プレス金型でバリが発生する原因
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プレス金型では、時にバリが発生することがあります。製品に精密さが求められる業界で、バリは死活問題になりかねません。なぜバリが発生してしまうのか、その原因や対策について解説していきます。
プレス金型で起こるバリとは？
プレス金型におけるバリとは、金属板をせん断加工した際に断面の端に生じる不要な突起や鋭利な角のことです。製造現場で発生すると製品の外観を損なうだけでなく、作業者がケガをする恐れもあるため、見過ごせない問題といえます。
バリは金属を切り離す際に発生するため、どうしてもゼロにするのは難しい面がありますが、適切な対策を講じることで最小限に抑えることが可能。
特に精密な加工が求められる場面では、バリの有無が製品品質の優劣を左右するケースも多いため、原因や対処法を正しく理解しておくことが重要になります。
バリが起こる原因
原因は主に4つあります。一つずつ詳しく紹介していきます。
クリアランスの不適切
パンチとダイの間のクリアランスが適切でない場合、バリが発生しやすくなります。特に、クリアランスが広すぎるとせん断面が荒くなり、バリが大きくなる原因となります。
一方で、クリアランスが狭すぎると金型への負担が増し、摩耗が早まることで加工精度が低下し、結果的にバリが発生しやすくなることも。
また、被加工材の材質や板厚に応じた適切なクリアランス設定がなされていない場合、せん断時の変形が大きくなり、バリが発生する可能性が高まります。
1.金型の精度不良
金型の精度が不足していると、加工時にバリが発生しやすくなります。
例えば、パンチとダイの軸芯がずれていると、クリアランスに偏りが生じ、一部の箇所で必要以上に大きなクリアランスとなり、バリの原因となります。また、金型の合わせ面にわずかな隙間があると、そこから材料が流れ出し、バリの発生につながります。
さらに、金型部品自体の加工精度が低かったり、組み立て時に精密な調整が行われていなかったりすると、バリを抑えるための適切なクリアランスを確保できず、結果的にバリが発生しやすくなります。
2.金型の摩耗
金型の摩耗が進むと、切断時の刃先の鋭利さが失われ、せん断面が粗くなることでバリが発生しやすくなります。特に、パンチやダイの刃先が摩耗すると、切れ味が低下し、材料が適切にせん断されず、押し潰されるような形でバリが発生します。
また、被加工材の材質に適した金型材を選択していない場合、摩耗が早まることで加工精度が低下し、バリが発生するリスクが高くなります。例えば、硬い材料を加工する際に耐摩耗性の低い金型を使用すると、摩耗が急激に進み、バリが発生しやすくなります。
3.プレス機の精度不良
プレス機の精度が確保されていないと、金型全体の平行度が崩れ、バリの発生につながります。例えば、スライドとボルスタの平行度がずれていると、パンチとダイに均等な圧力がかからず、一部の箇所で適切なクリアランスが確保されないため、バリが発生しやすくなります。
また、プレス機が水平に設置されていない場合、荷重のバランスが偏り、金型の片側だけに負荷がかかることで、クリアランスの偏りが生じ、バリの発生を引き起こします。さらに、プレス機の調整が不十分なまま加工を行うと、金型の摩耗が進みやすくなり、それがバリ発生の原因となることもあります。
バリが起こるよくある事例
よくあるケースとして、クリアランス選定が十分に検討されないまま大量生産を開始してしまい、量産後に目立つバリが見つかることがあります。
特に硬度の高い材料を加工する際は、思った以上に金型が早く摩耗し、急にバリが増えることも少なくありません。プレス機のメンテナンス不足によりスライドとボルスタの平行度が狂ってくると、特定の場所だけ極端にバリが出るといった事例もあります。
また、作業現場の設置環境自体が悪く、プレス機が水平でなかったり振動が多かったりすると、金型合わせが崩れバリが発生することもしばしば見受けられます。
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引用元:山岡製作所公式サイト
(https://www.yamaoka.co.jp/)
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バリの対策
ここからは、バリを起こさないための方法解説します。
1.クリアランスの最適化
バリを抑えるためには、パンチとダイのクリアランスを適切に設定することが重要です。クリアランスが広すぎるとせん断面が荒くなり、狭すぎると金型の摩耗が早まり、加工精度が低下します。
被加工材の材質や板厚に応じたクリアランスを確保し、定期的に見直しを行うことで、バリの発生を抑制できます。
2.金型の精度管理と摩耗対策
金型の精度が低いとクリアランスの均一性が保てず、バリが発生しやすくなります。パンチとダイの軸芯精度を高め、金型の合わせ面に隙間が生じないよう管理することが重要です。
定期的な点検や再研磨を行い、切れ味を維持することで摩耗によるバリの発生を防ぐことができます。
3.プレス機の精度管理
プレス機の精度が低下すると荷重バランスが崩れ、バリの発生につながります。スライドとボルスタの平行度を維持し、プレス機の水平度を保つことが重要です。
適切な潤滑や定期的な点検を行い、機械の動作精度を維持することで、金型の寿命を延ばし、バリを抑えることができます。
4.適切な金型メーカーの選定
バリの発生が頻発し、改善が難しい場合は、金型メーカーを見直すことも必要です。
高精度な金型製作の実績があり、バリ抑制技術やアフターサポートが充実しているメーカーを選ぶことで、品質向上が可能になります。長期的な視点で安定した加工ができる企業を選定することが重要です。
5.加工条件の最適化とバリ取り工程の導入
プレス荷重やパンチ速度を適切に設定し、材料の不要な変形を防ぐことでバリの発生を抑えます。バックアッププレートやホルダーを活用し、歪みを最小限に抑えることも効果的です。
発生したバリには、ブラシ研磨やレーザー処理などのバリ取り技術を導入し、品質を確保します。
