JP2007054871A

JP2007054871A - 折曲げ加工方法及び金型

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Publication number: JP2007054871A
Application number: JP2005244464A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shibata; 隆浩柴田
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】オーバーベンド量を小さくして比較的小さな加圧力でもってコイニング加工を行うことのできる折曲げ加工方法及び金型を提供する。
【解決手段】予め目標角度に形成したダイ１の加工溝３の傾斜面５とパンチ１１の傾斜面１３との間においてワークを挟圧するとき、ワークＷの折曲げ目標角度より僅かにオーバベンドした後、加工溝３の傾斜面５とパンチ１１の傾斜面１３との間に前記ワークＷを挟圧する折曲げ加工方法である。Ｖ字形状の加工溝３を備えたダイ１と、パンチ１１とを備えた折曲げ金型であって、前記加工溝３の角度及び前記パンチ１１の先端角は、板状のワークＷの折曲げ目標角度に形成してあり、パンチ１１の先端Ｒは、ダイ１とパンチ１１とによってワークの折曲げ加工を開始してワークの折曲げ角度が最初に折曲げ目標角度になったときにおけるワークの内Ｒよりも僅かに小さな半径に形成してある。
【選択図】図５

Description

本発明は、板状のワークをＶ字形状に折曲げる折曲げ加工方法及び金型に係り、さらに詳細には、ワークのオーバーベンド量を小さく抑制して折曲げ加工を行う折曲げ加工方法及びその金型に関する。

Ｖ字形状の加工溝を備えたダイと上記加工溝に対応した先端形状のパンチとによって板状のワークをＶ字形状に折曲げ加工する方法として、エアベンディング（自由曲げ）、ボトミング（加圧曲げ）及びコイニング（圧印曲げ）がある。

前記エアベンディングは、ダイにおけるＶ字形状の加工溝の両肩部とパンチ先端との３点の位置関係においてワークの折曲げ角度が自由に変更できることから３点曲げと称されることもある。この曲げ加工においては、ワークのスプリングバック量が大きいという問題がある。前記ボトミングは、ダイにおけるＶ溝の傾斜面とパンチの傾斜面でもってワークを挟圧するもので、スプリングバック量は小さくなるものの、ワークの折曲げ角度をより正確に行うには問題がある。前記コイニングは、ダイにおけるＶ溝の傾斜面とパンチの傾斜面でもってワークを挟圧した後、より大きな加圧力（エアベンディングの５〜８倍）をワークに加えるので、ワークの角度を正確に加工することができるものの、折曲げ加工機（プレスブレーキ）のフレームの剛性を大きくしなければならないという問題がある。

なお、エアベンディング及びコイニング加工を行う先行例として、例えば特許文献１がある。
特開２００１−１０４９号公報

ボトミングにおいては、エアベンディングに比較してスプリングバック量は小さいものの、スプリングバックは依然として存在するので、折曲げ目標角度を、例えば９０°とする場合、ダイにおけるＶ字形状の加工溝の傾斜角は、スプリングバック量を見込んで、９０°より僅かに小さな角度（例えば８８°）に設定されている。他方、コイニング加工は、ダイにおける加工溝（Ｖ溝）及びパンチの傾斜角をワークに転写する加工であり、ワークに大きな加圧力を加えるものであるから、コイニング加工によって、ワークを、例えば９０°に正確に曲げようとする場合、エアベンディングやボトミングに使用する金型を使用した場合には、スプリングバック量を見込んで予め設定したＶ溝の角度に折曲げ加工することとなり、目標の角度に折曲げ加工をすることができない。

そこで、コイニング加工によってワークの折曲げ加工を行うには、ダイのＶ溝及びパンチの先端角を予め目標角度（例えば９０°）に形成しておく必要がある。コイニング加工は、ダイのＶ溝，パンチの先端角をワークに転写するものであるから、ワークを正確に折曲げ加工することができ、望ましいものである。しかし、前述したように、大きな加圧力（エアベンディングの５〜８倍）をワークに加えるものであるから、より小さな加圧力でもってコイニング加工を行うことが望まれていた。

