JP2000051964A - プレス シェービング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料歩留りが高く、打ち抜かれた面が平滑
で、だれやかえりや曲がりが少なく、寸法精度が高く、
後加工の負担の少ない製品を得るためのプレス シェー
ビング加工方法を提供。 【構成】 製品材料4 からシェービング加工代を残した
ブランク8 を打ち抜き、その後でブランク8 を製品材料
の打ち抜き穴に埋め戻して製品材料4 に保持させ、次に
製品材料4 に埋め戻したブランク8 をプレスシェービン
グ加工装置の上型パンチ10と下型パンチ14で挟んだ状態
で、下型に設置された上部ダイ12内を通過させて製品材
料4 からブランク8 を離脱させ、続いて、ブランク8 を
上型パンチ10と下型パンチ14で挟んだ状態で上部ダイ12
と同心に設置されたプレスシェービング加工装置の下部
ダイ13内を通過させて、シェービング加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難加工金属材料、
高分子材料、複合材料などの、難加工性の板の加工を行
うことができるプレス シェービング加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】かかる難加工性の板の加工を行う従来の
プレス シェービング加工方法としては、図６(a) に示
すように、必要な寸法に対して適当なシェービング仕上
げ代を残した形状であらかじめ打ち抜き加工を行い、次
に、図６(b),(c) に示すように、その仕上げ代の部分だ
けを打ち抜く方法で、古くから一般的に行われている。
仕上げ抜きの回数は１回乃至数回であり、平滑で、だれ
やかえりの少ない仕上げ面が得られた、とされる。

【０００３】別の難加工性の板の加工を行う従来の加工
方法として、図７に示す精密せん断加工（ファインブラ
ンキング）方法がある。このものは図７(a) に示すよう
に、下型のダイ及び上型の板押えに、製品の外形を取り
囲むように環状突起を設け、これを被加工材料に強く食
い込ませることにより被加工材料を拘束し、図７(b)に
示すように、製品部分は上型のパンチと下型のパンチに
より強く挟み込みながら打ち抜く方法である。強く拘束
することにより、被加工材料の塑性（展延性）が高ま
り、平滑でだれやかえりの少ないせん断面が得られる、
とされる。

【０００４】しかしながら、従来のプレス シェービン
グ加工方法では、打ち抜きとシェービングの工程を分離
して、別々のプレスで加工する場合は、打ち抜き後の製
品の整列や、打ち傷、変形などの保管時の劣化防止が問
題となる。さらに、図８(a)に示すように、あらかじめ
打ち抜かれた製品の、整列、姿勢の識別が大きな問題と
なる。特に製品形状に特徴の少ない境合は、製品の表裏
や姿勢の識別が非常に困難となる。シェービング工程へ
投入する際の位置決めが適切に行われないと、シェービ
ングにおける仕上げ代が不均一となり、所期の品質は得
られない。又、同一金型の中で順送り加工を行う場合は
図８(b) に示すように、いわゆるつなぎ桟の部分はシェ
ービング加工を施工できず、残ってしまう。シェービン
グの切り屑は、薄く細く軽量であるため、付着または飛
散しやすく、製品を傷つけたり、金型のすきまに噛み込
んで重大な事故の原因となったりする。切り屑の排除を
確実にするために、切り屑が輪状に連続するようにし、
ダイの中へ嵌入残置させる方法がー般的に行われるが、
元来不要な部分をシェービング加工する訳であるから、
材料歩留りを低下させ、金型を複雑高価なものにしてい
る。打ち抜き部、及びシェービング部の金型部品（一般
的にはパンチ）は、強度を確保するために適切な断面寸
法が必要であるが、このことにより、製品として必要な
部分以外も加工することとなり、材料歩留りが低下す
る。またこの方法で加工された製品には、殆ど例外なく
曲がりが発生するが、シェービング加工を行つても、断
面の品位は向上するものの、曲がりを除去することは殆
ど期待できない。図８(c) は順送り金型の中で、シェー
ビング加工を行うとした場合のレイアウトの一例を示
す。この方法では、断面が平滑でだれやかえりの少ない
製品が得られるが、いわゆるつなぎ桟の部分はシェービ
ング加工を行うことができないこと、また製品を切り離
す部分に段差が残ること、金型の強度を確保するために
送りピッチや材料幅が大きくなり、材料歩留りが著しく
低下する。

