RD/repo 1-1

2020年3月20日

株式会社蔵持適正クリアランスの検証
１、検証用金型の説明
本金型は、図１に示す通り20mm×２０mmの四角で角にR1,R3が付いた形状を９ケ抜く金型であり、パンチとダイのクリアランスは、図１で示すように片側2μm、5μM、10μM、20μM、30μM、50μMのクリアランスが個々に設けてある。（図２で、クリアランスを説明する）
また、実線内の３カ所は、パンチとダイプレートの刃先面に切削鏡面加工がされており、該当試料に「Ｆ」と記載、それ以外の６ケ所は、平面研磨機で砥石#150にて研磨仕上げされており、該当試料に「Ｎ」と記載し、刃先面の仕上げ品質による影響も合わせて検証している。（刃先が損耗するまでの初期のみが対象）

クリアランス

パンチ

ダイ
観察辺Ｕ
図２：クリアランス説明
ピアス品

観察辺Ｌ
ブランク品
図３：抜き加工した品の表現名称

図１：金型レイアウト図

各部品の面粗度・上型のピアスパンチ⇒ Ｎ部：側面＝Ry0.2μm、刃先面=Ry0.3μm、・下型のダイプレート表面⇒ Ｎ部=Ry0.6μm、 、Ｆ部：側面Ry=0.2μm、刃先面＝Ry0.035μm

Ｆ部=Ry0.035μm、※Fの刃先仕上げ加工は、ファナック株式会社のご協力により、超精密加工機 ROBONANO α-NMiAで加工いただきました。
一般的には、刃先を鏡面研磨するとダレが発生しますが、本加工では、ダレが発生することなく、鏡面仕上げとなっています。
２、レポートで記載された記号について
・図３で示すとおり、パンチとダイが噛み合いできた穴のあいた試料を「ピアス品」と表現し、抜け落ちた試料を「ブランク品」と表現する。
・鏡面仕上げを「F」、一般研磨仕上げを「Ｎ」と略す。そして設定クリアランス２μは「2」と略し、合わせることで鏡面仕上げ部のクリアランス２μmで加工した試料は「Ｆ２」略す。
３、検証内容試料：今回のレポートは、アルミA5052H t0.1 とポリイミドフィルムPI t0.2を対象とした。
４、検証結果別紙レポート

RD/repo 1-2 , RD/repo 1-3
以上適正クリアランスの検証１ 【アルミ5052H t0.1】

RD/repo 1-2

株式会社蔵持本書は、ピアス品の断面を観察している。
パンチとダイの偏芯を確認するために加工した四角穴の上下の辺（辺Ｕ、辺Ｌ）を観察している。
Ｆ：２μＭ（F2)

Ｆ：５μＭ (F5)

Ｆ：１０μＭ (F10)

辺Ｕ
バ
リ
面
辺Ｕ
断面

辺Ｌ
断面
R
3Ｒ３Ｒ１Ｒ３Ｒ１Ｒ３Ｒ１/R
1

Ｎ：２μＭ (N2)

Ｎ：５μＭ (N5)

N：１０μＭ (N10)

N：２０μＭ (N20)

N：３０μＭ (N30)

N：5０μＭ (N50)

辺Ｕ
バ
リ
面
辺Ｕ
断面

辺Ｌ
断面
R3/R
1

辺Ｕ
断面

辺Ｌ断面R
3/R1【考察】１、ダイとパンチの偏芯については、N2、N5で偏芯を感じるが、パンチとダイが干渉していることもないことから、許容範囲とする。
２、クリアランスが増えることに剪断面が少なくなり、破断面が増えていく。
３、クリアランスが30μm以上になると、肉眼でもバリが確認できる。

（枠部はバリを示している）

４、辺Ｕバリ面の比較では、Ｆ2、F5、Ｆ10に比べ、N2、N5、N10に大きな崩れが多発していることが確認できる。
辺Ｕの断面（（枠部）枠部）を比べると、ＦとＮは略同様のクリアランスと考えられ、この崩れの要因が刃先仕上げに起因してると思われる。

ＦとＮの辺U断面、辺L断面を比べると明らかにＦの断面の方がスッキリとシャープに抜けていると思われる。
５、また「R3/R1」は、辺Ｕの左右にある角Ｒであるが、F2 、F5、F10に比べN2、N5、N10に顕著なバリが発生している。
尚、F5のR1部にバリが発生しているのは、崩れたアルミ片を噛み込んで打ち抜きされたためと推測する。
６、上述４、５、から、刃先面をROBONANOで仕上げ加工することは有効であると判断します。
７、Ｎの条件に於ける「R3/R1」のバリについては、N20のバリが少なく、十分に許容内である。このことから直線部のクリアランスは10μm以下が望ましいがＲ部は20μm程度のクリアランスになるよう設計する必要がある。
８、以上の切断面の悪化は、バリ発生だけでなく、刃先にアルミ粉が凝着することでのバリの拡大となる。またカス上がりの要因となることからクリアランスと共に刃先の品質が重要な要素となるが、当該鏡面加工は現実的ではないので、通常のアルミプレス加工にはプレス加工用オイルが使われて、この特異現象を抑制しているのは言うまでもない。
以上