本発明は、上述のごとき問題に鑑みてなされたもので、予め目標角度に形成したＶ字形状の加工溝を備えたダイと、上記加工溝に係合自在なパンチとによって板状のワークをＶ字形状に折曲げ加工する加工方法であって、前記加工溝の傾斜面と前記パンチの傾斜面との間においてワークを挟圧するとき、前記ワークの折曲げ目標角度より僅かにオーバーベンドした後、前記加工溝の傾斜面と前記パンチの傾斜面との間に前記ワークを挟圧して折曲げ目標角度に折曲げることを特徴とするものである。

また、Ｖ字形状の加工溝を備えたダイと、上記加工溝に係合自在なパンチとを備えた折曲げ金型であって、前記加工溝の角度及び前記パンチの先端角は、板状のワークの折曲げ目標角度に形成してあり、かつ前記パンチの先端Ｒは、前記ダイとパンチとによってワークの折曲げ加工を開始してワークの折曲げ角度が最初に折曲げ目標角度になったときにおける前記ワークの内Ｒよりも僅かに小さな半径に形成してあることを特徴とするものである。

また、前記曲げ金型において、前記パンチの先端Ｒは０．８ｍｍ程度であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ワークの折曲げ加工時におけるオーバーベンド量を小さくできるので、曲げ戻し量が小さくなり、その分加圧力を小さく抑制することができるものである。

以下、図面を用いて本発明に係る実施形態について説明するに、先ず、理解を容易にするために、板状のワークをＶ字形状に折曲げ加工する場合について説明する。

図１に示すように、板状のワークＷをＶ字形状に折曲げるために使用されるダイのダイ本体１は、Ｖ字形状の加工溝（Ｖ溝）３を備えており、この加工溝３における両側の傾斜平面（傾斜面）５とダイ本体１の上面７との交差部が肩部９である。この肩部９は微小半径Ｒ１（例えば０．８mm）でもって円弧状の曲面に形成してある。そして、前記両傾斜面５の交差部であるＶ溝３の底部には、小さな凹部を設けることもある。

前記ダイ本体１の加工溝３に対して係合自在なパンチ１１は前記加工溝３の傾斜面５と平行な傾斜面（傾斜平面）１３を先端側に備えた構成であって、パンチ１１の先端部の角度（先端角）θは、ダイ本体１におけるＶ溝（加工溝）３の角度と等しく形成してある。そして、パンチ１１の先端部は小さな半径Ｒ２でもって円弧状の曲面に形成してある。上記パンチ１１の幅寸法は、前記ダイ本体１における加工溝３の上面におけるＶ幅すなわち前記肩部９の間隔寸法に等しく形成してある。

上記構成において、ダイ本体１の上面７にワークＷを載置し、パンチ１１の先端部でもってワークＷをダイ本体１の加工溝３内へ押圧すると、図１に示すように、ワークＷは、ダイ本体１の肩部９に支持された状態でもって折曲げ加工されるものである。そして、前記パンチ１１による加圧（押圧）が進行すると、パンチ１１とダイ本体１との間において、ワークＷは、図２に示すごとき挙動（現象）を呈するものである。

すなわち、図２（Ａ）の状態は、ワークＷの支点がダイ本体１における肩部９から加工溝３の傾斜面５に移り、かつワークＷと傾斜面５との接触位置ＷＰより上方位置において、ワークＷがパンチ１１の傾斜面１３に接触（当接）した状態にある。この図２（Ａ）に示す状態においては、ワークＷの折曲げ角度は、ダイ本体１における加工溝３，パンチ１１の先端角θより小さな角度である。

