解説
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金型ダイへのレーザ加工によりかす上がりを防止する技術㈱新日本テック

ものづくり基盤技術である「金型」には、製品

和泉康夫＊

1．かす上がりとはを高品質かつ安価に量産するノウハウが集積されかす上がりとは、プレス打抜きされた「抜きかている。金型製造技術は工作機械の進歩で日々進す」が金型ダイの中に保持されずに、パンチの上化するが、かす上がりなどのものづくり課題自体昇と共にダイから浮き上がる現象。プレス打抜きを解決する技術は各社が独自の工夫で対処していが高速化し、プレス材料が薄肉化するほど、かするのが現状である。当社は、超精密金型部品と超上がりの発生頻度は高くなる。かす上がりはプレ精密金型（プレス・モールド）を製造するとともス品質不良や金型破損を引き起こすため、プレスに、ものづくり課題を解決する独自の機能性金型加工の永遠の課題とされる。かす上がり発生のメ部品（商標取得）を開発し製品化している。本稿

カニズムを図 1 で説明する。

では機能性金型部品の中から、金型ダイにレーザプレス金型に材料を供給する（①）と、ストリ加工を行うことによりプレス加工のかす上がりをッパが移動して材料をダイに押し付け、ダイの中防止する技術を紹介する。に残っている抜きかすと、供給された材料に挟まれる空間に空気が閉じ込められる（②）
。パンチ

かす上がり対策の必要性が打抜きを開始すると、閉じ込められた空気は圧縮され（③）
、その圧力で抜きかすはパンチに押5 G（第 5 世代移動通信）や自動車の電動化にし付けられる。パンチが下死点をすぎ上昇に転じ使用される高機能電子部品や精密機器には、高いると、打抜かれた抜きかすとパンチの間に負圧が信頼性と微細精密化が求められている。そして、発生する。抜きかすは下からの圧力と上面の負圧それらの製造に使用する超精密金型には、製品取を受けてダイから浮き上がる（④）
。ストリッパり数の増加に伴う大型化と、製品の品質ばらつきがダイから離れると、抜きかすはダイの上などにを最小に抑えるための超精密化、そして長期の安放出され、新たな打抜き加工時に製品への打痕発定稼働性能が同時に必要とされる。その上、部品生などのプレス品質不良や金型破損を引き起こすの微細化によりプレス材料が薄肉化する現在、生（⑤）
。

産性向上を阻害する重大問題としてプレス加工時の「かす上がり」があげられる。

かす上がり対策技術の概要
1．従来のかす上がり対策＊（いずみ やすお）
：代表取締役社長、博士（工学）〒538−0035 大阪府大阪市鶴見区浜 2−2−81
TEL：06−6911−1183

第 58 巻 第 13 号
（2020 年 12 月号）

プレス金型の抜きかすの落とし穴部分を強力に吸引し、かす上がりとかすづまりを防止する試み
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もなされるが、ダイの中に残っている抜きかすとパンチ供給された材料に挟まれる空間に閉じ込められた空気（図 1②参照）を除去できないため、かす上がりを効果的に防止することはできない。
現在、一般的に実施されるかす上がり対策を図

材料投入

ストリッパ

2 に示す。
同図（a）
は、パンチに設けたキッカーピンによって、抜きかすを強制的にダイに残す方法を示しダイている。微細形状のパンチには適用できず、キッカーピンがパンチと摺動して摩滅することも多い。

パンチ

また、抜きかすの浮力がキッカーピンの押し付け力を上回る場合や、キッカーピンの作用点が適切でない場合には、かす上がりを防止することができない。

ストリッパ

材料

空気が閉じ込められるダイ（b）
はパンチに通気穴を設ける方法。パンチが下死点から上昇に転じる際、抜きかすとパンチとの間に負圧が生じるのを防止して、パンチから抜きかすを剥がしやすくし、かす上がりを防止する

パンチ方法。この通気穴から圧縮空気を吹き出す方法もあるが、圧縮空気で抜きかすが躍り、かす上がりをかえって誘発する場合があるので注意が必要。
（c）はダイへのパンチの入りしろを深くする方

ストリッパ

材料

抜きかす

空気がますます圧縮される

ダイ法。パンチとダイの摩耗が早くなるため、コストの増加につながる。また、抜きかすがダイの中で斜めになり、パンチに付着してかす上がりが発生する場合もある。

パンチ（d）はダイの切刃を逆テーパにする方法。抜きかすがダイを通過する過程で圧縮されるので、その反力をダイへの保持力として利用し、かす上がりを防止する方法である。

