ブランクとピアシング

ブランキングとピアシングは、パンチとダイを使用してコイルまたはシート ストックから部品を製造するせん断プロセスです。ブランキングではコンポーネントの外側の特徴が生成され、ピアシングでは内部の穴または形状が生成されます。ウェブは複数のコンポーネントが製造された後に作成され、スクラップ材料と見なされます。内部の特徴をピアシングすることによって生成された「スラグ」もスクラップと見なされます。「ピアシング」と「パンチング」という用語は同じ意味で使用できます。

バリとダイロールは、打ち抜き部品の典型的な特徴です。ダイロールは、打ち抜きされる材料がせん断を開始する前に圧縮されると生成されます。ダイロールは、ブランクの外縁と穴あけされた穴の周りの半径の形をとります。圧縮後、部品は部品の厚さの約 10% でせん断され、その後ストリップまたはシートから分離します。この分離により、隆起したギザギザのエッジが生成され、これを「バリ」と呼びます。バリは通常、二次プロセスでタンブリングによって除去されます。バリの高さは、ツールの摩耗の重要な指標として使用できます。

すべてのプロセスパラメータの選択基準は、シートの厚さと、穿孔されるワークピース材料の強度によって決まります。

パンチ/ダイのクリアランスは、工具の刃先にかかる負荷（一般にポイント圧力と呼ばれる）を決定する重要なパラメータです。ポイント圧力が高すぎると、工具の摩耗が早まる可能性があります。切り取られたピースの表面品質もクリアランスによって影響を受けます。

材料固有の設計ガイドラインは、穴の直径、ブリッジ サイズ、スロットの寸法の最小許容値を定義するために企業によって作成されます。同様に、ストリップのレイアウト (ストリップの幅とピッチ) を決定する必要があります。部品間のブリッジ幅と、部品とストリップの端の間のエッジ許容値も選択する必要があります。

単純な操作であれば、パンケーキ型のみで十分です。多くの型が複雑な手順を同時に実行するのに対し、パンケーキ型は、完成品を手作業で取り出すという単純な手順を 1 つだけ実行します。

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ブランク加工とピアシングには、ランシング、パーフォレーション、ノッチング、ニブリング、シェービング、カットオフ、ディンキングなど、さまざまな種類があります。

ランシングとは、ダイを 1 回叩くだけでワークピースをせん断して曲げる穿孔操作です。このプロセスの重要な点は、材料の減少はなく、形状の変更のみが行われることです。この操作は、タブ、通気口、ルーバーの作成に使用されます。^{[引用が必要]}

穿孔の場合、同様の機械が使用されるにもかかわらず、穿孔のように閉じた切り込みではなく、片側が接続されたまま残され、鋭く曲げられたり、より丸みを帯びた形になったりします。^{[引用が必要]}

ランシングは、部分的な輪郭を作り、生産ラインのさらに下流の他の作業のために材料を空けるために使用できます。^{[引用が必要]}これらの理由に加えて、ランシングはタブ（材料が材料に対して90度の角度で曲げられている場合）、ベント（曲げが約45度の場合）、およびルーバー（ピースが丸みを帯びている、またはカップ状になっている場合）を作成するためにも使用されます。^{[引用が必要]}ランシングは、円筒形のシートを切断したり、わずかに剪断したりするのにも役立ちます。^{[引用が必要]}

通常、穿孔は機械プレスで行われますが、穿孔にはパンチとダイスを使用する必要があります。さまざまなパンチとダイスによって、材料の新しく作られた部分の形状と角度（または曲率）が決まります。パンチとダイスは、手順の反復性に耐えられるように工具鋼で作られている必要があります。^[2]

穿孔とは、多数の狭い間隔で穴を開ける穿孔工具の一種である。^[3]

ノッチングとは、ワークピースの端から材料を除去する穿孔操作である。^[4]

ニブリング工程では、重なり合う一連のスリットまたはノッチを作成することで輪郭を切断します。この作業にはニブラーが使用されます。これにより、シンプルなツールを使用して、最大 6 mm (0.25 インチ) の厚さの金属板に複雑な形状を形成できます。 ^[4]これは基本的に、1 分間に約 300 ～ 900 回往復する小型のパンチとダイです。パンチにはさまざまな形状とサイズがあります。楕円形と長方形のパンチが一般的です。これは、無駄を最小限に抑え、丸いパンチに比べてストローク間の距離を長くできるためです。ニブリングは材料の外側または内側で行うことができますが、内側のカットにはツールを挿入するための穴が必要です。^[5]

このプロセスは、専用のブランキングダイを正当化できるほどの量がない部品によく使用されます。エッジの滑らかさは、カッティングダイの形状とカットの重なりの量によって決まります。当然、カットの重なりが多いほど、エッジはきれいになります。精度と滑らかさを高めるために、ニブリングで作成されたほとんどの形状は、完成後にヤスリがけまたは研削処理されます。^[4]

