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機 能 解 説 1

ULを活用した高付加価値プレス加工
アイダエンジニアリング㈱井村隆昭＊!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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グローバル化の進展に伴いプレス成形には、その高精度化・ネットシェイプ化・新材料、難加工UL プレスの特徴材の使用等によるコスト削減や高付加価値化が要求されてきた。プレス成形においてはこれらの要開発コンセプトを「金型精度より高い精度のマ求に応えるものとして、精密せん断と板成形と鍛シン」として製品精度の向上、金型寿命の延長、造成形とを組み合わせた板鍛造成形技術が開発さ高い汎用性を極限まで追求し開発したプレスであれ、高精度・複雑形状部品の量産が可能になった。

る。安定した高精度・高付加価値部品の生産が、高精度・複雑形状部品を成形するために金型は高UL プレスの特徴によって可能となる場合も多い。

精度化と高剛性化が進み、そのような金型を装着

以下に UL プレスの特徴を紹介する。

するプレス機械も同じく高精度と高剛性であることが必要である。

UL プレスは成形時のプレスの動的精度・剛性にこだわり開発された。以下の 3 つの特徴により、通常のせん断加工では、加工途中（せん断途中）実際の成形で負荷の影響を受けた動的状態においで破断が発生した瞬間に、プレス機械と金型に蓄ても、UL プレスの高精度と高剛性が維持される

えられたせん断荷重による弾性変形のエネルギーので、一般プレスと比べると製品精度や金型寿命が一気に解放され、大きな加工音と振動を発生すに明確な差が現れる。

るブレークスルーが生じる。一方精密せん断にお①スライドギャップ

いては、ブレークスルーの原因であるせん断途中での破断の発生がなく破断はせん断荷重が小さく

0 （球形シュー、4 面ガイド）：高精度、動的負荷時のスライド横方向移動の極小化なる下死点近傍で起きる。したがってせん断加工②コンロッドレス中央 1 ポイント機構

時の騒音や振動が小さくなり周辺環境の改善をもコンパクト化：高剛性、少ない熱変位たらす。また振動が小さいことは、金型とプレス③高剛性一体フレーム：横剛性にも配慮したフに与える負荷も小さくする。本稿では高精度・高レーム構造

剛性を追求した成形機 UL シリーズの特徴ならび

図 1 に UL プレスの構造を示す。スライドガイに、UL プレスで精密せん断を行った際の効果をド部に球面座形状のシュー（4 カ所×2）を用い紹介する。てゼロクリアランスでスライドをガイドしている。
これにより、ボルスタ上面に対するスライド上下運動時の直角度は JIS 特級を優にしのぐ数ミクロ＊（いむら たかあき）：営業サービス本部 営業技術部
営業技術 1 課 業務課長
〒252−5181 相模原市緑区大山町 2−10
TEL : 042−772−5271 FAX : 042−772−5261

第 51 巻 第 5 号（2013 年 5 月号）

ンメーターを達成している。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
63①るスライドの横方向の変位を抑えている。UL プ⑤レスは板金成形のプログレッシブやトランスファ加工のみならず、ベッドノックアウト装置を付属④すれば高剛性で集中荷重に強い特性を活かし、鍛造加工も可能な極めて汎用性の高いプレスである③（図 2）。
偏心荷重

精密せん断でのUL プレスの効果②

精密せん断は、基本として微小な抜きクリアランス設定の金型で行われる。その際に問題になるのは、パンチ、ダイのせん断加工時の接触による

図 1 UL プレスの構造チッピング現象である。チッピング現象
は上下金型位置の成形時のずれによる下死点付近でのパンチとダイの接触により基本構造発生する。このようなパンチとダイの位

UL プレス

置ずれは金型の精度、剛性によるずれもあるが、図 3−a）に示すように従来のプ＋アンコイラ・レベラーフィーダ
プログレッシブプレス＋トランスファ装置
トランスファプレス

レス機械では不可欠なスライドのギブクリアランスの影響により、スライド本体の位置がスライドの移動に伴い横方向にオフセットすることも要因となっている。

各種の工法に同一構造で対応

一方、UL ではゼロクリアランスでの＋ベッドノックアウト装置
冷間鍛造仕様スライドガイドと横剛性を高めたフレー
ムによりプレスに起因するスライドの横図 2 UL プレスの活用例

