JPH09314250A - せん断穴あけ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の慣用抜きでは得られない平滑な加工面を
得ることができると共に、強加工材や高強度材を打ち抜
く場合でも割れが発生しないせん断加工方法を提供す
る。 【解決手段】被加工材であるワ−クを、径の差が小さい
ダイスとパンチとを使用して半抜きする第１工程と、該
半抜きしたワ−クを前記ダイスより径の大きなダイスを
使用して打ち抜く第２工程との二工程で打ち抜いて、割
れの発生を防止し、平滑な加工面を得ることができるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車の
ホイ−ルのデイスクの穴あけ加工のような金属製ワ−ク
のせん断穴あけ加工方法に係り、詳記すれば、ワ−クに
割れの生じるのを防止し、しかも平滑な加工面が得られ
る金属製ワ−クのせん断穴あけ加工方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】平面若しくは曲面を持ったワ−クを、ダ
イスとパンチとを使用して種々の形に打ち抜くせん断加
工法は、従来から汎用されている。このせん断加工法と
しては、ダイスとの間に正のクリアランスを持ったパン
チによる１工程での打ち抜き（以下、これを慣用抜きと
呼ぶ）、シエ−ビング、仕上げ抜き及びフアインブランキ
ング等が、一般に広く使用されている。また、それほど
多く使用されてはいないが、対向ダイス法及び上下抜き
（平押し法）等も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】慣用抜きは、せん断面
の性状が、図６に示すように、むしれたような形状で荒
れるので、平滑な加工面を得る目的には不適であるほ
か、強加工材や高強度材（いわゆるハンテン材）を打ち
抜くと、図７に示すように、ワ−ク１打ち抜き面の板厚
の中心部に、ワ−ク１表面と平行な割れ２が発生する問
題があった。

【０００４】シエビング法は、比較的薄板に限られる。
仕上げ抜きは、慣用抜きの場合よりも加工面精度は良く
なるが、強加工材や高強度材を打ち抜く場合は、同様に
割れが発生するほか、ワ−クのだれ、湾曲は大きくな
る。

【０００５】フアインブランキング法は、慣用抜きに比
べ加工面精度はかなり良好であるが、強加工材や高強度
材を打ち抜く場合は、同様に割れが発生する。そればか
りか、ワ−クを突起物で板押えするため、状況によって
は製品側に傷が付く場合が生じる。対向ダイス法は、フ
アインブランキング法と同じような欠点がある。

【０００６】上下抜きは、ワ−クが薄板の場合は加工面
がかなり良好となるが、板厚が厚くなると、加工面は慣
用抜きの場合よりも悪化する。更に、上記従来のせん断
穴あけ加工方法は、いずれも騒音が発生し、作業環境を
悪化させる問題があった。従って、従来のせん断加工方
法は、いずれも未だ十分満足すべきものではない。

【０００７】この発明は、上記従来の問題点を解消し、
従来の慣用抜きでは得られない平滑な加工面を得ること
ができるほか、強加工材や高強度材を打ち抜く場合でも
割れが発生しないと共に、騒音の発生を減少させること
ができるせん断穴あけ加工方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的に沿う本発明の
構成は、被加工材であるワ−クを、径の差が小さいダイ
スとパンチとを使用して半抜きする第１工程と、該半抜
きしたワ−クを前記ダイスより径の大きなダイスを使用
して、前記と同一方向から前記パンチまたはワ−クに当
接する端面の大きさが前記パンチと同じパンチを使用し
て打ち抜く第２工程とを具備することを特徴とする。

【０００９】本発明でダイスとパンチとの径の差が小さ
いということは、径の差が正負のいずれであっても良い
が、その絶対値が、従来の正のクリアランスの絶対値よ
りも小さいことを意味するものである。

【００１０】本発明では、第１工程と第２工程の二工程
で打ち抜くことを特徴としている。第１工程では、径の
差が小さいダイスとパンチとを使用しているので、抜き
カス側と製品側とは、互いに圧縮の力を受けながら変形
するから、半抜き状態での分離された部分の加工面は、
鏡面状態となり、極めて良好となる。

【００１１】第２工程では、通常の慣用抜きと同じよう
に、ダイス径を大きくしているので、パンチとダイスと
の間には、過度の負荷が発生することなく、また加工面
に断差を生ずることなく、抜きカスと製品とは互いに圧
縮の力を受けながら変形して打ち抜かれる。この第２工
程での加工面精度は、第１工程におけるような鏡面では
ないが、いわゆる従来の慣用抜きと比べて、遥かに平滑
度の優れた加工面が得られる。

【００１２】径の差が小さいダイスとパンチとを使用し
て、一工程で打ち抜いた場合は、ダイスとパンチとの負
荷が大きくなり、これらの寿命を短くすると共に、製品
に変形が生じる恐れがある。そのため、本発明では、第
１工程と第２工程の二工程で打ち抜いている。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、本発明方法の第１工程を示す
ものであり、ダイス３上に載置した被加工材のワ−ク１
に、上方から通常の方法により、パンチ４をプレスで下
降させてワ−ク１を強圧し、半抜きとした状態を示す。

