に高速で加工します。

加工後の切断やロボットによるワークの着脱など、自動化が進んでいます。
楕円や多角形などが成形できる、ロボット式スピニングマシンの開発も行われています。

フォーミングマシン

フォーミングマシンは、材料のフィード装置・スタンピング装置・フォーミング装置などのユニットを連結したプレス機械です。

せん断・プレス・曲げなどの一連の塑性加工を連続で行い、ワイヤーや板材からバネ・コイルなどの部品を大量生産することができます。

工程集約と歩留まり向上で、大きくコストダウンすることができます。

中でも線材やバネの製造に特化したフォーミングマシンは、ワイヤーフォーミングマシンとも呼ばれます。

その他のプレス機械(鍛圧機械)

プレス機械にはその他にも、鍛圧機械と呼ばれる様々な種類があります。

これらの機械は、プレス機械と同じように圧力を使って金属を加工する機械ですが、ピレットを加圧するため、より高い機械強度が求められます。

そのため、一般的なプレス機械とは区別されています。

鍛造機械

鍛造機械は鍛造で使われる機械です。
プレス機械と合わせて鍛圧機械に分類されます。

駆動方法や加圧の仕組みによって、大きな部品の熱間自由鍛造には鍛造ハンマー、小さな部品の冷間型鍛造には鍛造プレス、生産性を求めたフォーマーなど、様々な種類に分けられます。

サーボ駆動によって、安定成形と生産性を両立したサーボプレスもあります。

圧延機械

圧延には圧延機と呼ばれる専用の機械が使われ、圧延方法やロールの本数によって様々な種類に分けられます。
複数の圧延機を並べて、粗加工→成形→仕上げをするストリップミルも主流です。

また1台の圧延機を使い、材料を往復させながら圧延を行う、リバース圧延加工などもあります。

金属に強い圧力をかけるため、機械自体にも強い剛性が求められます。

伸線機・抽伸機

引抜きでは、供給材料や成形品の形に合わせて、様々な加工機械が使われています。

線材を引抜く伸線加工機械である伸線機は、成形製品はコイル状に巻かれて使われます。

バー材や管材を引抜く抽伸加工機械である抽伸機では、成形製品はバー材として使われます。

押出加工機

押出機は、ラムに強い圧力をかけてビレットを押し出す機械です。

熱間押し出しで成形されたバー材は、1本につき数十メートルにもなるため、冷却用のクーリングテーブルや、歪みを矯正するストレッチャーを備えています。

押出機は、圧力の駆動方式とコンテナの向きによって分けられています。
一般的な押出では、横型油圧式押出機による熱間直接押出がよく使われています。

プレス機械の分類　～駆動編～

プレス機械は、ラム(駆動部)を様々な動力でスライドさせることで、圧力をかけます。

プレス加工では、金型を押し付ける時間が長いほど成形が安定します。
この現象を形状凍結と言います。
そのため、下死点での加圧時間が長くなるよう、様々な工夫がされています。

プレス機械は、駆動の動力によって4つの種類に分けられます。

・機械プレス：動力源にフライホイールの回転運動を利用
・液圧プレス：動力源に油圧や水圧を利用
・サーボプレス：動力源にサーボモータを利用
・ハイブリッド式プレス：動力源に油圧サーボモータを利用

機械プレス

機械プレスは、フライホイールの回転をラムのスライド運動に換えて圧力をかけるプレス機械です。

1回ごとの圧力量が決まっているため、任意の位置でスライドを止めることができません。
加工スピードが速く生産性が高いため、プレス機械の全体の約90％を占めます。

油圧式に比べてメンテナンス性が高く、液漏れの心配もありません。

機械プレス

電動モータによる回転運動を、機械的機構によりスライドの直線運動に変えて、金型を介し素材を成形するプレスです。

液圧プレス

液圧プレスは、油圧や水圧でラムをスライドさせ、圧力をかけるプレス機械です。
現場では、油圧による油圧プレスが広く使われています。

小ロットの大きな製品から大量生産の小さな部品まで、幅広く使われています。

油圧プレスについて

油圧プレスは、油圧でラムをスライドさせ圧力をかけるプレス機械です。
油圧バルブのコントロールで、加圧パターンや加圧量を制御することができます。

ストロークが長いため、大きな絞り加工や曲げ加工に向いていますが、機械プレスに比べ加圧スピードは遅くなります。

油圧プレス

機械プレスではできない特殊な分野で活躍しています。
ほとんどが油圧作動プレスです。

水圧プレスについて

水圧プレスは、水圧でラムをスライドさせて圧力をかけるプレス機械です。

油圧プレスと比べ、液体メンテナンスが簡単でコストも低いため、大型の機械が多くあります。
圧力能力10000kN以上の超大型機械もあり、特大製品の成形もできます。

過熱による火災・事故などの心配がないため、熱間鍛造で使われます。

サーボプレス

サーボプレスは、サーボモータでラムを直接スライドさせるプレス機械です。
サーボモータでスライドを駆動するため、加圧力や加圧量を精密に制御することができます。

スライドをNC制御することで、マグネシウムなどの難加工材や、複雑な形のプレスもできるようになります。

加圧スピードの制御による生産性向上と、加圧量の制御による歩留まり低下を両立します。
loTによる加工データの蓄積で、工場の自動化も実現します。

ハイブリッド式プレス(油圧サーボプレス)