【０００５】さらに上記した従来の精密せん断加工（フ
ァインブランキング）方法では、断面が平滑でだれやか
えりの少ない製品が得られるが、図９(a),(b) に示すよ
うに、環状突起を設けるため、材料歩留りが著しく低下
する。また金型は環状突起を設けるなど特殊な構造の複
雑高価なものとなり、専用設備も必要である。材料を強
く拘束することで塑性（展延性）を向上させるという原
理から、本加工方法の適用はある程度の塑性を有する金
属材料などに限定される。脆性材料や強度の低い材料で
は、環状突起を食い込ませる際に破壊が先行するため、
所期の効果は求めにくい。又、図８(c) に示すように、
製品形状と環状突起の位置関係にはー定の制約があり、
また環状突起を食い込ませた部分およびその近傍は変形
などにより製品材料としては利用できないため、材料歩
留りが著しく低い。刃先が摩耗し、再研削が必要となっ
た場合には、刃先だけでなく、複雑な形状をした環状突
起も形成し直さなくてはならず、多大な労力が必要とな
る。以上２つの方法の他に、難加工性の板の加工を行う
従来の対向ダイス法やバリレスせん断法などがー般に用
いられているが、いずれも前述と類似した問題を内包し
ており、歩留りが高くかつ適用範囲の広い加工方法が求
められてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的にプレス加工品
の原価構成においては、材料費の占める割合が最も高い
(40〜90%)。従って材料歩留りを向上させることが、経
済的には第一の命題である。一般的なプレス打ち抜き加
工では、仕上面あらさが粗くマイクロクラックが内在す
るとされる破断面の発生は避けられない。又、だれやか
えり、曲がりといつた好ましくない現象も、避けられな
いものとみなされ、これらを克服するためには前述のよ
うな、高価な専用設備、複雑で高価な金型が必要とされ
てきた。さらに一般的にプレス加工には適さないとされ
る、高脆性材料、低強度材料にも適用できるよう材質の
範囲を拡げるな加工方法が必要とされてきた。

【０００７】本発明の課題は、金属材料および高分子材
料、複合材料などの、板の加工において、材料歩留りが
高く、打ち抜かれた面が平滑で、だれやかえりや曲がり
が少なく、寸法精度が高く、後加工の負担の少ない製品
を得るためのプレス シェービング加工方法を提供する
ことにある。本発明の別の課題は、ラム及びダイクッシ
ョン装置の位置の制御が自在で、打ち抜き加工及びプレ
ス シェービン加工に適した動作が可能な、プレス シ
ェービング加工方法を提供することにある。本発明の他
の課題は、ラム及びダイクッション装置は金型に対し制
御自在に振動を附加する機構を有し、打ち抜きプレス加
工中やプレス シェービング加工中に、金型を介して被
加工材料に最適な振動を作用させることにより、一般的
な材料はもとより、従来は加工困難とされた材料に対し
ても、より品位の高い製品を得ることのできる、プレス
シェービン加工方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、製品
材料をプレス装置のプレス上型パンチと下型パンチで挟
み込んだ状態でプレスに設置されたプレスダイ内を通過
させて、前記製品材料からシェービング加工代を残した
ブランクを打ち抜き、前記ブランクを前記プレス上型パ
ンチと下型パンチとの間に挟んだ状態で、前記ブランク
を前記製品材料の打ち抜き穴に埋め戻して前記製品材料
に保持させ、前記製品材料に埋め戻した前記ブランクを
次のシェービングプレス装置の下型に設置された上部ダ
イ上に送り込み、前記ブランクを前記シェービングプレ
ス装置の上型パンチと下型パンチで挟んだ状態で、下型
に設置された上部ダイ内を通過させて製品材料から前記
ブランクを離脱させ、続いて、前記ブランクを前記上型
パンチと下型パンチで挟んだ状態で前記上部ダイと同心
に設置された前記シェービングプレス装置の下部ダイ内
を通過させて、シェービング加工する、ことを特徴とす
るプレス シェービング加工方法を提供することによっ
て上述した従来技術の課題を解決した。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付した図１乃至図５に基づ
きこの発明を詳細に説明する。図１は製品の一例を示
し、(a) は上面図、(b) は正面図である。図１の製品の
外形形状は段差がなく滑らかで、寸法精度が高く、断面
は平滑でだれやがえりが少なく、かつ平滑であることが
要求され、材質は、脆性金属材料で、必要数は数十万個
〜数百万個／月である。図３は本発明の一実施の形態の
前工程を示し、プレス装置で製品材料からシェービング
加工代を残したブランクを打ち抜き、さらにブランクを
製品材料の打ち抜き穴に戻す工程を示す説明図、図４は
本発明の一実施の形態の後工程を示し、図３で打ち抜か
れそして製品材料の打ち抜き穴に戻されたブランクをシ
ェービングプレス装置でシェービング加工する工程を示
す説明図である。図２は材料である製品材料4 の一例を
示し、製品材料4 は前工程でシェービング加工代を残し
たブランクA を打ち抜く工程と、打ち抜かれそして製品
材料の打ち抜き穴に戻されたブランクA'をプレス シェ
ービング加工する工程を順次経る。C,D は位置決めピン
穴である。B,B'は、ストリップレイアウトの例を示す。
この方法では、交互に配置することにより、材料歩留り
を高くすることができるが、従来方法では、交互に配置
すると、だれやかえり、曲がりの発生は避けられず、平
滑な断面を得ることが困難であった。