その後、パンチ１１の押圧がさらに進行すると、ワークＷと傾斜面５との接触位置ＷＰは次第に下側（Ｖ溝の底部側）へ移動すると共に、ワークＷの上部側は、図２（Ｂ）に示すように曲げ戻され、図２（Ｃ）に示すように、ダイ本体１における傾斜面５の上部付近に再び接触する。そして、最終的には、ダイ本体１の傾斜面５とパンチ１１の傾斜面１３との間に強力に挟圧されてコイニングが行われるものである。この際、パンチ１１とワークＷとの間に微細な空隙ＷＡが存在すると、曲げ角度の不安定要素となるので、上記空隙ＷＡをなくするように、極めて大きな加圧力を必要とするものである。

ワークＷの折曲げ加工を開始したときからのワークＷの角度変化と加圧力との関係を示すと、よく知られているように、図３に示すようになる。なお、前述したワークＷの挙動やワークの曲げ角度と加圧力との関係は、ワークの材質，板厚，パンチ及びダイの形状，寸法によって異なるが、一般的には前述したごとき現象を生じるものである。図３において、Ａ領域はエアベンディング領域であり、Ｂはボトミング領域であり、Ｃはコイニング領域である。

そして、ワークＷの曲げ角度が曲げ角度９０°（ダイにおけるＶ溝，パンチ先端角の角度が９０°の場合である）より小さくなって再び９０°に戻るＤ領域は、前記図２（Ａ）〜（Ｃ）の過程に相当する領域である。すなわちオーバーベンド領域である。

前述のごとく、ワークＷにコイニングを行なうことにより、ワークＷがパンチ１１の先端アールＲ２になじんだ部分０−Ｗ１の部分は、曲げ半径を大きくするように、すなわち開くようにスプリングバック（正のスプリングバック）する部分であり、Ｗ１−Ｗ２の部分は、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、曲げ戻された部分であり、ワークＷを閉じるようにスプリングバック（負のスプリングバック）する。そして、Ｗ２−Ｗ３の部分は、図２（Ｃ）において加圧されることによりパンチ１１の傾斜面１３へ接触するように変形される部分であって、正のスプリングバックとなる。

前記０−Ｗ１，Ｗ１−Ｗ２，Ｗ２−Ｗ３の各領域でのスプリングバックの和が零となればスプリングバック零になり、正のスプリングバックが優勢である場合には、パンチ１１とダイ本体１による加圧力を除去すると、ワークＷは角度が大きくなるようにスプリングバックを生じ、逆に負のスプリングバックが優勢な場合には、加圧力を除去すると、ワークＷは角度を小さくするように変形する（スプリングゴー，スプリングイン）ものである。

既に理解さるように、ダイ本体１におけるＶ溝３の傾斜面５とパンチ１１の傾斜面１３によってワークＷを挟圧してボトミング、コイニング等を行うとき、前記傾斜面５，１３の全面でもってワークＷを加圧するものであるから、比較的広い傾斜面５，１３の全面にボトミング又はコイニングに必要な加圧力を付与するには、大出力の加圧装置が必要であると共に、折曲げ加工機（プレスブレーキ）のフレームの剛性を、ボトミング、コイニングに対応可能なように大きくする必要がある。

すなわち、ワークＷをコイニングによって折曲げ加工する場合には、コイニング時の大荷重に対応し得るように、折曲げ加工機のフレームを高剛性に予め構成する必要があり、高価なものとなる。そこで、エアベンディングやボトミングによりワークＷの折曲げ加工を行う折曲げ加工機においても、フレームの剛性をそのままにしてコイニングによりワークＷの折曲げ加工を行い得ることが望まれていた。

また、前記説明より理解されるように、ワークＷの折曲げ加工を行うとき、折曲げ目標角度（例えば９０°）よりも折曲げ角度が小さくなる領域、すなわち前記オーバーベンド領域（Ｄ領域）が存在しない場合、例えばエアベンディング領域Ａの場合には、負のスプリングバックは存在せず、正のスプリングバックとなる。したがって、この場合には、スプリングバックを見込んで、ワークＷを折曲げ目標角度よりも小さく折曲げる必要がある。よって、折曲げ目標角度が、例えば９０°の場合には、ダイ１のＶ溝３の角度及びパンチ１１の先端角θを、予め目標角度より小さく（例えば８８°）設定しておく必要があるものである。

