精密せん断加工とは？精密せん断加工を実現する加工方法をご紹介！

投稿日 2022年3月2日
更新日 2023年6月30日
著者 iida-studio
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せん断加工とは？

プレス加工に於いて、せん断加工とは、金属板の切断に用いられる加工法です。
穴あけ、打ち抜き、切り欠きなど、せん断加工には様々な種類がありますが、プレス加工は“せん断加工”の組み合わせにより成り立っているといえます。

せん断加工は、上下一対の金型を用いて、素材の金属板に圧力をかけることで切断する方法です。「ハサミで紙を切る」「パンチで穴をあける」原理を、金属の板に置き換えて想像して頂くと分かり易いかと思います。

切断面は「だれ」「せん断面」「破断面」「バリ」で構成されます。このうちの「だれ」「せん断面」「破断面」「バリ」は、プレス加工をおこなう上で、かならず発生してしまう加工産物です。

“せん断加工”と“精密せん断加工”の違いって何？

通常のせん断加工を“普通せん断加工”と呼びます。

“精密せん断加工”は、”普通せん断加工”での「ダレ」「破断面」「バリ」の部分を抑制し、普通せん断よりも良好な切断面を得ようとする加工方法のことを指します。

つまり、“普通せん断加工”と“精密せん断加工”の違いは切断面の仕上がりにあるといえます。切断面の違いは、下記の比較写真をご覧ください。

＞＞なぜ“綺麗なせん断面”が必要とされるのか？

＞＞せん断面の“面粗さ”に関するレポート

精密せん断加工を実現する方法

1.クリアランス“小”加工

クリアランス“小”加工は、抜きのクリアランスを「0（ゼロ）」に近づけて、きれいな切断面を得る加工法です。

この方法は、通常のせん断加工に比べると良好な切断面を得られますが、クリアランスをゼロに近づけることで、パンチとダイが干渉してしまう危険性もあるため注意が必要です。適正なクリアランスで加工を行うことにより、破断面（クラック）の傾き・バリを抑制することができ、せん断面を確保することができます。　1.0～2.0ｔ程度の比較的薄い板厚であれば、クリアランスを詰めることで良好なせん断面を得ることが可能です。

クリアランス“小”加工は、通常のせん断加工に比べて、せん断面の仕上がりが向上します。クリアランスを調整することで、ダレと破断面を抑制することが可能ですが、無くすことはできません。

2.ファインブランキング加工

金属材料には、高い静水圧（強い力で押さえる）をかけると、素材の延性が増大する性質があります。この現象を利用して“精密せん断加工”を行う加工方法がファインブランキングです。
ブランク抜きをしようとする外周には、V字形状を持った“板押さえ”を材料に食い込ませるようにして圧をかけ、ダイには“逆板押さえ”と呼ばれる製品の反りを防ぐ機構が入っており、打ち抜く際に強い力で材料を支えています。併せて抜きの“クリアランス”はやはり小さくする必要があります。
「材料を打ち抜く力」「材料を押さえる力」「下から反りを防ぐ力」、それぞれ個別に圧力調整可能な構造を持っている専用プレス機を必要としますが、通常のプレスでは得られない優れた切断面を実現することが可能です。

＞＞精密せん断加工、ファインブランキング（FB加工）との違いは？

ファインブランキング加工では、通常のせん断加工に比べて、せん断面の仕上がりは大幅に向上し、ダレも抑制されます。切断面の直角度、製品の平面度に優れた製品が加工できます。

3.シェービング加工

シェービング加工は、普通せん断された切断面を薄くそぎとり、良好な切断面を得る方法です。そぎとり量は材料板厚の3〜10％程度です。板が厚くなるとクリアランスが大きくなるため、1回のシェービング加工では良好な面が得られず、シェービング加工を複数回おこなう場合もあります。このような僅かな“そぎとり量”を実現するため、クリアランスはできる限り小さくすることが求められます。

シェービング加工では、通常のせん断加工に比べて、せん断面の仕上がりは大幅に向上します。せん断面と一緒に“ダレ”をそぎ落とすことから、結果としてダレの抑制・ダレ無しにすることも可能な技術です。　弊社の得意とする技術でもあります。

シェービング加工の難点としては、薄く細かいスクラップが排出されるため、その除去が難しいことにあります。スクラップの噛み込みにより“キズ”や“ダコン”の原因となってしまうことから、生産する上で大変手間のかかる管理が必要となります。

精密せん断加工に関する技術提案事例

ファインブランキングから一般プレス加工への工法転換で40％コストダウン

Before 品質を維持しながら、コスト削減を実現したい

こちらの事例における製品について、従来はファインブランキング加工にて生産しておりました。お客様（産業機器関連）の業界では、競争力向上に向けてコストダウンが強く求められており、ファインブランキング工法を維持したままでは、コスト削減に限界を感じておりました。製品加工は外注依頼しているため仕入れ価格を抑えたいというご要望から、ファインブランキング製品と同等の品質を維持し、プレスで加工できないかというご相談を受けました。

After 一般プレスへの工法転換により40%のコストダウン

ファインブランキングで制作していた工法から、冷間鍛造と精密せん断加工のプレス技術を併用する工法転換を提案しました。板厚公差（±0.03）の課題は冷間鍛造による厚み矯正で解決し、当社の精密せん断技術により側面せん断を仕上げることで２つの課題をクリアしました。ファインブランキング製品と比較して、弊社加工品のダレが小さいことが写真からもお分かり頂けると思います。こちらの事例では、ファインブランキングの一般プレス加工化により、４０％コストダウンを実現しました。

＞＞詳しくはこちら

ファインブランキングから一般プレス加工への工法転換で30％コストダウン

Before ファインブランキングにより製作

こちらの事例における製品について、従来はファインブランキングで生産されていました。自動車用シートベルトの関連部品という事で、世界各地で生産されている製品でしたが、為替レートの変動により価格が大きく影響を受けてしまうことがあり、コストを抑制したいという課題がありました。そこでお客様より、コスト削減に向けて汎用プレス機での生産ができないかというご相談を受けました。

After 一般プレスへの工法転換で30%コスト削減

従来のファインブランキングから、冷間鍛造+精密せん断による一般プレス加工への工法転換を提案しました。こちらの製品では板厚を超えたボス形状（４．０mm材料に対し４．３mmの高さ）を実現する必要がありましたが、繰り返し試験加工を行うことで最適な加工条件を掴み、併せて刃先せん断量７０%の課題もクリアすることができました。こちらの事例では、ファインブランキングと同等の精度を維持しながら、一般プレス加工へ工法転換することで、３０％コストダウンを実現しました。