精密板金曲げ加工：コスト効率と信頼性に優れた製造

曲げ加工（フラッキングやプレスブレーキとも呼ばれる）は、高精度板金加工において最も重要かつ広く使用される技術の一つです。

板金曲げにより、平らな板金を角度のある部品に変形でき、これは別々の2片を溶接や固定で接合するより遥かにコスト効率が良いです。

曲げ加工プロセスは通常、曲げ工具を用いて板金に力を加え、永久変形を生じさせます。しかし、最良の結果を得るために多様な曲げ工法と曲げ機械が存在します。複雑な曲げ計算により、厳しい公差を達成できます。

この記事では、板金曲げの基礎、代表的な設備、曲げ種類、曲げ代とスプリングバックなどの技術的考慮事項を解説します。

板金曲げとは何か

板金曲げは、平らな板金をV字、U字、チャンネル形状に変形させる金属加工技術です。

重要で便利な製造プロセスです。平板を新形状に曲げるのは、例えばV/U/チャンネル形状を削り出しや鋳造で作るより遥かに安価です。さらに、曲げは平板2枚を溶接してV字にするより強度の高い部品を生み出します。

多くの板金曲げでは、ブレーキと呼ばれる機械（曲げ機、板金折り曲げ機とも呼ばれる）を使用します。力は手動または油圧などで加えられます。油圧プレスは高い力を発揮できるため、より厚い板材の曲げが可能です。

板金曲げ設備

板金曲げで最も重要な設備はブレーキで、いくつかの異なる形式があります：

• コーニスブレーキ：板金を平面にクランプし、可動曲げリーフの動作で力を加えて直線曲げや単純な折り目を作るシンプルな曲げ機。製造現場で最も広く使われる板金ブレーキです。
• プレスブレーキ：可動パンチと対応するダイを使用。板金をダイ上に置き、パンチを力で押し込んでダイ開口部に材料を押し込み曲げます。ダイ形状によりV曲げ、U曲げ、その他の形状が可能です。
• ボックスアンドパンブレーキ（フィンガーブレーキとも呼ばれる）：金属「フィンガー」の列を使用して複数の曲げ線を作るブレーキ。名前通り、カスタムサイズの箱製作によく用いられます。
• バーフォルダー：単一ハンドルで板金をクランプし、一動作で曲げる小型シンプルな曲げ機。

板金曲げの種類

異なる曲げを異なる方法で実現するため、様々な曲げ工法があります。エアベンディング、ボトミング、コイニングの3つはプレスブレーキを使用し、その他は様々な機械で所望の曲げを作ります。

エアベンディング

プレスブレーキ曲げ工法の一つで、パンチが板金をダイに押し込むが、ダイの壁面には接触しない程度までです。

他の工法ほど精度は高くありませんが、高い柔軟性があります：V字、U字、その他形状の曲げが可能です。ダイ形状が所望の板金曲げと完全一致する必要がないため（2面が接触しないため）、柔軟性が高いのです。

ボトミング

もう一つのプレスブレーキ曲げ工法。パンチが板金をダイの底まで完全に押し込み、ダイ内面の形状に対応した曲げを作ります。V字曲げに用いられます。

コイニング

より高価なプレスブレーキ曲げで、パンチを遥かに大きな力で板金とダイに押し込み、スプリングバックが極めて少ない永久変形を生み出します（パンチ撤退後、金属が元に戻らない）。

折り曲げ（フォールディング）

コーニスブレーキやバーフォルダーなどで実施。板金を固定し、クランプビームが立ち上がってプロファイルに沿って金属を曲げます。V字曲げを達成し、正/負の曲げ角度が可能です。

ワイピング（エッジベンディング）

コーニスブレーキ、バーフォルダー、場合によりプレスブレーキで実施可能な曲げ工法。フォールディングより高速ですが、板金表面により多くのダメージを与える可能性があります。

ロールベンディング

使用機械のユニークさから、最もユニークな板金成形プロセスかもしれません。3本の円筒ローラーで板金を円弧状に曲げるため、パイプ、チューブ、その他丸みを帯びた部品の製造に適しています。

ステップベンディング（バンプベンディング）

ロールベンディングで生じる滑らかな曲線曲げを、プレスブレーキで近似する方法。複数の小さなV字曲げを連続して行うことで、曲線曲げのように見える形状を作ります。

スプリングバックの説明

板金を新形状に曲げると、曲げ力を除去した後、自然にある程度元の形状に戻ろうとします。これを「スプリングバック」と呼びます。

スプリングバックは、曲げられた板金の圧縮強度によって生じます。曲げると片側は引っ張られ伸び、もう片側は圧縮されます。しかし材料は引張強度より圧縮強度が高いため、圧縮側が変形に抵抗し、力が除去されると伸び戻ります。

スプリングバックは大きな問題ではありませんが、予想されるスプリングバックを補正するため、板金を意図的に過剰に曲げる（オーバーベンド）必要があります。わずかに過剰に曲げれば、自然なスプリングバック後に正しい角度になります。

もちろんスプリングバック計算は決して単純ではなく、材料種別と厚みなど複数の変数がスプリングバックの程度に影響します。また、内側曲げ半径が大きいほどスプリングバックは大きくなります。

計算と曲げ代（ベンドアローワンス）

板金が曲げられると、曲げの外側が伸び、寸法が変化します。例えばV字曲げの両脚の長さの合計は、元の平板パターンより長くなります。

寸法が変わるなら、どう正確に部品を設計し、他部品と嵌合させるか？平板をどの長さにすればよいか？寸法変化を補正するため、曲げ代（ベンドアローワンス）を考慮します：展開平板長と、完成曲げ部品の各脚長さの合計との差です。

曲げ代計算では、板厚、曲げ半径、曲げ角度、Kファクター（中立軸位置と材料厚の比率）を考慮します。必要な曲げ代は曲げ代計算機で算出できます。

曲げに適した板金材料とゲージ

板金材料によって曲げやすさは異なります。一般に、最適な曲げ材料は展延性が高く脆くないものです。

板金曲げで人気の材料：

• 低炭素鋼：あらゆる温度で曲げ可能。
• ばね鋼：焼鈍後曲げ可能。
• 合金鋼4140：焼鈍後曲げ可能。
• アルミニウム5052：他のアルミ合金に比べ高い曲げ性。
• 銅：高い曲げ性。

曲げがより困難（不可能ではない）な材料：アルミニウム6061、炭素鋼、チタン、真鍮、青銅。ステンレス鋼も曲げ可能で、300系が他より延性に優れます。

結晶方向（グレイン方向）

板金のグレイン（結晶）方向、つまり元の圧延時に微細な結晶が伸びた方向は、曲げ挙動に影響します。

グレイン方向により、板金は一方の軸では強く、もう一方では弱くなります。グレイン方向に曲げる（縦方向）と、割れ、裂け、オレンジピール（表面荒れ）のリスクが高まります。グレインに逆らって曲げるとこれらの問題は減ります。

ただし、グレインに逆らう曲げは板金が強いためより大きな力が必要で、スプリングバックが大きくなり、より多くの補正を要する場合があります。

3ERPは板金試作のエキスパートで、豊富な曲げ経験を持ちます。次回の板金プロジェクトで無料見積もりをご希望の場合はお問い合わせください。