解説
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絞り加工の成形事例に見る
サーボプレス活用の視点
アイダエンジニアリング㈱下間隆志＊

日本国内において、モノづくりのスタイルは転換期を迎えている。国内での生産は縮小傾向にあサーボプレスとはり、新興国での現地生産の拡大が進んでいる。モノづくりのグローバル化に伴い、プレス加工におサーボプレスとは、スライドをサーボモーターいても部品の高精度化、高付加価値化と同時にさで駆動して加圧する方式のプレス機械である。ス

らなるコストダウンが求められている。そのためライド速度や、位置、モーション、加圧力などをには、より一層のプレス加工技術の高度化が必要任意に設定でき、新たな成形工法の開発や生産性である。技術高度化の手段として、近年サーボプの向上を可能にする機械として注目されている。

レスが注目され、スライドのモーションが自由に当社製汎用サーボプレス（商品名：ダイレクトサ設定できる特性を活かし、成形性の向上、生産性ーボフォーマー）は、サーボモーターと駆動軸をの向上、精度の安定化、騒音・振動などの環境へ直結させた機構（ダイレクトドライブ機構）を最の配慮といったプレス加工の付加価値を高めるた大の特徴としている。市販されているサーボモーめの利用技術の展開が行われている。

ターは、回転数は高いがトルクは小さいというプ

本稿では、サーボプレスを利用した絞り加工の効果的事例を紹介する。

レス駆動用としての弱点を持っていたため、当社
では低速高トルクモーターの開発・製造を行い、これを搭載している。ダイレクトドライブ機構と＊（しもま たかし）
：開発本部 成形技術センター 技術課 課長〒252−5191 相模原市緑区根小屋 1752
TEL : 042−784−3870 FAX : 042−784−5531

低速高トルクサーボモーターの組合せにより、スライドの急加速、急減速、微低速、停止、正逆転、一定速などの動作を任意の位置で自由に設定することができる。これらの動作をプレス加工内容に合わせて、最適に実行するスライドモーションを選択することが可能である。

SUS 304 の深絞り加工例
写真 1 に示す絞り製品は、材質 SUS 304 L、板厚1mm 絞り径φ150、絞り深さ73 mmの製品である。
金型のダイラジアスR4．
0、パンチラジアス R 3．
0
で初回絞りのRとしては、通常より小さな設定にな
写真 1 SUS 304 L 絞り製品28っている。また、金型材質はパンチ、ダイ、ブラプ レ ス 技 術

■ 特集 1 ■ 儲けを生む高付加価値絞り加工

製品温度（℃）

10090807060504030201000100200300400
加工速度（mm/sec）

500600

図 1 加工速度と製品温度の関係

できる最低速の 35 spm（加工速度 353 mm/sec）

写真 2
焼付きで加工すると 1 回の加工でダイに焼付きが発生しンクホルダともSKD 11 HRC 58 で表面処理は施さた（写真 2）。サーボプレスは作業エネルギーのれていない。これを、圧力能力 1，500 kN のダイレ発生方法が機械プレスとは異なり、低速時でも大クトサーボフォーマーで加工した例を紹介する。

きな作業エネルギーが得られる。そこで本製品をプレス荷重計の数値による成形荷重の平均値は圧力能力 1，500 kN のサーボプレスで、加工速度400 kN（しわ押え力平均 120 kN）で、これをもを絞り始めの下死点上 73 mm で 40 mm/sec とし、とにして計算した作業エネルギーは、30，000 J と成形性の確認を行った。

なる。本製品の材質 SUS 材は、一般鋼板と比べその結果、40 mm/sec の低速でもプレスがエてしわ押え圧力が高く、また成形荷重も大きいのネルギー不足により成形途中で停止することもなで、成形するためには高エネルギーが必要となる。

