解説
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高剛性のULプレスで実現する
厚物精密せん断
アイダエンジニアリング㈱井村隆昭＊

プレス加工におけるネットシェイプ化は、高精度・高強度で複雑形状の成形を目標として、コストダウンや企業の差別化に貢献し、後工程も省略することにより、工程短縮も可能になり省資源・（Ultimate）プレスとその成形事例を紹介する。

厚板精密せん断でのプレス設備での留意点

省エネルギーの環境に優しい製造法として注目さ通常のせん断加工は板厚が薄い場合が多く、せれている。塑性加工によるモノづくりの基本工法

ん断に要する荷重とプレスの圧力能力の関係にのであるせん断加工においても 3 次元形状の精密せみ注意を行うだけで問題がなかった。厚板の精密ん断技術への期待が高まっている。従来の精密せせん断は、製品によっては下死点上 10 mm を超ん断はファインブランキングに代表される専用のえる位置からの成形となるため、圧力能力以外に複動成形機によるものが主であったが、最近はプトルク能力と仕事能力（作業エネルギー）の検討レス機械の高精度化、高剛性化により汎用の機械が必要となる。図 1 に示すように、薄板と厚板プレスによる成形への取り組みが進んでいる。のせん断の荷重−ストローク曲線を比較すると板

本稿では厚板精密せん断の視点から、成形を行う際のプレス機械についての留意点を含めて UL厚の差の分だけ厚板の方が早く荷重が発生する。
また、せん断加工に必要なエネルギーも通常のせん断加工に比べて大きくなる。図 1 は、プレス＊（いむら たかあき）：営業本部営業技術部担当マネージャー
〒252−0146 相模原市緑区大山町 2−10
TEL : 042−772−5271 FAX : 042−772−5261の工程圧力曲線と①の厚板と②の薄板の荷重−ストローク曲線を示している。①の厚板はトルク能力をオーバーしており、せん断エネルギーも大き薄板普通せん断
厚板精密せん断
プレストルク能力
加圧能力②①下死点上距離

図 1 厚板精密せん断と薄板普通せん断での荷重−ストローク曲線

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写真 1 順送絞り＋増肉＋精密せん断
プ レ ス 技 術特集

板押えくなる。

厚物精密せん断加工を実現する要素技術

環状突起
パンチ

厚板の精密せん断製品の場合、前工程でつぶしや増肉な
ど の FCF 工 法（板 鍛 造）がダイ

パンチ

パンチ

素板Td
ダイ

逆押え

ダイ行われ、精密せん断が最終工
図 2 精密打ち抜きの原理

程近辺で実施される例が多い。

図 3 押出しせん断と据え込みせん断

写真 1 は順送成形において絞りを基本としたボス部の増肉後に、仕上げ抜きで歯形の全面せん断を行った製品である。このような場合は偏心荷重状態での成形となるためにプレスの偏心荷重特性にも留意する。

厚板の精密せん断工法
精密せん断の代表的な工法は、静水圧効果により延性を向上させて破断の発生を抑える精密打ち

材質：SCM415、板厚（せん断部）：10mm

抜き（ファインブランキング）、拘束打ち抜き、据え込みせん断と破断面をせん断面に変える仕上

写真 2 据え込みせん断によるカムの製品事例

げ抜き、シェービングなどの 2 種類に分けられる。
盧精密打ち抜き（ファインブランキング）用させることでも厚板の精密せん断が可能である。

精密打ち抜きは図 2 に示すように、微小クリア本工法では、せん断後に押残り部分のトリムとトランス（0．
005〜0．
02 mm）＋V リング付きの板リム後の段差を修正するしごき加工が必要となる

押え＋逆板押え（カウンター圧付加）の金型によが、圧縮応力を作用させやすいため、難加工材でり複動成形を行う。微小クリアランスと V リンの精密せん断を行うための有効な工法である。写グの素材への打ち込みにより静水圧効果を高め破真 2 は材質 SCM 415 にカム形状の精密せん断を断の発生を抑える。従来はトリプルアクションの行った例である。

