質問：印刷における曲げ半径（私が指摘した通り）がツールの選択とどのように関係するのか理解に苦しみます。例えば、現在、0.5インチのA36鋼で作られた部品で問題が発生しています。これらの部品には、直径0.5インチのパンチと4インチのダイを使用しています。ここで、20%ルールを適用して4インチを掛けます。ダイの開口部を（鋼の場合）15%増やすと、0.6インチになります。しかし、印刷では0.6インチの曲げ半径が必要な場合、オペレーターはどのようにして0.5インチのパンチを使用することを知るのでしょうか？
A: 板金業界が直面する最大の課題の一つについてお話いただきました。これは、エンジニアと製造現場の両方が対処しなければならない誤解です。この問題を解決するには、まず根本的な原因、つまり2つの成形方法の違いを理解していないことに焦点を当てましょう。
1920年代に曲げ加工機が登場して以来、今日に至るまで、オペレーターは部品の底曲げやグラインド成形を行ってきました。底曲げはここ20～30年で廃れてしまいましたが、板金を曲げる際には、曲げ加工法は今でも私たちの思考に深く根付いています。
精密研削工具は1970年代後半に市場に登場し、パラダイムシフトを起こしました。そこで、精密工具とプレーナー工具の違い、精密工具への移行が業界にどのような変化をもたらしたか、そしてこれらがあなたの質問とどのように関連しているかを見てみましょう。
1920 年代には、成形はディスク ブレーキの折り目から、対応するパンチを備えた V 字型のダイに変わりました。90 度パンチは 90 度ダイで使用されます。折り曲げから成形への移行は、板金にとって大きな進歩でした。新しく開発されたプレート ブレーキが電気的に作動するため、各曲げを手動で曲げる必要がなくなり、高速化されました。さらに、プレート ブレーキは下から曲げることができるため、精度が向上します。バックゲージに加えて、パンチがその半径を材料の内側曲げ半径に押し込むという事実によって精度が向上します。これは、ツールの先端を厚さよりも小さい材料の厚さに適用することによって実現されます。一定の内側曲げ半径を実現できれば、どのような種類の曲げを行う場合でも、曲げ減算、曲げ許容差、外側縮小、および K 係数の正しい値を計算できることは誰もが知っています。
部品には多くの場合、非常に急な内側の曲げ半径が付けられています。製作者、設計者、そして職人たちは、すべてが再構築されたように見えるため、その部品が持ちこたえることを知っていました。そして実際、少なくとも今日と比べれば、それは事実でした。
より良いものが登場するまでは、すべて順調です。次のステップは1970年代後半、精密研磨工具、コンピュータ数値制御装置、そして高度な油圧制御の導入によって実現しました。今では、プレスブレーキとそのシステムを完全に制御できます。しかし、転機となったのは、全てを変える精密研磨工具です。高品質部品の生産に関するあらゆるルールが変わりました。
成形の歴史は飛躍的な進歩に満ちています。プレートブレーキの不均一な曲げ半径から、スタンピング、プライミング、エンボス加工によって均一な曲げ半径へと進化したのも、ある大きな変化でした。（注：レンダリングと鋳造は同じではありません。詳しくはコラムのアーカイブをご覧ください。ただし、このコラムではレンダリングと鋳造の両方の手法を「ボトムベンディング」と呼びます。）
これらの方法では、部品を成形するためにかなりのトン数が必要になります。もちろん、これはプレスブレーキ、金型、部品にとって多くの点でマイナスです。しかし、業界がエアフォーミングへと次のステップを踏み出すまで、これらの方法は60年近くもの間、最も一般的な金属曲げ方法であり続けました。
では、エアフォーメーション（またはエアベンディング）とは何でしょうか？ボトムフレックスと比べてどのように機能するのでしょうか？この変化によって、曲げ半径の形成方法が再び変化します。曲げの内側の半径をパンチで押し出すのではなく、エアがダイ開口部、つまりダイアーム間の距離の一定割合で「浮遊」した内側の半径を形成します（図1参照）。
図1. エアベンディングでは、曲げの内径半径はパンチの先端ではなくダイの幅によって決まります。半径はフォームの幅内で「浮いた状態」になります。さらに、ワークの曲げ角度は、ダイの角度ではなく、押し込み深さによって決まります。
参照材料は、引張強度60,000psi、エアー成形半径がダイス穴の約16%の低合金炭素鋼です。エアー成形半径は、材料の種類、流動性、状態、その他の特性によって異なります。板材自体の個体差により、予測されるエアー成形半径は完全に一致することはありませんが、それでもかなり正確です。
軟質アルミニウムのエア成形半径は、金型開口部の13%～15%です。熱間圧延された酸洗・油処理された材料のエア成形半径は、金型開口部の14%～16%です。冷間圧延鋼（当社の基本引張強度は60,000psi）は、金型開口部の15%～17%の半径内でエア成形されます。304ステンレス鋼のエア成形半径は、金型開口部の20%～22%です。繰り返しますが、これらのパーセンテージは、材料の違いにより値の範囲が異なります。別の材料のパーセンテージを決定するには、その引張強度を当社の基準材料の60 KSI引張強度と比較することができます。例えば、材料の引張強度が120 KSIの場合、パーセンテージは31%～33%の範囲になります。