シェービング工程は、すでにブランクされた部品から少量の金属をせん断する仕上げ作業です。主な目的は寸法精度を高めることですが、二次的な目的にはエッジを直角にしたり、エッジを滑らかにしたりすることが含まれます。ブランクされた部品は、最大 0.025 mm (0.001 インチ) の精度でシェービングできます。^[4] 金属のシェービングは、余分な金属やスクラップ金属を取り除くために行われます。まっすぐで滑らかなエッジが得られるため、シェービングは計器部品、時計部品などで頻繁に行われます。シェービングは、この目的のために特別に設計されたシェービングダイで行われます。

トリミング操作は、描画されたシートの壁から余分な部分や不要な不規則な部分を切り取るため、最後に実行される操作です。

ファインブランキングは、せん断時に破断領域が発生しない特殊なブランキング形式です。これは、部品全体を圧縮し、上部と下部のパンチでブランクを引き抜くことによって実現されます。^[6]これにより、プロセスで非常に厳しい公差を維持でき、二次的な操作が不要になる可能性があります。

精密打ち抜き加工が可能な材料には、アルミニウム、真鍮、銅、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼などがあります。^[要出典]

ファインブランキングプレスは他の金属打ち抜きプレスと似ていますが、いくつかの重要な追加部品があります。一般的な複合ファインブランキングプレスには、硬化ダイパンチ（オス）、硬化ブランキングダイ（メス）、およびブランキングダイと同様の形状/サイズのガイドプレートが含まれます。ガイドプレートは最初に材料に適用され、ダイ開口部の周囲の鋭い突起またはスティンガーで材料に衝突します。次に、パンチの反対側に反対方向の圧力が加えられ、最後に、ダイパンチが材料をダイ開口部に押し込みます。ガイドプレートが材料をしっかりと保持し、反対方向の圧力が加えられるため、材料は通常の打ち抜きよりも押し出しに近い方法で切断されます。切断の機械的特性は、部品の切断端に硬化層があるため同様に恩恵を受けます。^[7] このセットアップでは材料が非常にしっかりと保持され、制御されるため、部品の平坦性は非常に正確であり、歪みはほぼ排除され、エッジのバリは最小限に抑えられます。ダイとパンチの間のクリアランスは、一般的には切断材料の厚さの約1％で、通常は0.5〜13 mm（0.020〜0.512インチ）の範囲で変化します。^[8]現在、ファインブランキングを使用すると、最大19 mm（0.75インチ）の厚さの部品を切断できます。^[9]ベース材料の厚さと引張強度、および部品のレイアウトに応じて、±0.0003〜0.002インチ（0.0076〜0.0508 mm）の許容誤差が可能です。^[10]

標準的な複合ファインブランキング工程では、多くの場合、1 回の操作で複数の部品を完成させることができます。部品は、多くの場合、1 回の操作で、ピアス、部分ピアス、オフセット (最大 75°)、エンボス、またはコイニングできます。^[11]組み合わせによっては、複数の操作を同じプレスステーションで実行するプログレッシブファインブランキング操作が必要になる場合があります。寿命が長いため、ブランキングパンチは通常、 PVD保護コーティングで覆われています。 ^[12]

ファインブランキングの利点は次のとおりです。

• 生産工程全体を通じて優れた寸法管理、精度、再現性を実現します。
• 優れた部品の平坦性が維持されます。
• 他の金属打ち抜き加工プロセスに比べて、まっすぐで優れた仕上げのエッジが得られます。
• 細部を機械加工する必要がほとんどありません。
• 1回の操作で複数の機能を同時に追加できる。^[13]
• 追加の機械加工コストと時間を考慮すると、従来の工程よりも大量生産に経済的です（二次機械加工に応じて、最低1000～20000個の部品）。^[14]

ファインブランキングの主な利点の 1 つは、スロットまたは穴を部品の端に非常に近い位置に配置したり、互いに近づけたりできることです。また、ファインブランキングでは、従来のスタンピングで作成できる穴よりも (材料の厚さに比べて) はるかに小さい穴を作成できます。

欠点は次のとおりです。

• 従来のパンチング操作よりもわずかに遅い。
• 従来の打ち抜き加工に比べて工具コストが高く、プレス機のトン数要件も高いため、設備コストが高くなります。

• Bralla , James G. (1999)。製造性を考慮した設計ハンドブック。ニューヨーク、ニューヨーク：McGraw-Hill。ISBN 0-07-007139-X。
• Degarmo, E. Paul; Black, J. T.; Kohser, Ronald A. (2003). 『製造における材料とプロセス』（第 9 版）. Wiley. ISBN 0-471-65653-4。
• トッド、ロバート H.、デル K. アレン、レオ アルティング (1994)、製造プロセス リファレンス ガイド、Industrial Press Inc、ISBN 0-8311-3049-0