専用設備を使用する加工であったが、最近は金型

蘯仕上げ抜き（ダイセット）に油圧クッションを組み込むこと簡易的な精密せん断法として仕上げ抜きがある。

により汎用プレスでの加工が一部の製品で行われ外形部にせん断面が必要な場合は、図 4 に示すている。

ようにパンチとダイのクリアランスを小さくして、盪据え込みせん断（押出しせん断）R または面付をしたダイで行う。破断の起点を抜

図 3 に示すようにパンチ径をダイ径より大きき形状より外側にすることと、しごき加工を組みく設定することにより、せん断部に圧縮応力を作合わせることでせん断面を得る工法である。動的c

Dp

DdTd
（丸みまたは面取り）

図 4 仕上げ抜き3）の金型と製品事例
第 48 巻 第 8 号（2010 年 8 月号）

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通常打ち抜き拘束打ち抜きせん断変形部の圧縮応力が弱い

せん断変形部の圧縮応力が作用
全せん断

破断の発生

パンチ

板押え
残りさん部の変形

拘束ダイ
拘束ダイにより残りさん部の変形を抑える
ダイ

ダイ4）

写真 3 仕上げ抜き・丸ブランク鏡面せん断

せん断変形に伴う外側への材料流動

図 5 通常打ち抜きと拘束打ち抜き

材質：SS400
板厚：14mm30.230.15
通常打ち抜き30.1

穴径30.053029.95拘束打ち抜き29.9

写真 4 拘束打ち抜き・丸穴抜き製品

29.85
29.8
123

パンチ側

精度の高いプレスを使用することにより、金型の456 7 8
測定位置

9 10 11 12 13ダイ側

図 6 拘束打ち抜き・丸穴抜き事例

クリアランスを小さくすることが可能となり、チッピングなどの金型寿命も安定する。

mm の打ち抜きを行った事例を示す。本事例にお写真 3 は丸形状のブランキングで材質 SPHC、いても、超硬合金のパンチに表面処理を行うこと板厚 4．
5 mm の鏡面せん断のサンプルである。ダで内径の鏡面せん断を行っている。また穴径の精イは超硬合金に表面処理をしたものを使用してい度は、図 6 は非拘束の通常打ち抜きと外径拘束る。クリアランスは 0．
42％ としている。

打ち抜きでの打ち抜き後の穴径を比較したもので

盻拘束打ち抜きある。通常打ち抜きでは材料の外への流動による厚板の精密せん断においては、歩留り向上の点

穴径の広がりがパンチ側で顕著に認められるが、から素材外周と打ち抜き部の幅（さん幅）を板厚外径拘束打ち抜きでは、拘束ダイにより材料流動より狭く設定することが多い。その際に図 5 にが規制されるために、パンチ側においての穴径の示すように通常の板押えだけでは、さん幅が狭い変化が抑えられていることがわかる。

ために抜きパンチの力が外周まで影響するため、外周寸法が変化する。結果として、せん断部でのUL プレスの紹介

圧縮応力場が小さくなり良好なせん断面が得られない。その場合は、外周部を拘束ダイにより拘束

盧UL プレス開発のコンセプトし寸法変化を抑制する。その反力で打ち抜き部を「金型精度より高い精度のマシン」をコンセプ圧縮応力場とすることで、全面せん断が得られる。

トとして製品精度の向上、金型寿命の延長、高い

写真 4 に材質 SS 400 の板厚 14 mm に穴径φ3044

汎用性を極限まで求めることで誕生した。
プ レ ス 技 術

特集

厚物精密せん断加工を実現する要素技術①

盪UL プレスの特徴⑤

従来のプレス機械においても高精度と高剛性は重要な要素として開発が行われていたが、あくまでも偏心荷重が少ない前提での精度、剛性の追求であった。実際は成形による負荷の影響により、④その静的精度を成形時に維持することが困難であ③る。厚板の精密せん断においては、クリアランスの偏りやパンチ・ダイなどのチッピング、つぶし部厚さの偏差などの現象として現れてくる。
UL プレスは以下に述べる 3 つの要素により成偏心荷重②形時においても高精度・高剛性であることを達成
し、精密せん断を含む高精度プレス加工において、一般のプレス機械とは製品精度や金型寿命に明確な差が現れる。UL プレスの 3 要素とは、①球形シューと 4 面ガイドによるスライドギャップ