【００１０】図３の本発明の一実施の形態の前工程を説
明する。図３(a) のステップにおいて、まず製品材料4
は、プレス装置の板押さえ3と下型ダイ5により押圧保持
される。続いて上型の加圧及び加振装置1に連結された
上型パンチ2が下降し、下型に設置された下型パンチ6と
の間で、製品材料4を強く挟み込む。さらに上型パンチ2
および下型パンチ6は、図３(b) のステップで、各々上
型の加圧及び下型の加圧及び加振装置1,7に同期駆動さ
れて、加圧及び加振されながら、下降し、製品寸法より
もシェービング仕上げ代の分だけ大きな寸法形状に穿孔
仕上げされた下型ダイ5との間で、製品材料4よりブラン
ク8を打ち抜く。次に図３(c) のステップに入り、上型
パンチ2及び下型パンチ6は、ブランク8を挟み込んだ状
態のまま上昇し、板押さえ3及び下型ダイ5により押圧保
持された製品材料4の打ち抜かれた穴に、ブランク8を押
し戻す。このとき、ブランク8を製品材料4へ完全に押し
戻す必要はなく、加工が完了して次の工程へ移動する間
に、ブランク8が製品材料4から脱落落下しない程度が好
ましい。以上により、外形抜き抜き戻しの加工が完了す
る。

【００１１】次に図４の本発明の一実施の形態の後工程
を説明する。図４(a) において、材料4は、シェービン
グプレス装置の板押さえ11と上部ダイ12により押圧保持
される。続いて上型の加圧及び加振装置9によりシェー
ビングパンチである上型パンチ10が下降し、下型に設置
された下型パンチ14との間で、製品材料4の打ち抜かれ
た穴に位置したブランク8を強く挟み込む。上型パンチ1
0及び下型パンチ14は、各々上型及び下型の加圧及び加
振装置9,15により、加圧及び加振されながら、下降し、
ブランク8の寸法形状よりも適宜に大きく穿孔仕上げさ
れ下型上部に設置された上部ダイ12との間で、ブランク
8を製品材料4から分離する（図４(b))。次に図４(c) の
ステップに入り、引き続き上型パンチ10及び下型パンチ
8を保持しながら、上型及び下型の加圧及び加振装置9,1
5により、加圧及び加振されながら下降し、製品寸法に
穿孔仕上げされた下部ダイ13との間で、ブランク8の周
縁のシェービング仕上げ代の分だけをシェービング加工
し、製品17と切り屑16が生成される。

【００１２】さらに図４(d) のステップに入り、上型パ
ンチ10は、上部ダイ12の下面の高さまで上昇し停止し、
この時製品17の周縁に嵌入あるいは付着している切り屑
16を掻き落とし落下させる。これと同時あるいは順次
に、下型パンチ14が上昇して下部ダイ13の中に残置され
た製品17を持ち上げ、下型パンチ14は下部ダイ13の上面
と同じ高さまで上昇し停止する。さらに、上型パンチ1
0、上部ダイ12、スペーサ18、下型パンチ14及びスペー
サ19により、材料の送り方向と直角あるいは適当な角度
をもって形成された、凹凸やすきまが無く、滑らかなト
ンネル状の取り出し用の空間20に、空気または油脂など
の圧縮流体、あるいは突き出し装置などを作用させ、切
り屑16及び製品17を、次の作業に支障のない位置まで、
排除または移動させる。次に図４(e) のステップに入
り、上型パンチ10、下型パンチ14は、各々が初期の位置
まで上昇し、作業が完了する。

