プレスブレーキ工具選定のルール

May 20, 2023

図1工具は成形部品の精度に劇的な影響を与えます。

多くの人はプレス ブレーキ ツールを金属成形における小さな付属品だと考えていますが、実際はその逆です。 プレス ブレーキは自己安定機能を備えた多軸の高精度機械に進化しましたが、曲げ加工中に実際に部品に接触するのはツーリングだけです (「図1）。

RFA、New Standard、ヨーロッパ、およびアメリカの標準ツールの間の境界線は曖昧になっています。 高性能の曲げ加工に必要な多くの機能が、さまざまなタイプの工具すべてに移行されています。 選択したツールとクランプのスタイルに関係なく、少なくともいくつかの最小要件を満たしていることを確認してください。

高精度。工具は 0.0004 インチの範囲内の公差で製造する必要があります。 これは、セットアップ中にシミングやその他の微調整を行わずにパーツの精度を達成するために重要です。

セグメント化されたセクション。これらを使用すると、いくつかのプレカット片からさまざまな長さを構築できます。 小さな破片はより安全であり、扱いも簡単です。

自己保持型の取り付け。ラムを上げた状態でツールをロードできるはずです。 工具保持システムは、クランプ圧力がかかるまで複数の部品を所定の位置に保持する必要があります (「図2）。

セルフシート。 クランプ圧力が加えられると、パンチが機械的に所定の位置に引き上げられます。 これにより、セットアップ中にパンチをダイに底から入れる必要がなくなります。

フロントローディング。マシンの前面からツールをインストールできる必要があります。 これにより、プレス ブレーキの端からツールをスライドさせる時間を費やす必要がなくなるため、セットアップ時間が短縮されます。 ほとんどの場合、フロントローディングにより、フォークリフトや天井クレーンも必要なくなります。

標準サイズ。共通の高さのツールを使用すると、ジョブを変更する際の機械調整の必要性を軽減できます。 フロントサポートアーム、バックゲージの高さ、安全装置はすべて共通の位置にあります。 また、ツールは同じ高さに作られているため、既製の部品を追加して、既存のツールと確実に一致させることができます。

高品質のプレス ブレーキ ツールの多くはメートル規格に基づいて製造されています。 したがって、公称サイズは 0.250 インチです。 V 開口部は実際には 6 mm、つまり 0.236 インチです。さらに、シート メタルの曲げ部分はわずかに楕円形のコーナー半径を持っているため、正確に測定するには近づくだけで済みます。 わかりやすくするために、この記事ではインチ単位の寸法を四捨五入しています。

以下の説明はエアベンディングに焦点を当てていますが、それには十分な理由があります。 トレンドは、ボトミングやコイニングを放棄し、可能な限りエアベンディングを採用することです。 ただし、すべての部品が従来のエアベンディング技術を使用して製造できるわけではないことに注意してください。

図2クランプ機構が開いている間、工具は所定の位置に保持されます。

業界全体のオペレーターは、まったく異なるツールを使用して、類似または同一の品質の部品を製造しています。 多くのオペレータは、正しい工具にアクセスできないため、不適切な工具を使用して許容可能な部品を製造しています。 彼らはそれを機能させます。 しかし、「機能させる」ことは効率的でも再現性もなく、ワークフローを著しく妨げる可能性があります。 工具選択のベスト プラクティスには、本当にシンプルな 1 つの目標が必要です。それは、可能な限り最小限の時間で最高品質の部品を実現することです。

メンテナンス工場では、カスタム製造業者とは異なるプレス ブレーキ ツールが必要であり、使用することもあります。 したがって、具体的な内容に入る前に、ニーズと予算の制約を特定してください。

たとえば、セットアップ時間を短縮するために追加のツールが必要になる場合があります。 無駄のない製造原則に従い、プレス ブレーキごとに個別の工具ライブラリを持つ利点を認識しているため、機械に保管されている重複した工具セットに積極的に投資する可能性があります。 適切な工具を探して工具小屋やその他の場所へ行ったり来たりする貴重なセットアップ時間を無駄にすることはありません。 ここでの追加の利点は、ツールは目的のマシンに留まる傾向があるため、マシン間のツール スタイルの互換性が不要になることです (「図3）。

各ブレーキの専用ツールベッドを拡張するために追加の重複ツールを購入する必要がある場合、それらの選択は比較的簡単です。 これらのツールは、プレス ブレーキ内にない場合でも、便利な場所にあることがよくあります。 磨耗が最も多い工具、つまり作業面が光沢のある明るい工具を探してください。 ツールの本体もきれいで明るいものになるでしょう。 ラックの底にある錆びて汚れたツールは候補ではない可能性があります。