図 7 UL プレスの基本構造

0 ：高精度、高い許容偏心荷重②コンロッドレス中央 1 ポイント機構：コンパ
クト化、インライン化と高剛性、少ない熱変受圧部によりスライド精度を維持する。多工程成位形では打ち抜き、絞り、曲げなどの作業開始高さ③高剛性一体フレーム：多工程成形はそれぞれ異なる複合的な成形となるため、成形第 1 の特徴は図 7 に示すように、スライドガ中のスライドの位置により荷重を受けるポイントイド部に球面座形状のシュー（4 カ所×2）を用が変化するため成形工程全域で考えると、実質的いてゼロクリアランスでスライドのガイドを可能には 9 点支持プレスと言える。とし、ボルスタ上面に対するスライド上下運動時中型プレスまでは成形荷重を受けるフレームはの直角度は JIS 特級以上の数μm を達成している。

リングの 1 枚板からなる一体構造を採用し、伸び剛性に関しては、コンロッドレス構造によるスと関係する縦剛性だけでなく、偏心荷重負荷時のライド側のたわみの極小化と 1 ポイント構造によ横方法の変位を抑えるために横剛性も高めている。

る鍛造加工のような中央集中荷重にも強いスライ

UL の最大の特徴は、実際の成形時の動的精度がド構造としている。またコンロッドをなくした結高いことである。図 8 はストローク長さ 80 mm、果としてプレス全高さも低くなり、成形時のフレスライドの左右寸法が 1，200 mm、能力 2，500 kNーム伸びが少なくなる。これらの動的精度測定センサー

値は一般プレス機械の 1/2 以下となる。
これらの剛性に配慮したスライド構造とフレーム構造により、製品の底厚精度に影響する成形時の1,200

UL プレスにおいては、図 7 のように偏心位置に荷重が作用する
成形時の受圧部はスライド駆動部の①、下スライドガイドの前後②，③と上スライドガイドの前後④，⑤の 5 ポイントになり、これらの第 48 巻 第 8 号（2010 年 8 月号）

800

スライド下死点の変動も少ない。

480
ガススプリング
200kN×30YL＝600kN（下死点にて8mm押し）

動的精度測定センサー
ガススプリング

図 8 UL プレスの偏心荷重のテスト

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動的偏心荷重テスト結果
0.5

上センサー 110mm
偏心荷重 600kN
spm 300.45
スライド横移動量（mm）

UL-2500
2ポイントプレス

0.4に、図 10 に示すように周辺装置とオプションの組み合わせによりプログレッシブやトランスファ加工、冷間鍛造加工にも対応可能な優れた汎用性を持つ。最近 UL プレスに独自開発の低速・高ト0.35ルク型サーボモーターを搭載した UL−D シリー

0.3ズを発表した。UL−D シリーズでは高精度と高剛0.250.2性に加えて、サーボモーター駆動の特徴を活かし0.15た最適モーションでの成形まで取り組める。

0.1

☆

0.05
0−500 −400 −300 −200 −100 0
左偏心☆

プレス機械の高精度化と高剛性化、高機能化を
100 200 300 400 500

偏心量（mm、右方向＋）

右偏心

図 9 偏心荷重作用時の横ズレ追求した UL プレスによる精密せん断を含む精密プレス加工が、これからの新しいモノづくりへ貢献することを願う。
参考文献のプレスセンターから左に 450 mm の位置で 600
kN の偏心荷重を作用させたときのテスト条件を示し、図 9 はこの時のスライドの横ズレ量、20μm を示す。
一般のプレス機械はギブの発熱を考慮して隙間1）井村隆昭：プレス技術 2008 年 1 月号
2）中野隆志：第 58 回金属プレス加工技術研究会
3）中川威雄：薄板のプレス加工、実務出版株式会社、30−334）村上碩哉他：H 21 塑加春講論、304

は一面で 30μm 以上必要とし、スライドの横ズレは最小でも 60μm になる。プレス機械の基本性能への徹底したこだわりにより開発した UL プ
レスは、スライド構造やフレームの構造を変えず＋トランスファ装置＆材料供給装置＋コイルフィーダ装置

基本構造
ULプレス

トランスファプレス
プログレッシブプレス＋ベッドノックアウト装置
各種の工法に同一構造で対応

精密せん断＆複動成形用オプション
油圧クッションシステム

冷間鍛造仕様図 10 UL プレスの汎用性

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プ レ ス 技 術