ボトミングの場合には、目標角度（例えば９０°）を経て折曲げたオーバーベンド領域Ｄにおいて加圧力を解放するものである。したがって、ボトミングの場合には、正負のスプリングバックが存在することとなり、スプリングバック量が小さくなり、エアベンディングの場合に比較して、より高精度の曲げ加工を行うことができる。しかし、ボトミングの場合には、パンチ１１とワークＷとの間に、前述した微細な空隙ＷＡが存在するものである。よって曲げ角度の不安定要素が存在することとなり、精度の良い折曲げ加工を安定的に行うことが難しいものである。

コイニング加工は、目標角度（例えば９０°）を経てオーバーベンドが行われた後、オーバーベンドの曲げ戻しを行って、ダイ１における傾斜面５とパンチ１１の傾斜面１３との間にワークＷを極めて強力に挟圧して、ワークＷにダイ１におけるＶ溝３の傾斜面５及びパンチ１１の傾斜面１３を転写するものである。したがって、ダイ１のＶ溝３及びパンチ１１の先端角θを予め目標角度に設定しておくことにより、ワークＷを目標角度に精確に折曲げ加工することができるものである。

ここで、コイニング加工を行うとき、前記オーバーベンド量が大きいと、このオーバーベンドの曲げ戻しに必要なエネルギーが大きくなり、ワークＷの折曲げ加工時の加圧力を大きくする必要がある。換言すれば、前記オーバーベンド量が小さくなれば、曲げ戻し量が小さくなり、コイニング加工時の加圧力をより小さく抑制できることになる。

そこで、ダイ１のＶ溝３の角度及びパンチ１１の先端角θを、ワークＷの曲げ目標角度に予め形成してワークＷのコイニング加工を行うに当り、前記パンチ１１の先端Ｒ（Ｒ２）を特定の半径にすることにより、前記オーバーベンド量を小さくでき、コイニング加工時の加圧力をより小さくできることを見い出した。

すなわち、図５（Ａ）に示すように、ダイ１におけるＶ溝３の角度θ及びパンチ１１の先端角θを、ワークＷの折曲げ加工を行おうとする折曲げ目標角度（例えば９０°）に予め形成し、このパンチ１１，ダイ１によってワークＷの折曲げ加工を行うと、ワークＷは、初期においてはエアベンディングによって折曲げ加工され、オーバーベンド領域へ移動するときに、折曲げ目標角度（図３のＢ位置）に折曲げられる。そして、その後に上記折曲げ目標角度より小さな角度に折曲げられる（オーバーベンド、図２（Ａ）参照）。

上述のようなオーバーベンドの状態においては、ワークＷの折曲げ部の半径は、パンチ１１の先端Ｒ（Ｒ２）より大きな半径であり、かつワークＷの一部分は、パンチ１１における傾斜面１３の上部付近に当接（接触）した状態にある。この状態において、パンチ１１をダイ１のＶ溝３内へ相対的に押圧すると、ワークＷの上部側が外側へ曲げ戻されるものである。

ここで、パンチ１１の先端Ｒをより小さな半径にすると、すなわち図５（Ａ）に破線で示すように、微小半径にすると、破線で示した傾斜面１３ＡとワークＷは離れた状態にあり、さらにワークＷを小さな角度に折曲げることができることになる。そして、図５（Ｂ）に示すように、ワークＷの一部がパンチ１１の傾斜面１３Ａに当接したときにオーバーベンドが最大となる。

上記説明より理解されるように、ワークＷのオーバーベンド量は、ワークＷをエアーベンドによって折曲げたときにおけるワークＷの内側の半径（内径，内Ｒ）とパンチ１１の先端Ｒ（Ｒ２）との差が大きいほど大きくなる。換言すれば、ワークＷのエアーベンド時の内Ｒとパンチ１１の先端Ｒとの差が小さいとオーバーベンド量が小さくなる。