ストリッパ
負圧が発生

この他にも、ダイの刃先を鈍らせることにより、圧力打抜く材料の体積を増加させてダイに押し込み、抜きかす

ダイ

抜きかすがダイに保持される力を増やす方法、ダイの抜きかす通過面に研削や放電などの機械加工
パンチにより突起を設けて抜きかすの保持力を増やす方法、パンチ先端にシャー角や凹凸を設けて抜きかすを変形させ、抜きかすが変形後に復元する反発力を利用してパンチからの剥離を促す方法などが

ストリッパ
抜きかすある。状況に応じてこれらの対策を複合的に適用することも大切である。

ダイ

2．かす上がり防止レーザ加工（特許取得）
当加工は、金型ダイにレーザを用いて凹凸形状

図 1 かす上がり発生のメカニズム

42を形成する独自加工。開発メンバーは第 4 回ものプ レ ス 技 術

◆◇◆

（a）

特集 メカニズムから理解するバリ・かす上がり対策の定石

かす上がり防止レーザ加工を施した金型ダイパン
チストリッパダイ※バリ不可であれば、切刃にレーザを照射しない場合もある。

図 3 かす上がり防止レーザ加工例（b）

づくり日本大賞優秀賞を受賞した。図 3 に本加パンチ工の事例を示す。
レーザによる凹凸形状をダイの上面から切刃部、そしてダイの抜きかす通過面にかけて連続的に設けている個所があるが、これはダイ切刃の鋭利さストリッパを鈍らせて打抜く材料の体積を増やし、抜きかすがダイに保持される力を増やすためである。
製品にバリや打痕が不可の場合は、切刃部やダダイイ上面にはレーザ加工を行わず、切刃から 0．
5mm 程度離れた抜きかす通過面にのみレーザ加工で凹凸形状を設けるのが一般的である。切刃から（c）下の抜きかす通過面にレーザ加工を施していても、ダイを再研磨して使用するため、いずれは凹凸形パンチ状部が切刃部にかかりバリが発生するのではと懸念されることがある。しかし再研磨時には、ダイの抜きかす通過面と当加工の凹凸形状のうち、パストリッパンチの入りしろ部分が共に摩耗しているため、切刃部に残る凹凸形状部が原因でバリが発生する場

ダイ合はほぼない。そのため切刃を再研磨して鋭利化すると再使用が可能であり、切刃と凹凸形状の摩耗具合に応じて、切刃から離れた抜きかす通過面（d）に当加工を再処理することもある。
パンチ

図 4 は、超硬合金製の金型ダイに当加工で形成した凹凸形状の SEM 写真である。凸形状部は抜きかすを保持し、凹溝部は微細な通気溝としてストリッパ作用する。凹凸形状の高さ寸法は、パンチとダイのクリアランスに応じて設定するが、通常数μm程度である。

ダイ

その凹凸形状が作用するイメージを図 5 で説明する。プレス金型に材料を供給する（①）と、ストリッパが移動して材料をダイに押し付け、ダ

図 2 一般的なかす上がり対策
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イの中に残っている抜きかすと、供給された材料
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パンチ

レーザ加工部拡大写真
凹部 （通気溝となる）

材料投入

ストリッパ
太線部がかす上がり防止
レーザ加工部ダイ

凸部 （抜きかすを保持）パンチ

図 4 凹凸形状の SEM 写真に挟まれるダイの空間に空気が閉じ込められる（②）
。パンチが打抜きを開始すると、閉じ込めら材料

ストリッパれた空気は圧縮される（③）が、凹溝部が通気溝として作用し圧縮空気を排除するため、抜きかす空気が閉じ込められる

ダイをパンチに押し付けて上昇させる圧力の発生は抑制される。凸形状部は抜きかすを強力に保持する。
パンチ

これら凹凸形状部は、パンチの侵入方向に対して相対角度を持って加工されるため、抜きかすはパンチに対して相対運動を行い、パンチから剥がれやすくなる。パンチが下死点から上昇に転じる

材料

ストリッパ

抜きかすが凹凸部を通過しダイに保持される（④）と、打抜かれた抜きかすとパンチの間に負抜きかす圧が発生するが、凹溝部が通気溝として作用し負空気が抜けるダイ圧の発生を抑制する。これらの相乗作用により、かす上がりを効果的に防止することが可能である。
このメカニズムのアニメーションは当社ホームペパンチージに掲載しているのでご覧いただきたい。
3．当加工の効果
当加工の実施例は多いが、特に薄板の打抜きにおいてかす上がりを防止する効果が顕著である。
以下に実績の事例を示す。

