(57)【要約】【課題】オーステナイト系ステンレス鋼板に打抜き加工を施す際、サーボプレスの使用により、騒音を低減した打抜き加工方法を提供する。【解決手段】ダイス及びパンチの材質・形状、金型クリアランス、板押さえ並びに潤滑条件なる条件を実際の打抜き加工条件と同じ条件にして所定の加工速度で打抜き加工を施し、パンチが被加工オーステナイト系ステンレス鋼板に最初に接触した加工開始位置から破断位置までの距離を測定した後、実際の打抜き加工条件時に、パンチが加工開始位置から破断位置までの距離に達する直前までは加工速度を速くし、その後、加工速度を遅くする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスと板押さえにより固定された被加工オーステナイト系ステンレス鋼板にパンチを押し込んで打抜き加工を施す際、当該被加工オーステナイト系ステンレス鋼板が破断する直前までは加工速度を速くし、その後加工速度を遅くすることを特徴とするブレークスルー時の騒音を低減した打抜き加工方法。
【請求項２】
ダイス及びパンチの材質・形状、金型クリアランス、板押さえ並びに潤滑条件なる条件を実際の打抜き加工条件と同じ条件にして所定の加工速度で打抜き加工を施し、パンチが被加工オーステナイト系ステンレス鋼板に最初に接触した加工開始位置から破断位置までの距離を測定した後、実際の打抜き加工時に、前記加工開始位置から破断位置までの距離の６０〜８５％の距離は、所定の加工速度でパンチを押込み、前記６０〜８５％の距離を過ぎた時点でパンチ押込み速度を前記加工速度の４〜１０％に遅くする請求項１に記載のブレークスルー時の騒音を低減した打抜き加工方法。
【請求項３】
用いる金型のクリアランスを３〜８％とする請求項１又は２に記載のブレークスルー時の騒音を低減した打抜き加工方法。
【請求項４】
プレス装置として、サーボプレスを用いる請求項１〜３のいずれかに記載のブレークスルー時の騒音を低減した打抜き加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼板に打抜き加工を施す際、ブレークスルー時に発生する騒音を低減した打抜き加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鋼板に打抜き加工を施す態様としては、図１に示すように、ダイ上に載置した鋼板を板押さえで押えた状態で上方からパンチを押し当て、材料を破断させて打抜くのが一般的である。
このような破断を伴うプレス打抜き加工では、大きな騒音が発生する。この騒音としては、パンチが被加工材である鋼板に衝突することにより発生する騒音と、材料分離直後のブレークスルー時に金型やプレスフレーム等が振動することにより発生する騒音とがある。後者に起因する騒音の方が大きいので、打抜き加工時の騒音を低減するためには、ブレークスルーによる騒音を低減することが必要となる。
【０００３】
そこで、ブレークスルー時の騒音を低減する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１では、ブレークスルー時における騒音の発生源であるパンチプレスの機械系に蓄積されている弾性エネルギーを解放するために、パンチ駆動手段によりブレークスルーの直前までパンチを高速でダイに接近させ、制御装置の制御により一旦パンチをダイから離反させた後、接近時の速度よりも遅い速度でダイに接近させて打抜きを行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１‐３５３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１で提案された打抜き加工法は、基本的には油圧シリンダによるパンチの駆動をコンピュータ制御しようとするものであり、装置的のも大掛かりなものとなっている。このため、生産コストが嵩むことになる。
また、一旦パンチを上昇させることにより、生産性が低下することや、パンチと被加工材との摺動距離が増えることによる金型磨耗の増大が懸念される。
さらに、ブレークスルー直前まで加工したときと一旦上昇後に再度加工するときを比較すると、パンチプレスの機械系に蓄積されている弾性エネルギーが異なるため、パンチの上昇前後でパンチの芯がずれて、加工品の品質低下や金型の偏磨耗を引き起こす恐れがある。
【０００６】
ところで、最近では、鋼板の打抜き加工に、駆動源にサーボモータを用いてスライドモーションを任意に設定可能なサーボプレスが使用されるようになっている。
サーボプレスを使用し任意のプレスモーションを用いることにより、ブレークスルー時の加工速度を遅くすることによって騒音の低減が期待できる。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、オーステナイト系ステンレス鋼板に打抜き加工を施す際、サーボプレスの使用により、パンチが被加工オーステナイト系ステンレス鋼板を打抜く直前に加工速度を遅くして、騒音を低減した打抜き加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のブレークスルー時の騒音を低減した打抜き加工方法は、その目的を達成するため、ダイスと板押さえにより固定された被加工オーステナイト系ステンレス鋼板にパンチを押し込んで打抜き加工を施す際、当該被加工オーステナイト系ステンレス鋼板が打抜かれる直前までは加工速度を速くし、その後加工速度を遅くすることを特徴とする。