そこで、ワークＷのエアーベンド時の内Ｒとパンチ１１の先端Ｒとを等しい径にすると、オーバーベンド量は零になることになる。この場合、前述した負のスプリングバックを生じなくなるので、前記内Ｒと先端Ｒとを等しくすることは望ましいものではない。したがって、オーバーベンド量を小さく抑制するには、ダイ１の加工溝３の角度及びパンチ１１の先端角が共にワークの折曲げ目標角度に形成してある条件において、ワークＷのエアーベンドを行い、ワークＷが最初に折曲げ目標角度に折曲げられたときにおけるワークＷの内Ｒよりも、パンチ１１の先端Ｒを僅かに小さな半径に形成すればよいものである。

上記構成とすることにより、ワークＷのオーバーベンド量は、例えば図６に破線Ｌ２で示すように、通常の一般的なコイニング加工時（Ｌ１）よりもオーバーベンド量を小さくすることができ、曲げ戻し量が小さくなるので、コイニング加工時の加圧力を小さくすることができるものである。

ところで、コイニング加工を行うためのパンチ１１の先端Ｒ（Ｒ２）は、一般的には０．２ｍｍ程度であるが、０．８ｍｍ程度とすることが望ましい。すなわち、曲げ加工を行なおうとするワークＷの板質，板厚及び折曲げ目標角度にもよるが、実験によると、パンチ１１の先端Ｒが０．８ｍｍ程度（０．７ｍｍ〜０．９ｍｍ）であることにより、各種の材質，板厚及び折曲げ目標角度に対してオーバーベンド量をほぼ一定の範囲内に保持できるものである。特にＳＰＣＣの板厚１ｍｍのときに顕著な効果を有する。

パンチ１１の先端Ｒが０．８ｍｍ程度以下になると、オーバーベンド量が大きくなる傾向が強く、また０．８ｍｍ程度以上になると、場合によってはオーバーベンドを生じなくなるとがある。したがって、パンチ１１の先端Ｒは０．８ｍｍ程度が望ましいものである。

パンチとダイによるワークの折曲げ加工を行う場合の作用説明図である。パンチとダイによるワークの折曲げ加工時におけるワークの挙動を示す説明図である。パンチとダイによるワークの折曲げ加工時における曲げ角度と加圧力との関係を示す説明図である。ワークのスプリングバック，スプリングインの説明図である。本発明の実施形態に係るパンチ，ダイの説明図である。パンチとダイによるワークの折曲げ加工時における曲げ角度と加圧力との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ダイ本体
３Ｖ溝
５，１３傾斜面（傾斜平面）
１１パンチ

Claims

予め目標角度に形成したＶ字形状の加工溝を備えたダイと、上記加工溝に係合自在なパンチとによって板状のワークをＶ字形状に折曲げ加工する加工方法であって、前記加工溝の傾斜面と前記パンチの傾斜面との間においてワークを挟圧するとき、前記ワークの折曲げ目標角度より僅かにオーバベンドした後、前記加工溝の傾斜面と前記パンチの傾斜面との間に前記ワークを挟圧して折曲げ目標角度に折曲げることを特徴とする折曲げ加工方法。
Ｖ字形状の加工溝を備えたダイと、上記加工溝に係合自在なパンチとを備えた折曲げ金型であって、前記加工溝の角度及び前記パンチの先端角は、板状のワークの折曲げ目標角度に形成してあり、かつ前記パンチの先端Ｒは、前記ダイとパンチとによってワークの折曲げ加工を開始してワークの折曲げ角度が最初に折曲げ目標角度になったときにおける前記ワークの内Ｒよりも僅かに小さな半径に形成してあることを特徴とする折曲げ金型。
請求項２に記載の曲げ金型において、前記パンチの先端Ｒは０．８ｍｍ程度であることを特徴とする曲げ金型。