【００１３】打ち抜きあるいはシェービング加工におい
て、金型を介して被加工材料に振動を付加しながら、加
工を加えると、種々の利点が得られることが、特許第25
71959 号及び特開平4-339523号公報などに示されてお
り、図３のプレス装置の上型パンチ2及び下型パンチ6の
加圧及び加振装置1,7 、図４のシェービングプレス装置
の上型パンチ10及び下型パンチ14の加圧及び加振装置9,
15の各対に対し、少なくとも一方に又は各対に同期し
て、制御自在に振動が付加され、打ち抜きプレス加工中
又は／及びシェービング加工中に被加工材料に適当な振
動を作用させることにより、一般的な材料及び、脆性材
料、低強度材料にあっても、加工された面が平滑で、だ
れやかえりや曲がりが少なく、寸法精度の高い製品を得
ることができる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によると、製品と同一寸法にシェ
ービング加工仕上げ代を加えただけの寸法形状て、基本
的なストリップレイアウトが成立するため、材料歩留り
が著しく向上する。従来のプレス シェービング加工に
おける、製品としては残らない部分への加工、精密せん
断法における、環状突起や変形部分、などがないため、
材料を非常に有効に使うことが可能となる。特に図５
(a) に例示するような単純形状、又は、図５(b) のよう
に形状を組み合わせることができる場合は、効果が著し
い。さらに、従来のプレス シェービング加工はー般
に、金型の刃物部分の構成および製作に多大な労力が必
要であり、切り屑の排除も不確実で厄介なものであった
が、本発明のプレス シェービング加工方法によれば、
金型の刃物部分の数量を最少限に留めることが可能とな
り、また切り屑の排除も確実となる。よって、打ち抜か
れた面が平滑で、だれやかえりが少ないことが特長であ
るシェービング加工を、経済的にかつ容易に採用するこ
とが可能となり、製品品質の向上、後加工の縮減などに
大きな効果がある。又、本発明のプレス シェービング
加工方法では、外形抜き抜き戻し、及びシェービングな
どのー連の動作において、製品となる部分は、常に強く
上下に挟まれた状態で加工が行われる。従って製品に
は、曲がりが発生しにくく、また、内部ひずみや応力の
残留も少なくなるため、曲がりが少なく、安定した製品
を得ることができる。かつ金型の刃物部分の先端は単純
な平面であるため、再研削やあるいは寸法管理が非常に
容易となる。

【００１５】好ましくは、シェービング加工終了、シェ
ービングプレス装置の下部ダイの上面まで移動させて停
止した下型パンチ、上部ダイの下面まて移動させて停止
させた上型パンチ、上部ダイと下部ダイとの間のスペー
サにより隙間のない、製品及び切り屑の排出が確実で、
事故による停止が少なくなる滑らかなトンネル空間を形
成させて、空間に圧縮空気・油脂などの圧縮流体又は機
械的な突き出し装置を作用させるようにして、製品及び
切り屑の排除が確実となり、油脂による付着、あるいは
金型の残留磁気による付着などの影響を排除することが
てき、事故の防止やサイクルタイムの短縮が可能とな
る。さらに好ましくは、打ち抜きプレス加工及びシェー
ビング加工中に、振動を付加し、従来は加工困難と考え
られていた、異方性の大きい高脆性金属材料を加工し
て、割れや傷がなく、だれやかえりも少なく、平面度が
良好で、打ち抜き面は切削加工と同等以上に平滑な、製
品を得ることができる。また実験的に行った、各種高分
子複合材料の加工においても、従来の打ち抜きプレス加
工及びシェービング加工では得られない、良好な製品品
質が得られ、振動を付加することの効果を確認できた。
従って本工法によれは、従来は困難と考えられてきた材
料に対し、高品位で高能率なプレス加工及びシェービン
グ加工を行うことがてきるものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】製品の一例を示し、(a) は上面図、(b) は正面
図でる。

【図２】製品材料4 の一例を示す平面図。

【図３】本発明の一実施の形態の前工程を示し、プレス
装置で製品材料からシェービング加工代を残したブラン
クを打ち抜き、さらにブランクを製品材料の打ち抜き穴
に戻す工程を示す説明図。