費用対効果を最大限に高めるには、工場で形成される金属の厚さの全範囲をカバーできる最小限の数の下型を選択してください。 専門知識がほとんどなく、予期せぬ用途があり、予算が限られているショップは、8×2 ルールを使用して下側のダイを選択してみてください。

まず、曲げたい金属の厚さの範囲を決定します。 たとえば、厚さ 0.030 インチから 0.250 インチの材料を曲げる必要がある場合があります。

次に、最も薄い金属を 8 倍して、必要な最小の V ダイを評価します。この場合、0.030 インチです。 材料には最小のダイが必要となるため、0.030 × 8 = 0.24 となり、0.25 に切り上げられます。

3 番目に、最も厚い金属を 8 倍することで必要な最大の V ダイを評価します。この場合、0.250 インチの最も厚い材料には最大のダイが必要になります: 0.250 × 8 = 2。

これで、必要な最小のダイと最大のダイ (0.25 インチと 2 インチ) が決まりました。その間に必要なものを埋めるには、最小の V ダイから始めて、そのサイズを 2 倍にします。 この場合、0.5 インチになります。 ダイス (0.25 × 2 = 0.5)。 次に、0.5インチを2倍にします。 これにより、0.030 ～ 0.250 インチを曲げるために、少なくとも 4 つの異なる V ダイ開口部が得られます。 材質: 0.25、0.5、1.0、2.0 インチ。

また、材料の厚さを使用して、上部パンチの最小数を決定します。 0.187 インチ以下の材料の場合は、0.04 インチの鋭角オフセット ナイフ パンチを使用できます。 半径。 鋭角により 90 度を超えて曲げることができ、オフセットにより J 形状を形成することができます。 厚さ 0.187 ～ 0.5 インチの材料を成形するときに大きな力に対処するには、約 0.120 インチのストレート パンチを検討してください。 半径。

図3各マシンのツールベッドにより、セットアップ時間を節約できます。

より厚く高張力の材料を使用するアプリケーションなど、一部のアプリケーションでは、一般的な業界の曲げ標準を使用すると、ワークピースにしわが寄ったり、亀裂が入ったり、さらには 2 つに割れたりする傾向があることに注意してください。 それは物理学に帰着します。 パンチの先端が狭いと、曲げ線により多くの力がかかります。 これを狭い V ダイ開口部と組み合わせると、力はさらに上昇します。 困難な用途の場合、特に材料の厚さが 0.5 インチを超える場合は、推奨されるパンチ先端半径について材料の供給者に相談するのが最善です。

完璧な世界では、いわゆる 8 の法則を使用して V ダイの開口部を選択できるはずです。 つまり、V ダイの開口部は材料の厚さの 8 倍でなければなりません。 これを決定するには、材料の厚さを 8 倍し、利用可能な最も近いダイを選択します。 したがって、厚さ 0.060 インチの材料がある場合、0.5 インチのダイが必要になります (0.060 × 8 = 0.48、0.50 インチが最も近いダイ幅です)。 0.125インチ用材料の場合、1 インチが必要です。 ダイス (0.125 × 8 = 1)。 この比率により最高の角度パフォーマンスが得られるため、多くの人がこれを V ダイ選択の「スイート スポット」と呼んでいます。 公開されている曲げグラフのほとんどは、この公式を中心にしています。

十分シンプルですか？ そうですね、それは完璧な世界であり、板金設計者が常に 8 の法則に従っていれば、あなたもその完璧な世界に住むことができます。しかし、悲しいことに、現実の世界には例外がたくさんあります。

軟鋼を空気曲げする場合、内側の曲げ半径は V ダイ開口部の約 16% に形成されます。 したがって、1 インチ以上の材料をエアベンドすると、 V ダイの場合、内側の曲げ半径は約 0.16 インチになります。

プリントで 0.125 インチが指定されているとします。 材料。 理想的な世界では、その厚さを 8 倍して 1 インチを使用することになります。 Ｖは死ぬ。 十分シンプルです。 しかし、多くの板金設計者は、金属の厚さに等しい曲げ半径を指定することを好みます。 プリントの内側半径が 0.125 インチに指定されている場合はどうなりますか?