例えば、炭素鋼の引張強度が60,000psi、厚さが0.062インチ、内側曲げ半径が0.062インチだとします。これを0.472インチのダイのV穴で曲げると、計算式は次のようになります。
したがって、内側の曲げ半径は 0.075 インチとなり、これを使用して、曲げ許容値、K 係数、収縮、曲げ減算をある程度の精度で計算できます。つまり、プレス ブレーキ オペレーターが適切なツールを使用しており、オペレーターが使用するツールに合わせて部品を設計している場合です。
この例では、オペレーターは0.472インチを使用しています。スタンプの開口部です。オペレーターがオフィスにやって来て、「ヒューストン、問題が発生しました。0.075です」と言いました。衝撃半径？本当に問題があるようです。どこで手に入れればいいでしょうか？一番近いのは0.078インチです。「または0.062インチ。0.078インチ。パンチ半径が0.062インチでは大きすぎます。パンチ半径が小さすぎます。」
しかし、これは間違った選択です。なぜでしょうか？パンチの半径は、内側の曲げ半径を生み出すものではありません。ここで重要なのは、底部の曲がりではなく、ストライカーの先端です。空気の形成について話しているのです。マトリックスの幅が半径を生み出し、パンチは単なる押し出し要素です。また、ダイの角度は曲げの内側の半径に影響を与えないことにも注意してください。鋭角型、V字型、またはチャンネル型のマトリックスを使用できます。これら3つのダイ幅がすべて同じであれば、内側の曲げ半径は同じになります。
パンチ半径は結果に影響しますが、曲げ半径を決定する要因ではありません。例えば、フローティング半径よりも大きなパンチ半径を形成すると、部品の半径は大きくなります。これにより、曲げ代、収縮率、K係数、曲げ補正が変化します。これは最良の選択肢ではないですよね？お分かりでしょう。これが最良の選択肢ではないのです。
0.062インチにしたらどうでしょうか？ 衝撃半径は？ この打撃は良いでしょう。なぜでしょうか？ 少なくとも既製の工具を使用する場合、自然な「浮遊」内曲げ半径に可能な限り近いからです。この用途でこのパンチを使用すれば、均一で安定した曲げが得られるはずです。
理想的には、フローティングパーツの半径に近いが、それを超えないパンチ半径を選択する必要があります。フローティング曲げ半径に対するパンチ半径が小さいほど、曲げは不安定になり、予測しにくくなります。特に曲げ回数が多い場合は注意が必要です。パンチが狭すぎると、材料が潰れ、鋭い曲げが発生し、安定性と再現性が低下します。
ダイ穴の選択において、なぜ材料の厚さだけが重要なのかとよく聞かれます。エアー成形半径を予測するために用いられるパーセンテージは、使用する金型の開口部が材料の厚さに適していることを前提としています。つまり、マトリックス穴は、想定よりも大きくも小さくもなりません。
金型のサイズを小さくしたり大きくしたりすることは可能ですが、半径が変形しやすく、曲げ関数の値の多くが変化します。また、ヒット半径を間違えた場合にも同様の効果が見られます。そのため、経験則として、材料の厚さの8倍のダイ開口部を選択することをお勧めします。
せいぜい、エンジニアが現場に来てプレスブレーキのオペレーターと話をするくらいでしょう。全員が成形方法の違いを理解していることを確認しましょう。どのような方法と材料が使われているかを調べましょう。保有しているすべてのパンチとダイのリストを入手し、その情報に基づいて部品を設計します。そして、部品を正しく加工するために必要なパンチとダイを、資料に記入します。もちろん、やむを得ず工具を調整しなければならない場合もあるでしょうが、これは例外的なケースとして扱うべきです。
オペレーターの皆さん、皆さんが気取っているのは承知しています。私もその一人でした！でも、好きな工具セットを選べる時代は終わりました。しかし、部品設計にどの工具を使うか指示されるのは、あなたのスキルレベルを反映していません。これはもはや現実です。私たちは今や薄い空気でできており、もう怠けることはありません。ルールが変わったのです。
FABRICATORは、北米を代表する金属成形・金属加工専門誌です。製造業者の業務効率向上に役立つニュース、技術記事、事例を掲載しています。FABRICATORは1970年の創業以来、業界に貢献してきました。
The FABRICATOR への完全なデジタル アクセスが利用できるようになり、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。
Tubing Magazine への完全なデジタル アクセスが利用できるようになり、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。
The Fabricator en Español への完全なデジタル アクセスが利用可能になり、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。
マイロン・エルキンスが The Maker ポッドキャストに出演し、小さな町から工場の溶接工になるまでの道のりについて語ります…
投稿日時: 2023年8月25日