【図４】本発明の一実施の形態の後工程を示し、図１で
打ち抜かれそして製品材料の打ち抜き穴に戻されたブラ
ンクをシェービングプレス装置でシェービング加工する
工程を示す説明図。

【図５】材料である製品材料のストリップレイアウトの
各一例(a),(b) を示す平面図。

【図６】従来のプレス シェービング加工工程を示す説
明図。

【図７】従来の精密せん断加工工程を示す説明図。

【図８】従来のプレス シェービング加工方法の問題点
を図示する説明図。

【図９】従来の精密せん断加工方法の問題点を図示する
説明図。

【符号の説明】

1 ．．．プレス装置の上型の加圧及び加振装置 2 ．．．プレス装置の上型パンチ 4 ．．．製品材料 5 ．．．プレス装置の下型ダイ 6 ．．．プレス装置の下型パンチ 7 ．．．プレス装置の下型の加圧及び加振装置 8 ．．．ブランク 9 ．．．シェービングプレス装置の上型の加圧及び加振
装置 10．．．シェービングプレス装置の上型パンチ 12．．．シェービングプレス装置の上部ダイ 13．．．シェービングプレス装置の下部ダイ 14．．．シェービングプレス装置の下型パンチ 15．．．シェービングプレス装置の下型の加圧及び加振
装置 16．．．切り屑 17．．．製品 18,19 ．．．スペーサ 20．．．空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品材料をプレス装置のプレス上型パン
   チと下型パンチで挟み込んだ状態でプレスに設置された
   プレスダイ内を通過させて、前記製品材料からシェービ
   ング加工代を残したブランクを打ち抜き、 前記ブランクを前記プレス上型パンチと下型パンチとの
   間に挟んだ状態で、前記ブランクを前記製品材料の打ち
   抜き穴に埋め戻して前記製品材料に保持させ、 前記製品材料に埋め戻した前記ブランクを次のシェービ
   ングプレス装置の下型に設置された上部ダイ上に送り込
   み、 前記ブランクを前記シェービングプレス装置の上型パン
   チと下型パンチで挟んだ状態で、下型に設置された上部
   ダイ内を通過させて製品材料から前記ブランクを離脱さ
   せ、 続いて、前記ブランクを前記上型パンチと下型パンチで
   挟んだ状態で前記上部ダイと同心に設置された前記シェ
   ービングプレス装置の下部ダイ内を通過させて、シェー
   ビング加工する、ことを特徴とするプレス シェービン
   グ加工方法。
2. 【請求項２】前記シェービングプレス装置の上型パンチ
   を駆動するラム、及び下型パンチを駆動するダイクッシ
   ョンは、任意の位置で停止させることが可能にされてお
   り、 前記シェービング加工終了後、前記下型パンチで製品を
   押し戻して前記下部ダイの上面まで移動させて停止し、 次に、前記上型パンチを前記シェービング加工の切り屑
   を排除しながら前記上部ダイの下面まて移動させて停止
   させる、ことを特徴とする請求項１記載のプレス シェ
   ービング加工方法。
3. 【請求項３】前記シェービング加工終了、前記シェービ
   ングプレス装置の前記下部ダイの上面まで移動させて停
   止した下型パンチ、前記上部ダイの下面まて移動させて
   停止させた上型パンチ、前記上部ダイと前記下部ダイと
   の間のスペーサにより隙間のないトンネル空間を形成さ
   せて、前記空間に圧縮空気・油脂などの圧縮流体又は機
   械的な突き出し装置を作用させて、前記製品及び切り屑
   を排除するようにしたことを特徴とする請求項２記載の
   プレス シェービング加工方法。
4. 【請求項４】前記シェービングプレス装置の前記ラム及
   びダイクッション、前記プレス装置のプレス上型パンチ
   と下型パンチを駆動するラム及びダイクッションの各対
   に対して、その少なくとも一方に又は各対に同期して、
   制御自在に振動が付加され、打ち抜きプレス加工中又は
   ／及びシェービング加工中に被加工材料に適当な振動を
   作用させることにより、一般的な材料及び、脆性材料、
   低強度材料にあっても、加工された面が平滑で、だれや
   かえりや曲がりが少なく、寸法精度の高い製品を得るこ
   とができるようにした、ことを特徴とする請求項１記載
   のプレス シェービング加工方法。