パンチング

パンチングは、パンチプレスを使用してパンチと呼ばれる工具をワークピースに押し込み、せん断によって穴を開ける成形プロセスです。パンチングは、金属板、紙、加硫繊維、一部のプラスチックシートなど、シート状のさまざまな材料に適用できます。パンチは、ワークピースを貫通してダイに入ります。穴から出たスクラップスラグは、プロセス中にダイに堆積されます。パンチされる材料に応じて、このスラグはリサイクルされて再利用されるか、または廃棄されます。

パンチングは、中量から大量生産でシート材に穴を開ける最も安価な方法であることが多いです。特殊な形状のパンチを使用してシート材から複数の使用可能な部品を作成する場合（つまり、打ち抜かれた部分が良品の場合）、そのプロセスはブランキングと呼ばれます。金属鍛造アプリケーションでは、ワークは熱いうちに打ち抜かれることが多く、これは熱間パンチングと呼ばれます。スラッギングは金属パンチング操作の一種で、金属の破断が完了するとすぐにパンチの動作が停止され、打ち抜かれた部分は取り除かれず穴の中に残ります。

パンチツール（パンチとダイ）は、多くの場合、硬化鋼またはタングステンカーバイドで作られています。ダイはワークピースの反対側にあり、穴の周囲の材料を支え、せん断力を局所化してエッジをきれいにするのに役立ちます。パンチがダイに引っかからないようにするために、パンチとダイの間にはわずかな隙間があり、そのため穴を開けるために必要な力が少なくなります。必要な隙間の量は厚さによって異なり、材料が厚いほど大きな隙間が必要ですが、隙間は常にワークピースの厚さよりも小さくなります。隙間はワークピースの硬さにも依存します。パンチプレスはパンチをワークピースに押し込み、パンチと同じ直径の穴、またはパンチを取り除いた後にわずかに小さい穴を作ります。すべての延性材料は、パンチング中にある程度伸びるため、パンチがワークピースに引っかかることがよくあります。この場合、ワークをパンチ側から支えながら、パンチを穴から物理的に引き戻す必要があり、このプロセスはストリッピングと呼ばれます。穴の壁には、磨かれた部分、ロールオーバー、およびダイの破損が見られるため、多くの場合、さらに処理する必要があります。穴からのスラグは、ダイを通って何らかの容器に落ち、スラグを処分するか、リサイクルします。

パンチングの特徴は次のとおりです。

• これは、中程度から高度な製造において、ストリップまたはシートメタルに穴を開ける最もコスト効率の高いプロセスです。
• 複数の形状の穴を作成できます。
• パンチとダイは通常、従来の工具鋼または超硬合金から製造されます。
• これにより、ロールオーバーにより研磨領域が形成され、結果として生じる穴の側壁にダイブレークが発生します。^[1]
• それは迅速なプロセスです。

ワークピースは、多くの場合、シートまたはロールの形をしています。ワークピースの材質はさまざまですが、一般的には金属とプラスチックです。パンチとダイ自体の形状はさまざまで、ワークピースにさまざまな形の穴を開けることができます。複数のパンチを一緒に使用して、1 つのステップで部品を作成することもできます。

通常、パンチとダイはほぼ同じ寸法で、接合時にせん断エッジが形成されます。ダイよりも大幅に小さいパンチを使用すると、パンチが打ち抜かれた材料を横に押し出し、打ち抜かれたシートに対して垂直なチューブを形成する押し出し穴を生成できます。 ^{[2] [3]}

パンチプレスのほとんどは機械的に操作されますが、単純なパンチは手動で操作されることがよくあります。この機械式プレスの主なコンポーネントは、フレーム、モーター、ラム、ダイ ポスト、ボルスター、ベッドです。パンチはラムに取り付けられ、ダイはボルスター プレートに取り付けられます。ワークピースが次の穴に向けて前進すると、スクラップ材料が落下します。業界で最も普及しているのは、CNC と呼ばれる大型のコンピューター制御パンチプレスです。これらは、一般的には「タレット」または「レール」タイプです。タレット パンチプレスは、パンチとそれに対応するダイを回転インデックス タレットに収納し、レール タイプのパンチは、ワークピースの邪魔にならない背面レールにツールを収納します。これらのマシンは、油圧と空気圧を使用して、金属をせん断するのに十分な力で形状をプレスします。

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  革、布、薄いプラスチック用の単穴パンチ
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  板金用単穴パンチ
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  金属加工用工業用パンチ

板金材を打ち抜くのに必要なパンチ力は、次の式から推定できる。^[4]

${\displaystyle F=0.7tL(UTS)}$

ここで、tは板金の厚さ、Lはせん断された全長 (形状の周囲)、UTS は材料の最大引張強度です。

ダイとパンチの形状は、パンチング プロセス中の力に影響します。パンチ力は、材料の全厚が一度にせん断されるので、プロセス中に増加します。ベベルパンチは、ストロークの開始時に力を減らすことで、厚い材料のせん断に役立ちます。ただし、パンチをベベルにすると、横方向の力が発生するため、形状がゆがみます。複合ダイを使用すると、複数の成形が可能になります。複合ダイを使用すると、一般にプロセスが遅くなり、他のダイよりも高価になります。プログレッシブ ダイは、大量生産操作で使用できます。同じマシンの操作のさまざまな段階で、異なるパンチ操作とダイを使用できます。

スタンピング、ブランキング、穿孔、パーティング、ドローイング、ノッチング、ランス加工、曲げ加工などの他のプロセスはすべてパンチングに関連しています。

プラスチック製造におけるパンチングとは、通常、目的の製品からプラスチックのスクラップを除去することを指します。たとえば、押し出しブロー成形では、ボトルやその他の成形容器からテール、成形バリ(プラスチックのスクラップ)、ハンドルスラグを除去するためにパンチングダイを使用するのが一般的です。

シャトル機械では、通常、容器は機械内でトリミングされ、完成した容器はブロー成形機から排出されます。ロータリーホイール機械などの他のブロー成形装置では、下流トリミングを使用する必要があります。下流トリミング装置の種類には、テール除去用のデタバー、回転式または往復式のパンチトリマー、スピントリマーなどがあります。

• ノックアウトパンチ