ストリッパ

凹部が通気溝となる○厚 さ 0．
05 mm の ベ リ リ ウ ム 銅 薄 板 を 2，000
spm で高速打抜きするプレス金型ダイに当加工を実施したところ、かす上がりのために実施ダイしていたメンテナンス工数を大幅に削減でき、凸形状が抜きかすを保持80 万ストロークごとの再研磨だけで稼働が可能になった。
○厚さ 0．
1 mm の真鍮板のプレス打抜き工程で、

図 5 凹凸形状の作用イメージ

かす上がりによる打痕不良の発生率が 90％ と高かった。かす上がり対策としてダイの切刃をころ、刃先を鈍らせずにかす上がりを防止でき、鈍らせると抜きダレやバリが発生するため、対打痕不良の発生率を約 10％ に低減できた例が策が取れなかった。そこで当加工を実施したとある。

44プ レ ス 技 術◆◇◆

特集 メカニズムから理解するバリ・かす上がり対策の定石○当加工でかす上がりを防止した結果、プレスの案も長年続けている。また、プレス打抜き時に抜回転数を 3 倍に高め、かす上がりが発生するた

きかすがダイの中につまり、パンチやダイが破損びに実施していた金型メンテナンスの工数を大する「かすづまり」トラブルの対策として、当社幅に削減することに成功した。のフッ素コートを金型ダイやダイバッキング、ダ○従来、かす上がり防止のためにダイを分割してイセットに施工して防止する提案も行っている。

製作し、ダイの切刃や抜きかす通過面に複雑なこれらの相乗効果によって、金型メンテナンス突起や傾斜をつける加工を標準化してきた。し工数の大幅削減やプレス打抜き品質の安定、不良

かし当加工は、ワイヤカット加工による一体形品の削減やトラブル防止による省エネを可能にし、ダイにも加工が可能なため、従来の割型ダイかSDGs に配慮したプレス加工に貢献している。

ら当加工を施した一体形ダイに置き換えて標準

4．かす上がり防止レーザ加工の展望化し、金型構造の簡素化と小型化、コストダウンを可能にした。

当かす上がり防止レーザ加工は、薄板の打抜きにおいて顕著な効果を示すが、高硬度材料や厚板○従来、かす上がり防止対策のためパンチとダイのプレス加工では、凹凸形状の摩耗が比較的早期のクリアランスを小さめに設定することが多かに進展する場合があるので、改善を進めていく。

った。しかしその結果、打ち抜き時のパンチと☆

☆

ダイへの負荷が増すため切刃寿命が短くなった

本稿では、金型ダイにあらかじめレーザ加工をり、ダイの微小コーナー R に亀裂が発生して実施して凹凸形状を設け、プレス加工のかす上が破損する場合があった。そこで当加工によってりを防止する技術を紹介した。他にも当社は、前かす上がりの防止に成功した上に、クリアラン

述の「長寿命ダイヤモンド金型部品」、微細形状スを適性値まで広げることによりパンチやダイの精密型抜きが可能な彫刻刃「一体形（いったいの長寿命化も可能になった。

がた）トムソンパンチ」、樹脂成形の成形品質向○製品の抜き断面を適正化するため、ダイプレー上と糸ひきトラブル防止に有効な「遮熱 hat（ハトにダイ入れ子の位置を微調整して組み込んだット）」・「冷却スプルーブッシュ」、高硬度材料のち、かす上がり対策を実施することが多かっの延性モード加工が可能な「PCD ダイシングブた。しかし、プレートに組み込んだ微細なダイ

レード」、撥水・撥油・非粘着の超薄膜フッ素コ

切刃に放電被膜装置やダイヤモンドやすりなどーティング「SN フッ素コート」・「FC コート」
、による追加工は難しく、金型を分解してメンテなど独自の機能性金型部品を取り揃えている。こナンスを実施する必要があった。当加工は、ダれからも顧客企業の金型寿命向上やトラブル対策、イプレートに組み込んだダイにも対応が可能な品質向上などのものづくり課題の解決や、製品のため、そのまま追加工を行いかす上がりが防止

さらなる差別化に向けて新技術・製品を開発し、できた。

超精密金型部品、同金型、機能性金型部品を提供

金型をメンテナンスできる技術者・技能者がして貢献する所存である。

年々減少する中、熟練者が手加工で行っているかす上がり対策や難易度の高い各社独自の機械加工による対策を当加工に置き換えて標準化が可能かを検討される案件も多い。
当加工は、現在使用している金型ダイ単体や、ダイプレートに組み込んだ状態のダイへの追加工、当加工を含む金型部品の新作でも対応が可能なので気軽にお声がけいただきたい。
当社は、当加工でかす上がりトラブルを低減するほかに、PCD（焼結ダイヤモンド）製のダイヤモンド金型部品で金型寿命を大幅に向上する提第 58 巻 第 13 号
（2020 年 12 月号）

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