く 73 mm 深さまで加工ができた。加工後の製品また、成形時の発熱によるダイの焼付きを避けるを接触温度計で計測した温度は 40℃ 程度で金型ため、成形速度に制約があり、加工速度 100 mmの焼付きは見られなかった。本成形品における絞/sec 以下が、成形性、金型寿命に対し良いとさ

り加工速度と製品温度の関係を図 1 に示す。
このように、成形速度のコントロールにより加れている。
以上のことから、本製品を成形するためには、工時の発熱を制御できることは、金型の高寿命化

低速にて高エネルギーを発生するプレス機械が必や高精度・高機能プレススタンピングに対し重要要となる。従来の機械式プレスは、フライホイーな要素であると考えられる。

ルの運動エネルギーをプレス加工の作業エネルギーに変換しているため、フライホイールの運動エ

異形絞りの工程短縮例

ネルギーが低下する低速での加工ではプレスの保有エネルギーが減少する。このため、100 mm/sec

写真 3 に示す SUS 304 L 板厚 1 mm の異形絞り以下での加工速度で高エネルギーを必要とする本加工の工程短縮を実現した例を紹介する。一般的製品の成形には不向きである。
実際に本製品を圧力能力1，500 kN の機械式プレスで加工した場合、プレス保有エネルギーの関係上 35 spm 以上でないと 73 mm 深さまで絞ることができない。
ま た、35 spm 未 満 の 場 合はエネルギー不足により、プレスが成形途中で停止する。
やむを得ず機械プレスで成形
第 52 巻 第 5 号（2014 年 5 月号）

（a）

（b）

（c）

写真 3 異形絞り加工品

293（c）に示す通り、天井部に大きな割ダイと素材が接触れが発生した。これをダイレクトサーボフォーマーにより、図 2 に示
すスライドモーション設定で成形で天井部、予備成形きるかを試みた。スライドモーションの概要を簡単に説明すると、まず胴形状部絞り絞りダイとブランクホルダ上の加工材とをソフトタッチで接触させ、ダ逐次成形

イとの接触による加工材のショックマークの発生を抑え、天井部にボリュームをもたせるための予備成形を行う。
次に胴形状絞り部の絞り加工に入る前に一旦スライドを停止させ、15図 2 異形絞りのスライドモーション図
スライド位置詳細
200
パンチひずみ（με）

パンチひずみ5mm 上昇させた後、胴形状絞りを下4.5

死点上 3．
5 mm まで絞り加工する。

4その後の天井部張出し成形開始から3.51503100

2.52501.5

スライド位置詳細（mm）250

102.5

3.5

4.5

パンチのひずみが−50 0に戻っている

5.56.57.5

戻し量 0．
8 mm の場合で、割れが発生している。
図 3 お よ び 図 4 に、戻 し 量 1．
24.5

mm と 0．
8 mm 時のパンチひずみと4パンチひずみ

3.5

150

3100

2.5
250

1.5

0
3.5
4.5
パンチのひずみが 0まで戻っていない
−50

15.5

6.5

7.5

8.5

0.50時間（sec）

図 4 0．
8 mm 戻し時のパンチひずみとスライド位置

スライド位置詳細（mm）

パンチひずみ（με）

200

し量で、写真 3（a）
はスライドの戻に対し、写真 3（b）
は、スライドの5スライド位置詳細

重要なポイントは、逐次成形時の戻はなくきれいに成形ができているの

図 3 1．
2 mm 戻し時のパンチひずみとスライド位置250設定である。このモーションの最もし量が 1．
2 mm の場合で製品に割れ0.50時間
（sec）

は、0．
5 mm 押し込み 1．
2 mm 戻しとなる逐次成形パターンを繰り返すスライド位置の関係をそれぞれ示す。
パンチのひずみは、パンチ裏にひずみゲージを 設 置 し 測 定 し た。図 3の戻し量 1．
2 mm ではパンチひずみがゼロに戻っているのに対し、図 4の戻し量 0．
8 mm ではパンチひずみがゼロに戻っていないことが確認できる。
このことから、逐次成形時の戻しな工程レイアウトは、製品天井部のボリュームを量はパンチに掛かる荷重が完全に除去されるまで確保するための張出し予備成形および胴形状絞り戻すことが本成形のポイントであることがわかる。

