パンチングとシャーリング
パンチがダイとの間で、板から形をせん断して切り抜く
パンチングは、硬いパンチを板に通して対応するダイに押し込み、板金に穴や形を切り抜く加工です。スチール棚の支柱にあるスロットや、パンチングメタルの穴は、この方法で、1 穴ごとに 1 ストロークでつくられました。シャーリングは、2 枚の長い刃で、同じ切断を直線に沿って行う加工で、ほとんどの板がこれで所定のサイズに切られます。
しくみ
型締め。 板はダイ(下側の工具:穴の形に開口した、焼入れされたブロック)の上に置かれます。ストリッパー(パンチの周りの板)が、板を平らに押さえます。
プレスする。 パンチ(上側の工具:穴の形をした、焼入れ鋼の棒)が下りてきて、金属をダイの開口へ押し込みます。縁はまず曲がって丸まります。
せん断して割れる。 鋭い刃が、金属になめらかな帯を切り込みます。その後、パンチの縁とダイの縁から亀裂が始まり、クリアランス(パンチとダイのあいだの小さな隙間)を越えて、互いに向かって走ります。
貫通する。 亀裂が出会うと、切り抜かれた円板(スラグ)が外れ、スクラップとしてダイの下へ押し出されます。
ストリップして移動する。 ストリッパーが板を押さえているあいだに、パンチが上がります。CNC タレットパンチプレス(パンチを回転式のマガジンに収めた、コンピュータ制御の機械)では、そのあとテーブルが板を次の穴の位置へ滑らせます。
シャーリング
シャーリング(右下)は、同じ動作を直線に沿って行います。ホールドダウンが板を押さえ、長い上刃が固定された下刃のすぐ脇を通って下りてきます。上刃は通常わずかに傾いていて、はさみのように線に沿って少しずつ切っていきます。刃の後ろにある調整可能なストップ(バックゲージ)が、切り出す帯の幅を決めます。
主なポイント
- 材料
- 鋼板、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真ちゅう。単純な工具なら、プラスチック、革、ガスケット用シートも
- 代表的な部品
- 電気キャビネット、ブラケット、シャシーのパネル、パンチングスクリーン、ワッシャー、棚の支柱
- 部品サイズ
- 板は通常、厚さ約 6 mm まで。CNC タレットプレスは、およそ 1.5 × 3 m までの板に対応
- 精度
- CNC タレットプレスで約 ±0.1 mm
- 表面仕上げ
- 面には手を加えない。切断面には、光沢のある帯、粗い帯、小さなバリ(鋭く盛り上がった縁)がある
- 向いているロット数
- 標準工具なら試作から大量生産まで。専用のダイは大量生産で元が取れる
- 金型・設備コスト
- 標準のパンチとダイのセットは、それぞれ数十〜数百ドル。CNC タレットプレスは数十万ドル
- 速度
- 穴 1 つにつき 1 ストロークで、毎分数百ストロークのことも多い
強みと限界
強み
- 非常に速い:穴 1 つにつき 1 ストローク
- 穴 1 つあたりのコストが低い。標準工具で一般的な形をカバーできる
- 熱を使わないので、穴の周りの金属は変化しない
- 同じ機械で、ルーバー(盛り上がった通気スロット)や補強リブも成形できる
限界
- 穴の形ごとに、専用のパンチとダイが必要
- 板のみ、通常は厚さ約 6 mm まで
- 縁は部分的に粗く、バリが付く
- 板厚ほどより狭い穴は、パンチが折れることがある
使われる場所
- 電気制御盤、ジャンクションボックス、ケーブル引き込み用のノックアウト
- 建築と家具棚の支柱、パンチングのファサードパネル、天井の格子部品
- 家電と空調オーブンや洗濯機のハウジング、通気グリル、ダクト部品
- エレクトロニクスと ITサーバーラック、コンピュータのシャシー、シールド板
- 自動車ブラケットと補強材。プレス成形のボディパネル用にシャーリングで切ったブランク
見分け方
- 穴の壁面には、片方の面の近くに光沢のある帯、もう片方の近くに鈍くて粗い帯がある。
- 片方の面には穴の縁がわずかに丸く、もう片方の面には小さくて鋭いバリがある。
- ニブリングによる、かすかに波打った縁をもつ大きな輪郭:小さな打撃を重ねて行います。
- 同じ穴、スロット、ルーバーの列と、ノックアウト(ケーブルのために折り取る、途中まで切った円板)。
比較
動画を見る
Roy Manufacturing · CNC タレットパンチとその工具の、初心者向けツアー
Headland Technology · アニメーションで分解して見る、機械の各部
TRUMPF Inc. · パンチングヘッドとその工具が動く様子のクローズアップ
NCTOOLS CADCAM · 長い列に穴をあけられた板
実写真を見る
- Wikipedia:Punching — 原理。手動パンチと産業用パンチプレスの写真付き
- Wikipedia:Shearing (manufacturing) — 直刃のシャーリングの概要
- Wikimedia Commons の写真検索
覚えておこう
- パンチとダイはせん断で切ります:金属は曲がり、途中まで切られ、そして割れて貫通します。
- パンチとダイのクリアランスが、切断面の品質とバリの大きさを決めます。
- パンチングは、板に多くの穴をあける最も速い方法です。シャーリングは、同じことを直線に沿って行います。
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