【０００９】
具体的には、ダイス及びパンチの材質・形状、金型クリアランス、板押さえ並びに潤滑条件なる条件を実際の打抜き加工条件と同じ条件にして所定の加工速度で打抜き加工を施し、パンチが被加工オーステナイト系ステンレス鋼板に最初に接触した加工開始位置から破断位置までの距離を測定した後、実際の打抜き加工時に、前記加工開始位置から破断位置までの距離の６０〜８５％の距離までは所定の加工速度でパンチを押込み、前記６０〜８５％の距離を過ぎた時点でパンチ押込み速度を前記加工速度の４〜１０％に遅くすることが好ましい。
用いる金型のクリアランスは３〜８％とすることが好ましい。
また、プレス装置として、駆動源にサーボモータを用いたサーボプレスを用いることが好ましい。
なお、本発明方法における「加工速度」はパンチ、又はダイスのスライド速度を意味している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の打抜き加工方法では、被加工オーステナイト系ステンレス鋼板に打抜き加工を施す際、当該被加工オーステナイト系ステンレス鋼板が打抜かれる直前までは加工速度を速くすることによりオーステナイト系ステンレス鋼特有の加工誘起マルテンサイト変態を抑えてせん断荷重を低減するとともに、破断する直前に加工速度を遅くすることにより、プレス機や金型に蓄積されている弾性エネルギーの開放速度も遅くして発生する騒音を、ほとんど生産性を低下させることなく低減することができる。
また、用いる金型のクリアランスを、従来採用されている１０％程度よりも小さくすることにより、発生する騒音をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】打抜き加工法を概略的に説明する図
【図２】オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の引張速度と引張強さの関係を示す図
【図３】本発明における加工速度切替位置を説明する図
【図４】オーステナイト系ステンレス鋼板の打抜き加工時における金型クリアランスと最大音圧レベルの関係における加工速度の影響を説明する図
【図５】小クリアランスでの打抜き加工時の加工速度とクラックの会合のし易さの関係を説明する図
【図６】打抜き加工時の打抜き荷重と加工距離の関係を示す図
【図７】実施例における加工速度切替位置と最大音圧レベルの測定結果を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者等は、プレス装置として駆動源にサーボモータを用いてスライドモーションを任意に設定可能なサーボプレスを用い、ほとんど生産性を低下させることなく、ブレークスルー時に発生する騒音を低減することが可能な打抜き加工方法について探索を続けてきた。
その過程で、素材鋼板がオーステナイト系ステンレス鋼板である場合、破断直前までの加工速度を速く、破断直前に加工速度を遅くして打抜くことが有効であること見出した。
以下にその詳細を説明する。
【００１３】
ブレークスルー時に発生する騒音は、打抜き加工時のせん断荷重（Ｆ）と、被加工材が破断したときに打抜き荷重が急激に減少する際の荷重減少速度（ｄＦ／ｄｔ）の関数である、とされている。せん断荷重（Ｆ）が大きいほど、荷重減少速度（ｄＦ／ｄｔ）が速いほど、発生する騒音は大きくなる。
したがって、ブレークスルー時に発生する騒音を軽減するには、せん断荷重（Ｆ）を小さく、荷重減少速度（ｄＦ／ｄｔ）を遅くすることが有効であることがわかる。
【００１４】
ところで、一般的にオーステナイト系ステンレス鋼は、加工によりひずみが加わると、加工誘起マルテンサイト変態により、オーステナイト組織が硬質なマルテンサイト組織に変態すること、また、加工誘起マルテンサイト変態は、高温なほど起こりにくくなることが知られている。オーステナイト系ステンレス鋼の前記特性により、加工速度が速いほど加工発熱が大きくなることで加工誘起マルテンサイト変態が起きにくくなり、引張強さが低下する。例えば図２に示す通りである。せん断荷重は被加工材の引張強さに比例するため、引張強さを低減することによりせん断荷重を低減することができる。
そこで、本発明では、オーステナイト系ステンレス鋼板を素材として打抜き加工する際、加工速度を速くしてせん断荷重（Ｆ）を小さくしてブレークスルー時に発生する騒音の軽減を図った。
【００１５】
また、図１における抜きさんから抜き品が分離するまで、すなわちブレークスルー時まで、同じ速度で加工を続けると、荷重減少速度（ｄＦ／ｄｔ）が速くなり大きな騒音が発生するので好ましくない。そこで、本発明では、被加工材の破断直前で加工速度を減ずる、すなわち荷重減少速度（ｄＦ／ｄｔ）を遅くすることにしたものである。
上記、ブレークスルー直前までの加工速度を速くすることと、ブレークスルーの直前で加工速度を減ずることの両者の併用で、ブレークスルー時に発生する騒音を低減させた。
【００１６】
実際に鋼板に打抜き加工を行う際には、ブレークスルー位置は加工条件によって変わってくる。例えば、ダイス及びパンチの材質・形状、金型クリアランス、板押さえ力並びに潤滑条件等によって変わる。