適正クリアランスの検証２ 【ポリイミド（PI)フィルム

RD/repo 1-3

t0.2

積層品】

株式会社蔵持１、試料基材の特徴
当該基材は、積層して板厚0.2mmを得ている。積層構成は、PI:75μm+エポキシ:50μm＋PI:75μmとなっている。
２、下記写真は、別紙検証の概要に記載する９種の加工条件で加工したピアス品を断面が観察できるように切断し、重ね並べて撮影した画像である。

F2, N2, F5, N5, には、糸状のものが発生していることが分かる。
F10,

N10にもその傾向が見られ、N20, N30, N50 には糸状のものが発生していない。

３、9種を個別に撮影した画像
粗撮影＝プレス加工状態品を175倍で撮影、 微細撮影＝エアーブローで糸状の異物を除去して450倍で撮影
Ｆ：２μＭ

Ｆ：５μＭ

Ｆ：１０μＭ

Ｎ：２μＭ

Ｎ：５μＭ

N：１０μＭ

Ｆ：２０μＭ

Ｆ：３０μＭ

Ｆ：5０μＭ

粗撮
影

微
細撮
影

粗撮
影

微
細撮
影

粗撮
影

微
細撮
影

４、前述３、のマイクロスコープ画像から凹凸を認識することができないことから、粗撮影試料を実体顕微鏡で観察し作画したものが次である。

PI 75μエポキシ50μPI 75μF2N2F5、N5F10、N10N20・F2:

中間層のエポキシ中央で破断が発生し、短い糸状のものが出ている。

・N2:エポキシの下部で破断が発生し、短い糸状のものが出ている。

・F5,N5:エポキシの下部で破断が発生し、⾧い糸状のものが出ている。

N30

N50

2次せん断加工発生【現象図１】

・F10,N10: エポキシの下部で破断が発生し、⾧い糸状のものが出ている。
・N20:

上部に剪断面があり、エポキシの下部から破断している。

・N30:

明確な剪断面がなくなり、エポキシの下部からえぐれたように引っ込んでいる。
糸状のバリはないが、下半分に破断による崩れが発生。

・N50:

2次せん断なし【現象図２】

明確な剪断面がなくなり、エポキシの下部からえぐれたように引っ込んでいる。
糸状のバリはないが、下半分に破断による崩れが発生。
2次せん断糸バリ【現象図１】【現象図２】

５、ピアス品のダレ面とバリ面の平面画像（Ｒ１部）
バリ面

ダレ面

ダレ面

N2

バリ面

N50

ダレ面側からの観察では、N2、N50とも目立ったバリは確認できない。
バリ面から観察すると、直線部は断面が垂直に見えているが、Ｒ部は斜めに切断されているとこが分かる。特にN50はクリアランスが大きいことからＲ部の傾斜が大きく、短い糸バリも発生している。
６、考察
上述２、の各条件を重ね並べた写真を見ての通り、クリアランスが１０μ未満の場合は、⾧い糸状の異物が多発し付着する。
これは、クリアランスが少ないことで、上述４、の現象図１で示す二次せん断が発生し板厚の中央部が線状に分離してしまう現象である。
今回のt0.2mmの基材においては、クリアランスは15～20μmと予想され、それ以上に多くすると角Ｒからバリが発生する。
尚、角Ｒでの特徴は、アルミ材とは異なり、クリアンスを拡大する必要はなく、むしろ少なくすべきと思われる。
以上のことから、ＰＩでの適正クリアランス＝板厚＊8%とする。
この8%の値は、樹脂加工とするとかなり大きい値であるが、下表で示す通り、PIはアクリルのように硬く、引っ張っても伸びが少なくさらに圧縮強度が他の樹脂に比べ格段に低いことから糸状の異物が発生しやすいと思われ、是正としてクリアランスを拡大する必要がある。
物性要素

塩ビ

アクリル

ＰＣPET

PI

耐熱温度℃

608012060360

引張強度

Mpa

60756550116

引張伸び％

40～80

2～7901305

曲げ強度

Mpa

801209070160

圧縮強度

Mpa

70120806026

衝撃強度

Mpa

20257003080

硬度

Mスケール

601007050114以上