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はじめに
プレス加工は、金属製品の大量生産において欠かせない技術です。素材の板や棒を金型に押し当て、機械的な圧力を加えることで、所定の形状に成形します。この方法は、同じ製品を安価かつ短時間で大量に生産できるため、自動車部品や家電製品、建築資材など、さまざまな分野で活用されています。改めてプレス加工の基本の基礎について詳細に解説していきます。
１．プレス加工の種類
プレス加工には様々な手法があり、製品の形状や用途に合わせて適切な方法を選択する必要があります。主な加工方法とその特徴は以下の通りです。
せん断加工
せん断加工は、金属板を切断・分離する加工法です。パンチとダイスという2つの刃物を使い、材料に垂直な力を加えることで切断が行われます。この加工法は、部品の外形や穴あけに利用されます。パンチの形状によって、丸穴やスリット、複雑な形状の切り抜きも可能です。
せん断加工は、短時間で高精度な切断が可能なため、効率的な生産が期待できます。しかし、材料の厚さや硬度によってはバリが発生する可能性があるため、後工程での除去が必要になる場合があります。
曲げ加工
曲げ加工は、材料に引張り力と圧縮力を加えて曲げ変形させる加工法です。金型の形状に合わせて材料を曲げることで、角度のある部品や円筒形状の製品を作ることができます。V曲げ加工、フランジ曲げ加工、ロール曲げ加工などの手法があります。
曲げ加工は、比較的簡単な工程で複雑な形状を実現できるため、コストを抑えることができます。しかしながら、材料の曲げ半径には限界があり、過度の変形を加えると割れや亀裂が生じる可能性があります。
絞り加工
絞り加工は、材料に引張り力を加えて容器状の形状に成形する加工法です。深絞り加工、浅絞り加工、逆絞り加工などの種類があり、製品の形状や深さに合わせて使い分けられます。この加工法は、ボウルやカップ、シリンダー形状の製品の生産に適しています。
絞り加工では、金型の形状通りに材料を大きく変形させるため、割れや安食いなどの欠陥が発生しやすくなります。そのため、適切な潤滑や材料選定が重要となります。一方で、一度の加工で複雑な形状を実現できるというメリットがあります。
２．プレス加工の利点と欠点
プレス加工には、以下のような長所と短所があります。
メリット
- 大量生産に適している
- 製品の精度が高い
- コストが比較的低い
- 自動化が容易である
デメリット
- 金型の製作費用が高額
- 製品の形状や寸法に制限がある
- 騒音や振動が大きい
- 材料の選択肢が限られる
プレス加工は、同じ形状の製品を大量に生産する場合に最適な方法です。しかしながら、試作品や少量生産には不向きであり、金型製作の初期投資も大きくなります。したがって、生産量や製品の形状、予算などを総合的に検討し、プレス加工が適しているかどうかを判断する必要があります。
３．プレス加工で使用される材料
プレス加工で一般的に使用される材料は、金属や合金が中心となります。代表的な材料には以下のようなものがあります。
鉄鋼材料
| 材料名 | 特徴 | 用途例 |
|---|---|---|
| 冷間圧延鋼板 | 高い強度、良好な加工性 | 自動車部品、建築資材 |
| 熱間圧延鋼板 | 低コスト、耐食性に優れる | タンク、容器 |
| ステンレス鋼板 | 耐食性、耐熱性に優れる | 厨房機器、化学プラント |
非鉄金属材料
- アルミニウム合金 – 軽量で加工性が良い
- 銅合金 – 導電性、延性に優れる
- チタン合金 – 高強度、耐食性に優れる
- マグネシウム合金 – 最軽量の構造用金属
プレス加工では、製品の用途や要求される特性に応じて、適切な材料を選択する必要があります。近年では、複合材料や新素材の採用も増えており、より高機能な製品の実現が期待されています。
４．プレス加工のプロセス
プレス加工のプロセスは、大まかに以下の手順で行われます。
金型設計
製品の形状や寸法、素材の種類などを考慮し、適切な金型を設計します。金型の精度が製品の品質を左右するため、この工程が最も重要となります。CAD/CAMシステムを活用して最適な金型を設計することが一般的です。
金型には単発型、順送型、トランスファー型などの種類があり、それぞれ長所と短所があります。生産量や製品の形状、工程の数に応じて使い分けが必要です。
金型製作
設計された金型の図面に基づいて、実際の金型を製作します。金型は高い精度と耐久性が求められるため、高度な技術と設備が必要とされます。金型の種類や難易度によって製作コストが大きく変わります。
プレス加工
完成した金型をプレス機にセットし、材料を送り込んで加工を行います。この際、潤滑剤の塗布や材料の適切な送り出しが重要となります。プレス機にはさまざまな種類があり、製品の大きさや生産量に合わせて使い分けられます。
加工中は製品の形状や寸法を常に監視し、不良品を見逃さないよう厳しい品質管理が求められます。必要に応じて修正や調整を行います。
後処理
加工後の製品に対して、バリ取りやデバリング、塗装、検査などの後処理が行われます。製品の用途や仕様によって、追加の工程が必要となる場合があります。
後処理工程も品質確保の観点から重要であり、自動化や効率化が進められています。
まとめ
プレス加工は、金属製品の大量生産において不可欠な技術です。多様な加工方法があり、製品の形状や用途に合わせて最適な手法を選ぶ必要があります。また、金型の設計・製作から加工、後処理に至るまで、各工程での注意点と品質管理が極めて重要となります。
初期投資が高額となる反面、大量生産時のコスト削減効果は大きく、自動化にも適しているため、自動車や家電製品など、様々な製品で活用されています。プレス加工は、私たちの生活を支える基盤技術の一つと言えるでしょう。
野口製作所からのメッセージ
野口製作所は昭和 42 年の設立以来、金属プレス加工を通して御客様の課題を解決す る提案型企業として成⻑して参りました。
私たちのコア技術はプレス加工の工法の一つ、深絞り加工です。
この深絞り加工技術で 製作した製品を電子機器部品、車載部品で使って頂いています。
また、医療機器として 製作している製品の中には、これまで実現できなかった非常に微細で薄肉の製品を深絞 り加工技術により製作に成功したものもあり、お客様の事業拡大に大きく貢献しまし た。
このように私たちは幅広い市場ニーズにお応えする製品製作をしております。どんな時でも私たちが大切にしているのは、御客様の課題に共に悩み、解決のための最 適解を提案するきめ細かい伴奏型のものづくりサービスです。
御客様の伴走者として共に成⻑していくことは最大の喜びだと考えています。 そのためにも、まずは社員一人ひとりが人間力を鍛え、正しい判断で御客様へ寄り添える人 財の育成が何よりも大切だと感じ、日夜人財育成に努めております。
これからも私たちは、世界中のお客様の期待をこえる価値を、安心というカタチで提供し ていきます。
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[ブログ監修者]
本ブログは、金属プレス加工技能士1級（国家資格）の資格を持ち、金属プレス加工業務の経験豊富な弊社技術者が監修を行っております。
