曲げ加工とは?
曲げ加工 (Bending)とは、プレス加工の一種で、素材となる金属の板材を上の板金(パンチ)と下の金型(ダイ)で挟み込むことで圧力を加え、希望の形状に板金を曲げる加工方法です。一般的にベンダーと呼ばれる曲げ加工機を用います。プレス加工において、せん断加工と同じくらい多くの製品で活用される非常に有名な加工方法で、なくてはならない技法です。
曲げの形状によって、型曲げ、フランジ成形、送り曲げ、手板金折り曲げ加工などさまざまな加工技法があります。
曲げ加工の種類
型曲げ
下の金型(ダイ)の上にワークとなる板材を乗せて固定し、パンチで上からワークを押す「突き曲げ」、フォールディングマシンを用いて側面からパンチを起こすようにして素材を折り曲げる「迎え巻き上げ」などに大別されます。
型曲げは、その形状によって「V字曲げ」「U字曲げ」「L字曲げ」「Z字曲げ」などさまざまな種類があり、任意の角度に曲げることが可能です。
フランジ成形
型曲げの中の「L字曲げ」が発展した加工方法で、曲げ線が2次元または3次元的な曲線形状となる曲げ成形を行う技法です。複雑かつ曲線状の湾曲を作ることができるのが最大の特徴です。
曲げ線が内側に湾曲する「伸びフランジ成形」、外側に湾曲する「縮みフランジ成形」の2種類があります。
送り曲げ
送り曲げは、材料を型に固定せず、ラインの中で順次前進しながら連続的に曲げ加工を行っていく技法です。単純な円断面を描くものから、より複雑な断面形状の実現まで幅広く活用できる技法です。
3本のロールを用いて曲げを行う「ロール曲げ」、複数組のロールにコイル状の素材を通し連続的に曲げ加工を行う「ロール成形」の2種類があります。
曲げ加工の注意点
曲げ加工において、金型が素材を変形させる際、素材の片側には引張のひずみ、もう片側には圧縮のひずみが発生し、素材が曲がったり凹凸形状となったりします。また、素材の中心にはひずみが発生せず、表面に近い部分ほどひずみが大きいです。
特に複雑な形状や曲線状の湾曲を作る際は、単純な直線曲げの加工と異なり、圧縮や引張のひずみのコントロールが難しいので、割れやシワなどの不具合が発生する場合があり、より精密な機械設計を必要とします。
金型を用いて所定の形状に金属をプレスしても、曲げ加工ではプレスの荷重を解除すると、素材の持つ弾性によって、せっかく曲げられた形状が一定量元に戻ってしまいます(弾性回復)。曲げの外側の引張のひずみ、内側の圧縮のひずみの双方が、このゆがみの原動力です。この現象をスプリングバックと呼ぶのですが、曲げ加工製品の寸法安定の大きな障壁となりえますので、金型製作時に精密な設計が必要となります。
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