精密な金型と強力な圧力で、普通の金属板を複雑で入り組んだ部品に変形させることを想像してみてください。これが、金属プレス加工の本質です。最も効率的で費用対効果の高い製造方法の1つとして、金属プレス加工は製品設計と機能において重要な役割を果たしています。しかし、具体的にどのように機能するのでしょうか？そのさまざまなプロセスと種類は何でしょうか？そして、どこで適用されているのでしょうか？この記事では、金属プレス加工の多面的な世界と、現代の製造業におけるその重要な役割について掘り下げていきます。
金属プレス加工は、金属板またはコイルを特定の形状に変形させる冷間成形製造プロセスです。鋭利な工具と莫大な圧力を利用して、金属材料の切断、穴あけ、成形、仕上げを行います。この技術は、正確な2次元部品を製造するだけでなく、平らなシートを複雑な3次元構造に変換します。
金属プレス加工は、材料を成形するためにそれぞれ異なる物理的原理を採用した、さまざまな専門的なプロセスに依存しています。以下は、最も一般的な技術です。
パンチングは、金属板にパンチを打ち込んで穴を作成するプロセスです。スクラップ材料（「スラッグ」として知られています）は、下のダイに落ちます。通常は冷間成形プロセスですが、特殊な用途では熱間パンチングが使用されます。その手頃な価格と効率性から、パンチングは多くの製造プロジェクトに最適です。
ブランキングは、その後の操作のために粗い金属ブランクを準備する中間ステップです。シートから予備的な形状を切り出すことで、メーカーは後の段階でのバリの形成を最小限に抑え、部品の品質と精度を向上させます。
エンボス加工は、金属部品に装飾的または機能的なパターンを作成する冷間成形技術です。マッチしたオス型とメス型のダイを使用して、ワークピースを圧縮して、ロゴ、テクスチャ、または補強リブなどの3次元デザインを作成します。
コイニングは、極度の圧力を利用して金属をダイに押し込み、永久的なパターンを刻印すると同時に、エッジを滑らかにし、材料を硬化させます。このプロセスにより、二次的な仕上げが不要になることが多く、時間とコストが削減されます。
曲げ加工は、指定された軸に沿って金属を変形させることにより、平らなシートを3次元コンポーネントに変換します。このプロセスは、材料の可塑性を考慮に入れます。さまざまな金属は、破損する前にさまざまな程度の応力に耐えることができます。適切なグレインアライメントにより、金属が亀裂ではなく均一に伸びることが保証されます。
フランジ加工は、ワークピースの小さなセクションまたはタブを90度の角度に曲げます。一般的な曲げ加工とは異なり、局所的な領域を対象とし、効率のためにカスタムダイに統合できます。
金属プレス加工技術は多岐にわたり、複数のプロセスを組み合わせることがよくあります。最も一般的なタイプには以下が含まれます。
この方法は、各ステーションが1つ以上の操作を実行するマルチステーションダイを使用します。ワークピースは、最終ステップで原材料から分離されるまで、段階的に進みます。プログレッシブダイは経済的で使いやすく、複数のプレス加工アクションを必要とする設計に最適です。
深絞りは、平らな金属ストリップを繰り返し成形して、シリンダーのような中空で深い凹部のある部品を作成します。各ストロークは、目的の形状が達成されるまで、キャビティを徐々に深くします。真鍮、銅、ニッケル、ステンレス鋼に適しており、この技術は自動車および家電製品の製造に広く使用されています。
ワークピースを供給するために金属ストリップに依存するプログレッシブダイとは異なり、トランスファーダイは部品を早期に取り外し、機械システムを使用してステーション間で移動させます。このアプローチは、複雑な機能（たとえば、穴あけ、ねじ切り、またはローレット加工）および特大コンポーネントに対応します。
複数の曲げまたは複雑な形状を持つ部品用に設計されたマルチスライドプレス加工は、いくつかのセクションを同時に成形します。コイル状または連続的に曲げられたコンポーネントによく使用されます。
他の製造アプローチと比較して、金属プレス加工は多くの場合、優れた利点を提供します。
ダイカストは、溶融金属を高圧で金型に注入し、冷却後に固体部品を製造します。非鉄金属に限定されますが、複雑な形状に適していますが、コストが高くなります。一方、プレス加工は、鉄系金属と非鉄金属の両方で機能しますが、極端な厚さや複雑な設計には苦労する可能性があります。
レーザー切断は、集束ビームで材料を蒸発させ、滑らかなエッジと高精度を実現します。ただし、熱への暴露は鋼の特性を変える可能性があり、このプロセスでは3次元形状を成形できません。プレス加工は、より厚い材料と多様な金属を処理し、単一のワークフローで成形と切断を統合します。
ダイは、金属板を切断および成形する特殊なツールです。CADソフトウェアと分析プログラムを使用して設計されており、寸法精度を保証します。工具鋼または超硬ダイは、製造中の高圧と摩耗に耐えます。
ダイは、切断と成形の2つの主要な機能を実行し、場合によっては同時に実行します。
これらは、せん断力によって金属を分離し、パンチング、ブランキング、エンボス加工などの技術を採用しています。
成形ダイは、曲げ、フランジ加工、コイニングなどの方法を使用して、圧縮によって金属を再成形します。