【００１４】パンチ４下端外周部は、図２に示すよう
に、１５°以下のテ−パ−（θ）が付されている。この
ようにテ−パ−を付することによって、せん断加工を行
う過程で、製品側と抜きカス若しくはパンチとの間で、
圧縮応力が強く作用することとなるから、加工面での割
れを防止し、加工面の性状が優れたものとなる。

【００１５】このテ−パ−（θ）があまり大きくなる
と、穴加工部のテ−パ−が大きくなり過ぎて規格に外れ
ることと、パンチの負荷が大きくなり過ぎてパンチ寿命
の低下をもたらすことから、１５°を越えないようにす
るのが良い。このテ−パ−の大きさは、ワ−クの材質及
び板厚に応じて適宜選択すれば良い。また、テ−パ−を
付さなくとも、θ＝０の状態であれば、径の差の絶対値
が小さいダイスとパンチとを使用することによって、圧
縮応力が作用するので差し支えない。

【００１６】ダイス３とパンチ４との径の差、即ち、パ
ンチ４先端とダイス３との間のクリアランスは、ワ−ク
１の板厚の−１０％〜＋５％とするのが良い。尚、クリ
アランスが−（マイナス）ということは、ダイスの内径
よりもパンチの外径が大きいことであり、逆に＋（プラ
ス）ということは、ダイスの内径がパンチの外径より大
きいことである。

【００１７】上記クリアランスが、＋５％よりも大きく
なると、加工面は荒れてくるし、逆に−１０％よりも小
さくなる（即ちパンチ径が大きくなる）と、加工面性状
は優れたものとなるが、パンチに対する負荷が大きくな
り、パンチ寿命を低下させるほか、製品を歪ませること
になる。

【００１８】半抜きの程度（加工量）は、ワ−ク１の材
質や板厚によって変化するが、板厚の２５％〜８０％と
するのが良い。加工量が、２５％より少ないと、第２工
程での加工面性状が悪化し、逆に８０％より多いと、パ
ンチに対する負荷が大きくなり、パンチ寿命の低下をも
たらす。

【００１９】ワ−クの板厚中心部に、不純物が偏析して
いる場合や強化工を受けている場合などには、加工量は
少なくとも４０％以上、好ましくは５０％以上とするの
がよい。このようにすることによって、上記場合でも中
心部での割れを効果的に防止することができると共に、
良好な加工面を得ることができる。

【００２０】第２工程では、図３に示すように、パンチ
４は第１工程のものをそのまま使用し、ダイスの内径を
第１工程のものより大きく、即ち通常の慣用抜きと同じ
ようにして打ち抜く。この第２工程のダイス３は、パン
チ４とダイス３とのクリアランスが、第２工程でこれか
ら更に打ち抜くべき板厚の＋４〜＋３５％となるように
選択するのが良い。この第２工程に於いては、パンチ４
は、図４に示すように、先端径が第１工程のパンチ４と
同じで、形状はストレ−トな（θ＝０）パンチ４′を使
用しても良い。

【００２１】図３及び図４に示すような第２工程に於い
て、第１工程で半抜きされたパンチ穴に、パンチを正確
に打ち込むには、ワ−ク１の位置決めを正確に行う必要
がある。そのためには、例えば自動車用ホイ−ルのデイ
スクの飾り穴加工を行う場合は、位置決めとしてボルト
穴を活用すれば良い。他のワ−クの場合には、例えばワ
−クに印を付する等のワ−クに応じた適当な方法で位置
決めすれば良い。また、第１工程で打ち込んだパンチを
そのままにしておいて、ダイスを第１工程のものより大
きなものに変えることによって位置決めすることもでき
る。

【００２２】図１の第１工程に於いて、ダイス側の切り
口部分に亀裂が発生する場合は、ダイスの切り口に丸み
若しくは面取りを付することによって、この亀裂の発生
を効果的に防止することができる。

【００２３】次に、上記本発明の方法によって、せん断
加工した例を示す。５０キロ級加工用鋼板の冷延材で板
厚９ｍｍ（１４ｍｍの熱延材を９ｍｍに冷間圧延した）
のワ−クを使用し、図１に示すようにして、第１工程で
の加工量６０％とし、ついで図４に示すようにして、穴
径φ６０．０ｍｍに打ち抜いた。その結果のせん断面を
図５に示す。尚、比較のため、上記と同一のワ−クを使
用し、従来の慣用抜きで上記と同一の穴径に打ち抜き、
その結果のせん断面を図６に示した。

