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成形加工とは【工作機械の加工方法＃2】
工作機械とは、金属や木材、石材などを目的の形状に加工するための機械を指します。工作機械といってもその加工方法は様々であり、自社の目的にあった加工を行うことのできる機械を選ぶ必要があります。
今回は、工作機械で実現する加工方法の中でも「成形加工」についてご紹介します。
成形加工
成形加工とは、金属や樹脂などの材料を型にいれて外から強い圧力を加えたり、熱を加えたりする加工方法のことです。
型を使用する方法は大量生産ができる為、一定の品質を保つことができるのが特徴です。一方で型を作る際にコストがかかり、型を変更することが難しく形状によっては加工できないこともあります。
型を使用する方法は曲げるために使用する方法や、溶かした金属やプラスチックを流し込む方法、型を押し付けて変形させる方法など様々です。本項では成形加工と呼ばれる主な5つの加工方法をご紹介します。
板金加工
板金加工とは、材料(金属の板)を金型を使って、穴をあけたり、切ったり、曲げたり、くっつけたりする加工のことです。
－一般的に1.切断・穴開け加工→2.曲げ加工→3.溶接の順番で行われます。
切断・穴開け加工(せん断加工)
板金加工の中で一番最初の加工方法で、はさみで紙を切るイメージに近く、金型で板材を上下にずらして分離させます。
上型はパンチ、下型はダイと呼ばれる一組の金型で加工を行います。
せん断加工の中にも板材を切断・形を打ち抜く・一部を切り落とす・分離する・切り込みを入れる・穴を空ける方法があり用途によって使い分けることができます。
曲げ加工
金型を使い、板材を目的の形状や寸法に折り曲げる加工方法です。
せん断加工と同様パンチとダイを使用し、上型のパンチと下型のダイの間に材料を入れパンチを降ろすことによりダイの形に変形させます。
曲げ加工は主にバーシャルベンディング・ボトミングベント・コイニングの3種類あります。
■バーシャルベンディング：パンチを降ろすのを途中で止め、自由に角度が調節できるため自由曲げとも呼ばれる
■ボトミングベント：パンチを底まで押し込む、バーシャルベンディングより高精度にコイニングより小さな圧力で加工できる
■コイニング：パンチを大きい圧力で曲げるため高い精度が得られる、その反面大きい圧力に対応した設備を必須とするなど条件が厳しい
溶接
2つ以上の材料を接合する方法です。
主な加工方法は溶融法(母材と溶加材を溶かして接合する)、圧接法(接合面を加熱し圧力を加えることによって接合する)、ろう接法(母材よりも融点が低い溶加材を溶かし接合する)の3種類です。
鋳造
鋳型と呼ばれる型に、溶かした金属を流し込む方法で、同じものをつくることができるため大量生産に向いています。
鋳型の大きさや種類は幅広く様々な形を作ることができ、さらに溶かせる金属であれば基本的に加工できるため幅広く自由度は高いです。
鍛造
金属の塊を叩いたり、圧力を加えたりすることで形状を変える方法です。
鋳造と方法はにていますが、鍛造は圧力を加え成形するため空隙が少なくなり強度が強くなります。
その反面高度で専門的な設備を必要とするためコストがかかり、大型な部品製造に向かない特徴があります。
射出成形
溶かした樹脂やプラスチックを目的の形状をした金型に流し込み形を作る方法で、金型の形がきれいであれば、製品の表面もきれいに仕上がるので仕上げの工程が必要ありません。
また、小さいものから大きいものまで様々な大きさや形のものを作ることができます。
圧延
2本のローラーの間に材料となる金属の板を通し、目的の厚さまで成形する方法で、高い圧力をかけ延ばすため材料の厚さが均一となり、大量生産することができます。
厚さを均一にできる反面、加工時と加工後の温度変化が大きいため寸法精度はあまりよくありません。
今回のまとめ
この記事では前回に引き続き工作機械の加工方法の一つ「成形加工」についてご説明しました。
成形加工は、主に型を使って加工するため大量生産できることが特徴です。しかし型を作る際にコストがかかってしまうことがデメリットです。
今回ご紹介したものだけでなくほかにも多くの加工方法があり、材料からいらない部分を取り除く除去加工、材料同士を積層させる付加製造などがあります。
目的にあった加工方法を探し、選定することが重要となります。
次回は、「付加製造」についてご紹介します。
除去加工について→除去加工とは【工作機械の加工方法＃1】
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営業業務部 横山