そこで、本発明では、特定材質、板厚のオーステナイト系ステンレス鋼板に打抜き加工を施す際、前記条件を一定にした上で、所定の加工速度で予備加工試験を行って、パンチが被加工オーステナイト系ステンレス鋼板に最初に接触した加工開始位置から破断位置までの距離を測定しておく。その後、実際の打抜き加工時に、パンチが前記加工開始位置から破断位置までの距離に達する直前までは予備加工試験と同じ加工速度でパンチを押込み、前記距離を過ぎた時点でパンチ押込み速度を前記加工速度よりも遅くすることとした。
【００１７】
詳細は後記の実施例に譲るが、図３に示すような、前記加工開始位置から破断位置までの距離に達する直前の切替位置としては、加工開始位置から破断位置までの距離の６０〜８５％とすることが好ましい。その位置が６０％に満たないほどに早い時点で加工速度を遅くすると、生産性を悪くするとともに、せん断荷重（Ｆ）が大きくなる。しかし、８５％を超えるほどに遅れた時点で遅くしようとすると、マシーン作動のレスポンスが遅れ、加工速度を減ずる前にブレークスルーを引き起こす恐れがある。
遅くした後の加工速度は、以前の速度の４〜１０％とすることが好ましい。４％に満たないほどに遅いと加工に必要な荷重が得られない恐れがあるが、逆に１０％を超えるほどに速いと荷重減少速度の低減量が小さいため、騒音低減の効果が小さい。
【００１８】
鋼板に打抜き加工を施す際には、成形性等に金型クリアランスが大きな影響を及ぼす。
そこで、本発明を実施するに当たって、金型クリアランスのブレークスルー時の騒音発生に及ぼす影響を調べてみた。なお、騒音は後記の実施例と同じ方法で測定した。
その結果は図４に示す通りである。
金型クリアランスが小さくなるに伴って最大音圧レベルが下がっていることがわかる。
【００１９】
一般的に、金型クリアランスが小さくなると、図５に示すように、加工速度の違いにより金型のコーナーから伸びるクラックの会合状況が変わってくるといわれている。すなわち、加工速度が大きいとクラックは会合しやすいが、加工速度が小さいとクラックは会合し難くなる。このため、金型クリアランスが小さいほど荷重減少速度（ｄＦ／ｄｔ）が小さくなって発生する騒音は低減される、と予測される。
【００２０】
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼板を素材として一定速度で打抜き加工を行った際には、騒音発生に対する加工速度の影響はさほどなく、図４に見られる通り、金型クリアランスが小さいほど発生騒音は低減されることがわかる。
通常、鋼板に打抜き加工を施す際は、金型クリアランスは１０％程度採っているが、本発明では、金型クリアランスは３〜８％とすることが好ましい。
金型クリアランスが３％に満たないほど小さいと、金型に対する負荷が大きくなって金型の磨耗が激しくなる。逆に８％を超えるほどに大きくすると、騒音低減の効果が少なくなる。
【実施例】
【００２１】
続いて、本発明の効果を確認するために、打抜き加工時の加工速度変更位置を種々変更して発生する騒音レベルを調査した事例を紹介する。
打抜き加工装置として、サーボプレス機を用いた。被加工オーステナイト系ステンレス鋼板として、表１に示す成分組成と表２に示す機械的特性を有する公称板厚６.０ｍｍのＳＵＳ３０４のステンレス鋼板を用いた。
さらに打抜き加工条件として、表３に示す条件を採用した。
なお、発生する騒音は、加工部金型から１ｍ、地面から１ｍ離れた位置で、騒音計により測定した。騒音計はリオン株式会社製の普通騒音計NL−２２を用い、周波数特性はA特性とした。
【００２２】
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【００２３】
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【００２４】
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【００２５】
まず、速度５０mm／secで、加工途中で減速することなく、パンチを押し込んだ。
そして、加工域における最大音圧レベルをブレークスルー時の騒音とした。
なお、破断位置は、図６に示す打抜き荷重−加工距離線図における打抜き荷重が急激に減少する点とした。そして、荷重が増加し始める位置を加工開始位置として、打抜き荷重−加工距離線図から加工開始位置から破断位置までの距離を測定した。
この打抜き加工では、加工開始位置から破断位置までの距離は２.７ｍｍであった。
【００２６】
続いて、同じ加工条件で打抜き加工を続けたが、加工途中で加工速度をそれまでの速さの５％に減速して打抜いた。
そして、ブレークスルー時の騒音を前の予備試験と同様に測定した。
騒音測定値を表４と図７に示す。
ちなみに、プレス速度を２.５ｍｍ／ｓｅｃ（５％）一定とし、それ以外は実施例と同じ条件で打抜き加工した際のブレークスルー時の最大音圧レベルは１０９.０ｄＢであった。
この結果から、加工開始位置から破断位置までの距離の内の６０％から８５％までの間を速い速度で加工し、その後に加工速度を減ずると発生する騒音のレベルを下げることができる。
【００２７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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