【００２４】本発明の方法によれば、図５に示すよう
に、第１工程で分離された部分の加工面５は、鏡面状態
となり、極めて優れた加工面となる。これは、第１工程
では、抜きカス側と製品側とは、互いに圧縮の力を受け
ながら変形しているためである。

【００２５】第２工程でのせん断面６は、第１工程にお
けるような鏡面ではないが、図６に示す従来の慣用抜き
と比べて、遥かに平滑度の優れた加工面が得られる。こ
れに対し、従来の慣用抜きによるせん断面７は、むしれ
たような性状となっており、極めて荒れている。

【００２６】次に、本発明の同一方向２工程抜きによる
せん断加工時の音の発生する強さと、従来の慣用抜きに
よる音の発生する強さとの比較試験を行った。尚、本発
明の場合は、第１工程の板厚の５０％だけパンチをワ−
クの板に食い込ませる工程で測定した。

【００２７】試験は、せん断加工装置から７０ｃｍの距
離に、マイクロフオンをセットし、発生する音圧（ｍ
Ｖ）を測定することにより行った。結果を、図８に示
す。図８中、▲は本発明方法であり、●は従来の慣用抜
きである。図８の結果から明らかなように、本発明方法
は、従来の慣用抜きと比べて、発生する音圧を１／３程
度に減少させることができる。

【００２８】本発明方法は、１ｍｍ以下の薄板から２０
ｍｍ以上の厚板に対しても適用することができ、ワ−ク
の厚さは特に限定されない。また、ワ−クの材質は、鉄
鋼材だけでなく、各種金属や合金に対しても適用可能で
ある。ワ−クの形状についても、平板だけでなく曲面に
対しても適用することができる。

【００２９】更に、第１工程及び第２工程でのクリアラ
ンス、パンチ及びダイスの形状並びに第１工程での加工
量（打ち抜き量）等は、ワ−クの材質や板厚等に応じて
適切な値を選択すれば良い。本発明方法は、自動車のホ
イ−ルのデイスクのハブ穴，ボルト穴及び飾り穴の穴あ
け加工に適用できるだけでなく、あらゆる金属及び合金
の穴加工部品に対して適用することができる。また、打
ち抜く穴の形状は、円形、楕円形等、従来の慣用抜きで
打ち抜く形状には、全て打ち抜くことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、従来の慣用抜きでは全
く得られない極めて加工面精度が高く、平滑度の高い美
麗な加工面が得られるほか、従来の慣用抜きの場合に生
じたワ−ク表面と平行な割れも回避することができると
共に、騒音の発生を著しく減少させ、作業環境を向上さ
せることができる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１工程を示す断面図である。

【図２】図１のＡ部の拡大図である。

【図３】本発明の第２工程を示す断面図である。

【図４】本発明の第２工程の他の例を示す断面図であ
る。

【図５】本発明方法によって穴あけ加工したせん断面を
示す斜視図である。

【図６】従来法によって穴あけ加工したせん断面を示す
斜視図である。

【図７】従来法によって穴あけ加工したせん断面を示す
斜視図である。

【図８】本発明方法と従来の慣用抜きとの発生する音圧
を比較測定した図である。

【符号の説明】

１ ワ−ク ３ ダイス ４，４′ パンチ ５ 第１工程でのせん断面 ６ 第２工程でのせん断面 ７ 従来法によるせん断面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工材であるワ−クを、径の差が小さい
   ダイスとパンチとを使用して半抜きする第１工程と、該
   半抜きしたワ−クを前記ダイスより径の大きなダイスを
   使用して、前記と同一方向から前記パンチまたはワ−ク
   に当接する端面の大きさが前記パンチと同じパンチを使
   用して打ち抜く第２工程と、を具備することを特徴とす
   る金属製ワ−クのせん断穴あけ加工方法。
2. 【請求項２】前記第１工程のパンチの先端径とダイスと
   のクリアランスは、前記第１工程のダイスの径に対し、
   前記ワ−クの厚さの−１０％〜＋５％である請求項１に
   記載の加工方法。
3. 【請求項３】前記半抜きは、前記ワ−クの厚さの２５〜
   ８０％の打ち抜きである請求項１または２に記載の加工
   方法。
4. 【請求項４】前記半抜きは、前記ワ−クの厚さの４０％
   〜８０％である請求項２に記載の加工方法。
5. 【請求項５】前記半抜きに使用したパンチは、先端外周
   面を、先細のテ−パ−に形成してなる請求項３または４
   に記載の加工方法。
6. 【請求項６】前記テ−パ−を、前記パンチの長さ方向に
   対して１５°以下に形成してなる請求項５に記載の加工
   方法。
7. 【請求項７】前記ダイスの切り口に、丸み若しくは面取
   りを付してなる請求項６に記載の加工方法。
8. 【請求項８】前記第２工程のダイスは、パンチとのクリ
   アランスが、第２工程でこれから更に打ち抜くべき板厚
   の＋４〜＋３５％となる大きさである請求項６に記載の
   加工方法。