方向のオフセットがなくなり、
図 3−b）に示すように金型本来の精度でせん断加工の前後④、⑤の 5 ポイントになり、これらの受圧が行える。上下金型のずれがなくなるため均一な部によりスライド精度を維持する。UL プレスの抜きクリアランスの確保が可能となりチッピング

スライドは、コンロッドレス、1 ポイント構造での防止とせん断面品質の向上と安定化を図ることあり、前後フレームはそれぞれリング状の一枚板ができる。

からなるコンパクトな一体構造である。スライ

従来の精密せん断の金型ではパンチとダイの接ド・ボルスタのたわみは少なく、鍛造加工のよう触によるチッピングが金型寿命を縮めていた。ULな集中荷重にも強い。これらの剛性に配慮したスプレスを使用することでチッピングの可能性が小ライド構造とフレーム構造とプレスのコンパクトさくなり、金型の寿命を摩耗領域まで延長するこ化の効果により、プレス本体の温度変化に起因すとができるようになる。このように UL プレスのるスライド下死点の変動も少ない。したがって長使用によってメンテナンスサイクルが向上できた時間にわたって量産される製品厚さも高精度に維例は多い。金型材質も従来から使用されている工持される。

具鋼ではなく、弾性係数が高く、熱膨張係数が小成形荷重を受けるフレームをリング状の一枚板さい超硬合金を使用することが可能になり、これからなる一体構造（一部の大型機を除く）としたにより量産時の温度と荷重による寸法変動のばらことにより、伸びと関係する縦剛性だけでなく横つきを小さく抑えることにより、さらに製品精度剛性も高めて、実際の成形における偏心荷重によを向上させた事例もある。

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プ レ ス 技 術

■特集

①成形開始時のパンチ移動量＝Δc
パンチ②移動した位置でパンチが下降

Δc：ギブクリアランス④パンチとダイが当たる

素材

付加価値向上を実現する高精密せん断加工

パンチ移動量＝0（ゼロ）
抜きクリアランスを保ってパンチが下降
抜きクリアランス

均一なせん断面

ダイ③破断時センターに戻るa）従来プレスb）UL

図 3 クリアアランスの比較

UL-6000

材質：SPCC t2.6
プレス：UL-6000

左1900kN
荷重センター
プレスセンター
600kN
90tf
400kN
座ぐり
エンボス
全せん断面抜き
平面矯正
70415
452

右760

左右成形部偏差（mm）

だれの比較
座グリ部
エンボス部

0.040.03

偏差 1/4

従来機

0.02

UL 機

0.010
従来機

UL

図 4 多工程成形＋精密せん断のでもサンプル

実際のプレス加工においては精密せん断加工だ

おり、スライドの傾きの影響が一般プレスではけで製品が完成することはまれである。精密せん

UL プレスより大きく現れている。従来の製品で断以外に差厚・段差・増肉・ボスなどの形状成形は一般プレスによる加工でも得られる程度の製品を行い途中工程や最終工程として精密せん断が用精度を許容してきたが、今後の高精度化においていられることが多い。このような多工程成形＋精は許容される製品精度も高いものとなり UL プレ密せん断の場合でも偏心荷重作用時のスライドのスの高精度と高剛性が大きく貢献する。

横方向移動の少ない UL プレスの特性は効果を発揮する。
図 4 は UL プレスの多工程成形＋精密せん断のエンボス部のコーナーだれを UL プレスと一般プレスで比較すると、UL プレスでのサンプルのダレが小さいことが確認できる。また、偏心荷重デモサンプルである。能力 6，000 kN の UL プレ状態の加工であるにも関わらず 100％ のせん断面スに金型をデモのために左にずらして取付けていを確保している。一般プレスでは偏心荷重の影響る。加工工程は座ぐり、エンボス、仕上げ抜きのによるスライド横移動が生じるため製品の左右でブログレッシブ成形で、成形荷重の中心はプレスせん断面の状態が異なっている。

センターから左に 452 mm の位置で、その大きさは 1，900 kN である。

精密せん断とクッション

座ぐり厚さ、エンボス高さの左右の差は UL プ
レスでは、一般プレスに比べて 1/4 以下となって第 51 巻 第 5 号（2013 年 5 月号）

せん断面を得るためには板厚に関係なく静水圧
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材質：S45C
板厚：t＝2.35mm
硬度：HV220（HRC16）
板押え力：P

