プレスブレーキのエアフォーミングと曲げの基本に戻る

ZhakYaroslav写真/iStock/Getty Images Plus

Q: プリント上の曲げ半径 (私が指定したもの) がツールの選択とどのように関係するのか理解するのに苦労しています。 たとえば、現在、厚さ 0.5 インチの A36 鋼で作られた一部の部品に問題が発生しています。 これらの部品には、0.5 インチのパンチを使用します。 半径4インチ。 死ぬ。 ここで、20% ルールを使用して 4 インチを乗算すると、 ダイの開口部を 15% (スチールの場合) 開くと、0.6 インチになります。しかし、印刷で 0.6 インチの曲げ半径が必要な場合、オペレータはどのようにして半径 0.5 インチのパンチを使用するかを知るのでしょうか?

A: 板金業界が直面している最大の問題の 1 つに直面しました。 これはエンジニアリングと製造現場の両方が対処しなければならない誤解です。 この問題を解決するには、根本的な原因、つまり 2 つの成形方法と、それらの違いについての知識の不足から始めます。

1920 年代の電動プレス ブレーキの出現から現在に至るまで、オペレーターは底部曲げ、またはボトミングを使用して部品を成形してきました。 ここ 20 ～ 30 年でボトミングの人気は薄れてきましたが、板金を曲げる際には依然として曲げ方法が浸透しています。

精密研磨工具は 1970 年代後半に市場に登場し、パラダイム全体を変えました。 それでは、精密工具がプレーナ工具とどのように異なるのか、精密工具への移行が業界にどのような変化をもたらしたのか、そしてそれがあなたの質問とどのような関係があるのか​​を見てみましょう。

1920 年代に、成形はリーフ ブレーキでの折り曲げから、対応するパンチを使用した V ダイへの成形に変わりました。 90 度のパンチは 90 度の V ダイと結合されます。 折り曲げから成形への変化は、板金にとって大きな進歩でした。 新しく開発されたプレス ブレーキに動力が供給されたこともあり、すべての曲げを手で折りたたむ必要がなくなり、速度が向上しました。 さらに、プレスブレーキは底部が曲がることができるため、精度が向上しました。 バックゲージはさておき、精度の向上は、パンチノーズがその半径を材料の内側の曲げ半径にスタンプすることによるものと考えられます。 これは、工具のノーズを材料の厚さよりも薄い位置に強制的に移動させることによって達成されました。 そして、誰もが知っているように、一貫した内側曲げ半径を達成できれば、作成している曲げのタイプに関係なく、曲げ控除、曲げ許容値、外側セットバック、および K ファクターの正しい値を計算できます。

部品の内側に非常に鋭い曲げ半径を底にすることは非常に一般的でした。 メーカー、デザイナー、職人は、すべてが過剰に構築されているように見えたため、その部品がまだ耐えられることを知っていました。実際、少なくとも今日と比較すると、すべてが過剰でした。

より良いものが登場するまでは、これですべてがうまくいきました。 次の飛躍は 1970 年代後半に起こり、精密研磨工具、コンピュータ数値制御装置、および油圧システムの制御の改善が導入されました。 これで、プレス ブレーキとそのシステムを完全に制御できるようになりました。 しかし、ゲームチェンジャーは精密研削工具であり、すべてを根本的に変えました。 良い部品を製造するためのルールがすべて変わりました。

形成の歴史は飛躍に満ちています。 飛躍 1 年では、リーフ ブレーキの不均一な曲げ半径から、スタンピング、ボトミング、およびコイニングによって生成される一貫した曲げ半径に変更しました。 (注: ボトミングはコイニングとは異なります。これについて詳しくは、コラム アーカイブを検索してください。とはいえ、このコラムでは、ボトミングとコイニングの両方の成形方法を意味するために「ボトム ベンディング」を使用しました。)

これらの方法では、部品を形成するために大量のトンが必要でした。 もちろん、これは多くの点で、プレス ブレーキ、工具、部品にとって良くありませんでした。 それにもかかわらず、業界がエアフォーミングで次の飛躍を遂げるまで、ほぼ 60 年間、金属を曲げる最も一般的な方法でした。

では、エア フォーミング (またはエア ベンディング) とは正確には何ですか?また、ボトム ベンディングと比較してどのように機能するのでしょうか? 飛躍により、半径の作成方法が再び変わりました。 ここで、エア フォーミングは内側の曲げ半径をスタンプするのではなく、ダイ開口部のパーセンテージ、またはダイのショルダー間の距離として内側の半径を「浮かせ」ます (図 1 を参照)。

図 1. 空気曲げでは、パンチの先端ではなく、ダイの幅が内側の曲げ半径を決定します。 半径はダイ幅内で「浮動」します。 また、食い込み深さ (ダイの角度ではありません) によって、ワークピースの曲げ角度が決まります。

当社のベースライン材料である低合金炭素鋼は引張強度 60,000 PSI で、空気はダイ開口部の約 16% の半径を形成します。 割合は材料の種類、生産量、焼き戻し、その他の特性によって異なります。 シート メタル自体にはばらつきがあるため、パーセンテージを完全に予測することは決してできません。 それにもかかわらず、それらはかなり正確です。