油圧とサーボモータを組み合わせたプレス機械です。
サーボモータで油圧ポンプを制御し、ラムをスライドさせます。

加圧力や加圧量を精密にコントロールしながら、油圧のパワーが発揮できます。

作動油や発熱も少なく、環境性能に優れたプレス機械です。

プレス機械の分類　～フレーム編～

C型プレス

C型プレスは、作業性重視のフレーム構造です。
横から見た形がCに似ていることに由来します。

加工エリアの左右と手前があいているため作業性が良く、単発プレスや産業用ロボットによるロボットラインに最適です。

構造がシンプルで低コストなため、小～中型のプレス機械に多く採用されています。
フレーム剛性は落ちるため、機械の歪みに注意が必要です。

圧力能力2500kNまでの機械が多いですが、高強度フレームを採用した機種もあります。

ストレートサイド型プレス(門型プレス)

ストレートサイド型プレスは、剛性重視のフレーム構造で、門型プレスとも呼ばれます。

本体の四隅を柱で支えているため剛性に優れますが、加工エリアに柱があるため作業性は低下します。
歪みに強いため、中～大型のプレス機械や鍛造プレスに多く採用されています。

C型プレスと比べ、加工精度が高く、振動・騒音が少なくなります。

圧力能力2500kN以上の機械が多くあります。

プレス機械の材料供給装置(アンコイラ)

アンコイラは、コイル材の材料巻きをほぐすための装置です。
巻きほぐしによるループ(たるみ)を調整することで、スムーズに材料を供給します。
また、コイル材の巻グセやひずみを矯正するレベラーも使われています。
材料を複数のロールに通すことで、巻グセを取り除き加工不良を防止します。

プレス機械作業主任者について

プレス機械を5台以上設置する工場では、労働災害を防止するため、プレス機械作業主任者技能講習を修了したプレス機械作業主任者を選任する必要があります。

プレス機械作業主任者とは

プレス機械及びその安全装置の点検をし、それらに異常を認めたときは、直ちに必要な措置を取り、切り替えキースイッチがあるものはキーの保管をし、金型の取り付け取外し及び調整の作業を直接指揮する責任者です。

プレス機械の選び方　～3つの能力～

プレス機械の選定は、「加圧能力」「トルク能力」「仕事能力」の3要素が重要になります。

プレス加工の内容によって最適な能力は変わります。

圧力能力

圧力能力は、プレス機械が耐えることのできる最大加圧量です。
kN(キロニュートン)で表されます。

圧力能力を超える加圧は、機械の歪みや金型の破損につながります。

プレス加工の内容に合わせて、余裕を持った選定が重要です。

トルク能力(能力発生位置)

トルク能力は、プレス機械のスペック上の加圧能力が発生する位置です。
金型の下死点からの距離で表されます。

絞り加工など、高い位置から加圧が始まる加工で重要になります。

仕事能力

仕事能力とは、プレス一回当たりの放出エネルギーのことです。
kJ(キロジュール)で表されます。

放出エネルギーが多いほど、作業エネルギーの蓄積が必要です。

絞り加工や冷間鍛造など、大きなエネルギーを必要とする加工で重要になります。

プレス機械のスペックの見方

ストローク長さ

ストローク長さは、スライドの稼働距離です。
プレス加工の内容によって、適切なストローク長さは変わります。

・せん断加工の場合：加工深さが浅いため、ストロークが短い機種が適します。
・絞り加工の場合：加工深さが長いため、ストロークが長い機種が適します。
・トランスファー加工の場合：送り装置が稼働するため、ストロークの確保が必要です。

連続ストローク数

連続ストローク数は、無負荷状態での1分間のストローク回数です。
ストロークパーミニッツで表されます。

ストローク長さが短いほどストローク数は上がり、生産性が上がります。
連続プレス加工で重要になる能力です。

ダイハイト

ダイハイトは、ボルスター上面からスライドの下死点までの距離です。
金型の最大サイズの目安となる数値です。

ダイハイトを超える高さの金型は、取り付けできません。

スライド調節量

スライドの上下の調節可能量です。
調節量が大きいほど、使える金型の種類が広がります。
ダイハイトからスライド調節量を引いた数値が、金型の最小サイズになります。

スライド面積

スライドの面積です。
金型を取り付けるために使われます。

ボルスター面積

ボルスターの面積です。
金型を取り付けるために使われます。

ボルスターへの局所的な加圧を防ぐため、金型の設置面積はボルスター面積の約2/3以上が目安となります。

弊社ではベテランの試作人が、超短納期で板金加工品をお届けしております！
是非是非アスクまでご依頼ください♪

他、ブログ記事もご覧ください♪

動画の投稿もしておりますので良ければご覧ください♪