押え力などの発生機構をいかにして成形システム内に組み込めるかがポイントになる。UL では、金型やプレスのスライド・ボルスタ内にダイクッショ静水圧ンを組み込んだ精密せん断システムを構築できる。

カウンタ圧クッションの取り付けの方式としてイド、ボルスタ内に取り付けるプレス

2mm

2mm

は図 6 に示すように、プレスのスラ組込み方式と金型に取り付ける金型組込み方式の 2 種類がある。プレス組込

板押え力：P小さい

大きい

せん断長さ

板厚の 45%板厚の 85%歯先ダレ

み方式は、油圧配管の着脱が不要で金型交換が容易であるが、プレスとして改善はクッションの位置が固定されるため（凸コーナー部）専用機となる。金型取付け方式では、

図 5 板押え力を変えた実験結果

金型交換は油圧配管の着脱が必要で手間はかかるが、クッションを使用しない場合は、通常のプレス機械であるのでプレスの汎用性は保たれる。このよスライド

うに一長一短があり、生産数・金型数

クッション ダイセット

クッションを考慮して方式を選択する必要がある。

スライド工法によっては常圧式のクッションで成形→クッション作動
クッション

上死点

ボルスタ成形→クッション作動

プレス組込み方式

めるロッキング機構を必要とする場合がある。

クッション

下死点はなく下死点でクッションの動きを止ロッキング機構利用の例を図 7 にダイセット示す。板押えと逆板押えを使用してのボルスタ

精密せん断の場合に両方に常圧クッシ

上死点
下死点
金型組込み方式

図 6 クッションの取り付け方式ョンを使用した場合、下死点以降のスライドの上昇により逆板押えが上昇し製品をスケルトンにプッシュバックする。その結果、せん断面の品質の低下効果を利用して打抜き時の破断の発生を抑制するやスケルトンの変形による搬送のミスを生じるこことが原則となる。そのためには、板押え力などとがある。そのような場合には逆押え側のクッシの力をせん断面へ静水圧として有効に作用させる

ョンにロッキング機構を設けて、下死点以降のスことが必要である。図 5 に S 45 C、板厚 t＝2．
35、ライドの上昇時に逆板押えが上昇しないようクッ

硬度：HV 220 材の精密せん断加工において板押ションの動きを一時ロックする。スケルトンと板え力を変えて行った実験結果を示す。板押え力を押えが離れてからロックを解除して製品をノック大きくするとせん断面長さが長くなることが確認アウトすれば製品のスケルトンへのプッシュバッできる。

クを防止できる。

せん断面を得るためには限られたダイハイトの☆

☆

中で静水圧効果を高めたり、有効に作用させる金UL プレスはサーボプレスと対極にある極めて型構造、工法を工夫すること以外に、板押え・逆シンプルな機械である。高精度と高剛性を追求す

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プ レ ス 技 術

■特集

付加価値向上を実現する高精密せん断加工

プッシュバック

板押え

クッション方式
板押え：常圧式
逆板押え：常圧式
逆板押え
上死点
打ち抜き完了

上死点

スライド
上昇途中

クッション方式
板押え：常圧式
逆板押え：ロッキング式
常圧

ロッキング

ロッキング

クッション位置
下限で固定

クッション位置
下限で固定クッション位置
上昇ノックアウト

上死点

ロッキング解除
製品上昇

図 7 ロッキング機構の利用例

ることによりプレス成形に革新をもたらしている。
プレス機械の不変のテーマである動的精度の向上
により、精密せん断では高度化する金型技術とあいまって金型寿命の決定要因を従来のチッピングから金型摩耗へと変えることができた。高精度・第 296 回塑性加工シンポジューム

P 27−P 34 日本

塑性加工学会
2）井村隆昭：高精度・高剛性成形機 UL シリーズと DSF（ダイレクトサーボフォーマ）での厚板の FCF（板鍛造）工法の開発 第 299 回塑性加工シンポジューム
P 9−P 15 日本塑性加工学会

高剛性プレス＋高機能金型技術を用いた精密せん
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
1）井村隆昭：厚板を用いた高付加価値プレス成形技術

第 51 巻 第 5 号（2013 年 5 月号）

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