柔らかいアルミニウムの空気は、ダイ開口部の 13% ～ 15% の半径を形成します。 熱間圧延された酸洗いおよび油を塗った材料の空気は、ダイ開口部の 14% ～ 16% の半径を形成します。 冷間圧延鋼 (引張強度 60,000 PSI のベースライン) の空気は、ダイ開口部の 15% ～ 17% の半径を形成します。 また、304 ステンレス鋼の空気は、ダイ開口部の 20% ～ 22% の半径を形成します。 繰り返しになりますが、材料のばらつきにより、これらのパーセンテージには値の範囲があります。 他の材料のパーセンテージを見つけるには、その引張強度をベースライン材料の 60-KSI 引張強度と比較できます。 たとえば、材料の引張強度が 120-KSI の場合、その割合は 31% ～ 33% である必要があります。

引張強度が 60,000 PSI、厚さが 0.062 インチ、内側曲げ半径が 0.062 インチの炭素鋼があるとします。これを 0.472 の V ダイ開口部で曲げると、結果の式は次のようになります。

したがって、内側の曲げ半径は 0.075 インチになります。この値は、曲げ許容値、K ファクター、セットバック、および曲げ控除をある程度の精度で計算するために使用できます。つまり、プレス ブレーキ オペレーターが正しい工具とエンジニアリングを使用している場合です。オペレーターが使用するツール周りの部品を設計しました。

この例では、オペレーターは 0.472 インチのネジを使用しています。 ダイ開口部。 オペレーターはオフィスに歩いて行き、こう言います。「ヒューストン、問題が発生しました。パンチ半径 0.075 インチですか? 問題があるようです。どこでそれらの 1 つを取得しますか? 一番近いところで降ります。」シェルフは 0.078 インチまたは 0.062 インチです。0.078 インチのパンチ半径は大きすぎ、0.062 インチのパンチ半径は小さすぎます。」

しかし、これは間違った選択です。 なぜ？ パンチ半径は内側の曲げ半径を作成しません。 パンチノーズが決定的な要素であるボトムベンディングについて話しているわけではないことを忘れないでください。 エアフォーミングについて話しています。 ダイの幅によって半径が作成されます。 パンチは単なる押し出しユニットです。 また、ダイの角度は内側の曲げ半径に影響を与えないことにも注意してください。 鋭角ダイ、V ダイ、またはチャネル ダイを使用している可能性があります。 3 つすべてのダイ幅が同じであれば、同じ内側曲げ半径が得られます。

パンチ半径は結果に影響しますが、曲げ半径を決定するものではありません。 ここで、フロート半径より大きいパンチ半径で成形すると、パーツはより大きな半径になります。 これにより、曲げ許容値、セットバック、K ファクター、および曲げ控除が変更されます。 では、それは良い選択ではないでしょうか？ わかりました。それは良い選択ではありません。

0.062 インチを使用するとどうなるでしょうか。 パンチの半径は？ このパンチは素晴らしい選択になるでしょう。 なぜ？ なぜなら、少なくとも既製の工具を使用して作業する場合、自然に「浮いた」内側の曲げ半径にできるだけ近づくからです。 この用途でこのようなパンチノーズを使用すると、一貫した安定した曲げが得られるはずです。

成形品のフロート半径に近いが、それを超えないパンチ ノーズ半径を選択することが理想的です。 フローティング曲げ半径に比べてパンチノーズ半径が小さくなると、特に急に曲げてしまった場合、曲げの安定性と予測性が低下します。 パンチが狭すぎると材料にしわが寄り、鋭い曲げが生じ、一貫性と再現性が低くなります。

多くの人が、なぜダイ開口部を選択するときにのみ材料の厚さが関係するのかという質問をします。 空気成形半径を予測するために使用されるパーセンテージ値は、使用されているダイが材料の厚さに適切なダイ開口部であることを前提としています。 つまり、ダイの開口部は必要以上に大きくも小さくもありません。

サイズが小さすぎたり、大きすぎたりするダイを成形することはできますが、半径が歪む傾向があり、その結果、曲げ関数の値の多くが変化します。 不適切なパンチ半径を使用した場合にも、同様の影響が発生します。 したがって、材料の厚さの 8 倍のダイ開口部を選択するという経験則から始めるのが良いでしょう。

最良のシナリオは、エンジニアリング担当者が製造現場に行き、プレス ブレーキのオペレーターと話をすることです。 成形方法の違いを全員が理解できるようにしてください。 彼らがどのような方法でどのような材料を使用しているかを調べてください。 利用可能なすべてのパンチとダイのリストを取得し、その情報に基づいて部品を設計します。 次に、ドキュメントで、部品を正しく形成するために必要なパンチとダイをメモします。 もちろん、ツールの調整が必要となる酌量すべき状況はありますが、それは例外であり、原則ではありません。

オペレーターの皆さん、私は皆さんがプリマドンナであることを知っています。 私もかつてはその一人でした！ しかし、好みのツールセットを選択できる時代は終わりました。 それにもかかわらず、その部品がどのツールを使用して構築されるように設計されているかを知らされることは、あなたのスキル レベルを反映するものではありません。 それは単なる事実にすぎません。 私たちは今、エアフォームを作ります。 もうボトムベンドはしません。 ルールが変わりました。