ここでも、材料はダイ開口部の約 16% の内側半径で空気曲げされます。 これは 1 インチを意味します。 ダイは 0.160 インチの半径を生成できます。それではどうなるでしょうか? 幅の狭い V ダイを使用してください。 0.75 インチ。 ダイの内側半径は 0.125 インチ (0.75 × 0.16 = 0.12) に近くなります。

同様の考え方が、より大きな曲げ半径を指定するプリントにも当てはまります。 厚さ 0.125 インチの軟鋼を 0.320 インチに成形する必要があるとします。 内側の曲げ半径 - 材料の厚さの 2 倍以上。 この場合は、2 インチを選択します。 これにより、内側の曲げ半径は約 0.320 インチ (2 × 0.16) になります。

これには限界があります。 たとえば、指定された内側曲げ半径を達成するには、金属の厚さの 5 倍未満の V ダイ開口部が必要であることがわかった場合、角度精度が損なわれ、機械とその工具が損傷する可能性があり、非常に危険な状況に陥ることになります。危険な状況。

V ダイを選択するときは、フランジの長さに留意してください。 特定の V ダイが形成できる最小フランジは、その開口部の約 77 パーセントです。 したがって、部品は 1. インチ上に形成されます。 V ダイには少なくとも 0.77 インチが必要です。 フランジ。

多くの板金設計者は金属を節約し、0.5 インチなどの短すぎるフランジを指定することを好みます。 フランジは 0.125 インチです。 材料の厚さ (を参照)図4 ）。 8 の法則によれば、厚さ 0.125 インチの材料には 1 インチの厚さの材料が必要です。 V は死ぬが、その 1 インチ。 V ダイでは、ワークピースに少なくとも 0.77 インチのフランジが必要です。それではどうなるでしょうか。 ここでも、幅の狭い V ダイを使用できます。 たとえば、0.625 インチ。 ダイは、0.5 インチ（0.625 × 0.77 = 0.48、0.5 に四捨五入）という短いフランジを持つ部品を形成できます。

図4完璧な世界であれば、1 インチを選択するでしょう。 この厚さ 0.125 インチの部品を形成するために金型を作成します。 ただし、指定されたフランジの長さを考慮すると、より幅の狭いダイが必要になります。

これにも限界があります。 内側の曲げ半径が狭い場合と同様に、フランジに必要なダイ幅が材料の厚さの 5 倍未満である場合、角度精度の問題が発生し、機械とその工具に損傷を与える可能性があり、危険にさらされることになります。

L 字型の場合のルールは…ルールはありません。 ほぼすべてのパンチ形状が機能します。 したがって、部品グループのパンチを選択するときは、ほぼすべてのパンチ形状が対応できることを考慮して、L 字型部品を最後に考慮する必要があります。

これらの L 字型を形成する場合は、ライブラリに不要なツールを追加するのではなく、他の部品も形成できるパンチを使用してください。 工具を指定するときは、工具コストを最小限に抑えるだけでなく、製造現場で必要な工具形状の数を減らしてセットアップ時間を短縮することもできるため、常に少ないことが最善であることを忘れないでください (「図5）。

他の形状では、パンチの選択に特定のルールが必要です。 たとえば、J 字形を形成するときのルールは次のとおりです (「図6):

ご覧のとおり、パンチ選択ルールは主にワークピースの干渉に対処するため、曲げシミュレーション ソフトウェアが重要な役割を果たすことができます。 曲げシミュレーション ソフトウェアにアクセスできない場合は、グリッドの背景を持つ工具サプライヤーの図面を使用して、パンチ部品の干渉を手動でチェックできます (「図7）。

従来のツールセットを使用している場合は、オフセットまたは Z 形状を形成するために 2 つのラム サイクルを使用する必要があります。 これらの形状のルールは次のとおりです (「図8):

V ダイ内のサポートされていない材料は変形する可能性があります。 穴やその他の切り欠きでは、この変形が吹き出しとして現れます (「図9 ）。 曲げ線付近の穴が小さい場合、それに伴う吹き出しも小さくなります。 また、ほとんどのアプリケーションではある程度の歪みは許容されるため、カットアウトが曲げ線上または曲げ線付近にある場合に選択する最適な V ダイ幅についての明確な規則はありません。

フランジ、カットアウト、マイターが金属の厚さに対して明らかに曲げ線に近すぎる場合は、ロッカー タイプのダイを指定できます。 ロッカーは曲げプロセス全体を通して回転して材料をサポートするため、吹き出しがなくなります。