を行う第 1 工程と、天井部の張出し成形を行う第このような現象が起きる要因としては、加工材に2 工程との 2 工程を必要とする。この製品をクラ対する上型ダイの接触位置が、加工材側のスプリンクモーションにて 1 工程で成形した場合、写真

ングバック現象で、微量ずれることにより、接触

30プ レ ス 技 術

■ 特集 1 ■ 儲けを生む高付加価値絞り加工

しわ押え圧力1.22.812.70.82.60.62.50.42.40.2

しわ押え圧力（MPa）

限界絞り比

限界絞り比2.9

写真 4 マグネシウム合金の角絞り
2.300

ポイントが順次ずれて、幅広い領域での変形とな2れ、潤滑性が向上したことが、考えられる。

6絞り速度（mm/sec）

り局部的な肉痩せが防止されることや、パンチ荷重を完全に脱圧することにより潤滑油が再循環さ

4

図 5 絞り速度に対する限界絞り比、しわ押え圧力の関係

以上のように、複合成形においては、それぞれ次に、加工速度もマグネシウムの絞り加工におの成形内容を把握し、成形内容に対してスライドいて重要な要素となる。図 5 に絞り速度と限界絞モーションや加工速度を最適化することが必要でり比、および必要なしわ押え圧力の関係についてある。また、本例では工程の短縮が達成でき、通示す。このグラフに示すように、絞り成形速度が常のクランクモーションに比べてほぼ同等の生産増加すると限界絞り比は減少し、しわ押え圧力が性が得られている。このように、モーションの工増加する。このことよりマグネシウム合金の絞り夫により成形性を向上させ、なおかつ生産性を下成形限界は加工速度に影響され、加工速度が遅いげないことが重要である。

程、絞り成形性が向上することがわかる。これらのマグネシウム合金の性質を加味し、最適なスラマグネシウム合金の絞り加工例

イドモーションを作成した。スライドモーションの概要を簡単に説明すると、加熱された上、下型マグネシウムは、構造用金属材料の中で比重が工具と素材がタッチしたところで、素材が 270℃

1．
74 g/cm3 で鉄の 1/4 と低いのにも関わらず、に達するまでの時間（3 秒間）スライドを停止す

比強度（引張強さ／比重）が高く、耐くぼみ性、リる。

サイクル性など優れた特性を持ち合わせた材料で次に微速にて絞り加工を行うモーションとした。

ある。しかしながら再結晶温度（190℃）以下で本加工のポイントとしては、プレススライドの停の成形は難しいとされ、塑性加工が非常に難しい

止位置および停止時間、成形速度の正確なコント難加工材である。

ロールであり、サーボプレスの多彩なモーションマグネシウム合金の絞り加工例として、写真 4に示すマグネシウム合金（AZ 31 B）板厚 0．
6 mmの角絞り加工の例を紹介する。本成形において、設定により難加工材のプレス成形を可能とした例である。
☆

☆

まず重要なのは成形前素材の温度をマグネシウムサーボプレスを活用した絞り加工の 3 つの成形の再結晶温度以上に加熱することである。素材の事例を紹介したが、サーボプレスの使用方法次第

加熱は、設定温度に加熱された上・下の金型工具で、設備のコンパクト化、成形性向上、工程短縮、により素材を挟み込み、上・下型の工具が持つ熱新素材成形、金型寿命向上、高精度、高付加価値量を素材に伝達させることで行った。この際には化、騒音・振動などの環境への配慮などさまざま

上、下型の温度を常に同一温度とし、金型表面のな部分で効果が期待できる。本稿がサーボプレス温度差を極力少なくすることが重要である。

での加工技術の進展への助力になれば幸いである。

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