図 9 は、曲げ線の近くに切り欠きを備えた同一の部品を示しています。 前景のもの (明らかな吹き出しのあるもの) は、従来の V ダイを使用して形成されました。 背景のものはロッカータイプの金型で形成されました。 また、左側の 2 つの楕円形は同じ幅 (前から後ろまで) を持ち、曲げ線からの距離も同じであることに注意してください。 長さが違うだけです。 長い楕円形ではより多くの吹き出しがはっきりとわかります。

三面箱や四面箱を形成する場合、パンチの高さは重要になります。 場合によっては、最終 (3 回目) の曲げの際に、形成された 1 つの側面がプレス ブレーキの側面から垂れ下がる可能性がある場合、短いパンチで 3 側面のボックスを形成することができます。 4 辺の箱を形成する場合は、箱の高さを対角線方向に広げるのに十分な高さのパンチを選択する必要があります (「図10):

図5多くの部品では、パンチの形状により曲げの制限が発生しません。

上部 (リターン) フランジがない場合、または上部フランジが外側に突き出ている場合は、曲げ後に部品を取り外すために上部パンチと下部ダイスの間に大きな隙間は必要ありません。 ただし、4 つの側面すべてにリターン フランジ (内側に突き出た上部フランジ) がある場合は、曲げた後にボックスをひねって取り外すのに十分なクリアランスが必要です。

ベンドヘム ツールを使用すると、図に示すように、1 回のセットアップでエッジが縁取られた部品を形成できます。図11 。 0.125 インチを超える厚さを縁取りする必要がある場合は、必要な過剰な力に対応するためのカスタム ツールが必要になる場合があることに注意してください。

ここでの V ダイ開口部の選択ルールは、基本的に標準の曲げツールの場合と同じです。 裾の 30 度のプリベンドでは、鋭角のため、選択した V ダイ開口部の 115% で、多少長い最小フランジが必要になります。 たとえば、0.375 インチを超える材料を成形する場合、 V ダイの場合、フランジは少なくとも 0.431 インチ (0.375 × 1.15) 必要です。

ほとんどすべての一般的な V ダイ曲げツールでは、曲げ中に金属がダイの中に引き込まれるため、部品に何らかの跡が残ります。 ほとんどの場合、マーキングは最小限で許容範囲内ですが、ショルダーの半径を大きくするとマーキングを減らすことができます。

塗装済みまたは研磨済みの材料を曲げる場合など、最小限のマーキングさえも許容できない用途では、ナイロン製インサートを使用して傷を防ぐことができます (「図12 ）。 検査官が部品を目視検査して傷と亀裂を区別するのは難しいため、航空機/航空宇宙部品の重要な部品を製造する場合、傷のない曲げは特に重要です。

今日の精密工具とプレス ブレーキは、前例のないレベルの精度に達することができます。 また、適切な工具と一貫した材料を使用すると、プレス ブレーキ操作により、特定の内側曲げ半径で特定の角度にフランジを曲げることができます。 ただし、繰り返しになりますが、エア曲げでは、ダイ開口部の一部に内側の曲げ半径が形成されます。適切なツールを使用することが重要です。 多数の異なる、厳しい公差の半径を指定すると、工具コストが増加します。 また、必要なツールが増えると、より多くの切り替えが必要になり、コストがさらに増加し​​ます。

とはいえ、シート メタル パーツの設計者は、パーツを設計する際に次の基本的なルールに従えば、ツールの選択と全体的な曲げ操作をはるかに簡単に行うことができます。

図6特定の J シェイプには、特定のパンチ選択ルールがあります。 小さな上向きの脚が下の脚と等しい場合、鋭いオフセット パンチが必要になります (左図を参照)。 上の脚が下の脚より長い場合は、グースネック パンチ (右図) が必要です。

これらのルールには例外がたくさんあり、それぞれに複雑な問題が伴います。 狭い V ダイ開口部を使用して、より狭い半径を曲げたり、より短いフランジを曲げたりすることはできますが、半径が急すぎると、曲げラインにしわが寄って、ツーリングやプレス ブレーキの定格トン数を超える危険があります。 より狭いオフセットを曲げることもできますが、これも特殊な工具とかなりの成形トン数が必要です。

部品に短いフランジ、狭いオフセット、または狭い半径が必要ない場合、なぜ問題が複雑になるのでしょうか? これら 3 つの単純なルールに従えば、角度パフォーマンスが向上し、セットアップ時間が短縮され、ツールのコストが削減されます。

Paul LeTang は、Bystronic Inc. のプレス ブレーキ/ツーリング担当プロダクト マネージャーです。