曲げ加工（金属加工）

この曲げ加工法では、プレス機に取り付けられた下側のV型ダイにパンチ（上型またはトップダイとも呼ばれる）を押し込むことで材料を成形します。パンチは、パンチとV型ダイの側壁との間の距離が材料の厚さ（T）よりも大きくなるように曲げ加工を行います。

下型（金型は工具またはツーリングとも呼ばれる）には、V字型または四角形の開口部を用いることができる。エアベンディングは曲げに必要な力が少ないため、他の方法よりも小型の工具を使用する傾向がある。

最新のボトムツールの中には調整可能なものもあり、上下のツールを1セット使用し、プレスストロークの深さを変えることで、さまざまな形状や製品を製造できます。さまざまな材料や厚さをさまざまな曲げ角度で曲げることができ、エアベンディングに柔軟性という利点が加わります。また、ツールの交換回数も少なくなるため、生産性が向上します。^{[ 2 ]}

エアベンディングの欠点は、シートが金型と完全に接触しないため、他の方法ほど精度が高くなく、ストローク深さを非常に正確に維持する必要があることです。材料の厚さのばらつきや工具の摩耗により、製造された部品に欠陥が生じる可能性があります。^{[ 2 ]}したがって、適切なプロセスモデルの使用が重要です。^{[ 3 ]}

エアベンディングの角度精度は約±0.5度です。角度精度は、V開口部の幅に値を適用することで確保され、 厚さ3mmまでのシートの場合は6T（材料厚さの6倍）、厚さ10mmを超えるシートの場合は12Tの範囲になります 。スプリングバックは材料特性に依存し、結果として生じる曲げ角度に影響を与えます。^{[ 2 ]}

材料特性によっては、スプリングバックを補償するためにシートを過度に曲げる必要がある。^{[ 4 ]}

エアベンディングでは、下側のツールがパンチと同じ半径である必要はありません。曲げ半径はツールの形状ではなく、材料の弾性によって決まります。^{[ 2 ]}

エアベンディングの柔軟性と比較的低いトン数で済むことが、この方法が人気を集めている理由の一つです。この方法に伴う品質上の問題は、角度測定システム、クランプ、x軸とy軸に沿って調整可能なクラウニングシステム、耐摩耗性工具によって対処されています。^{[ 2 ]}

以下に示すK係数の近似値は、成形プロセスに関わる力が小さいため、他の種類の曲げ加工よりもエアベンディングの方が精度が高いと考えられます。

ボトミングでは、シートはボトムツールのV字型の開口部に押し付けられます。U字型の開口部は使用できません。シートとV字型の開口部の底の間には隙間が残ります。V字型の開口部の最適な幅は 、厚さ約3mmのシートでは6T（Tは材料の厚さを表す）で、厚さ12mmのシートでは最大約12Tです 。曲げ半径は、鋼板の場合、少なくとも0.8Tから2Tである必要があります。曲げ半径が大きい場合、ボトミングに必要な力はエアベンディングの場合とほぼ同じですが、半径が小さい場合は、エアベンディングの最大5倍もの力が必要になります。ボトミングの利点としては、精度が高く、スプリングバックが少ないことが挙げられます。欠点としては、曲げ角度、シートの厚さ、材料ごとに異なるツールセットが必要になることが挙げられます。一般的には、エアベンディングが好ましい技術です。^{[ 2 ]}

コイニング加工では、上側の金型が空気曲げ加工の5～30倍の力で材料を下側の金型に押し込み、シート全体に永久変形を生じさせます。スプリングバックはほとんど、あるいは全くありません。コイニング加工では、V字開口部の幅が5Tで、内径を0.4Tまで小さく加工できます。コイニング加工は高い精度を実現できますが、コストが高いため、あまり広く用いられていません。

3点曲げは、サーボモーターで動かされる高さ調整可能な下部ツールを備えたダイを使用する新しいプロセスです。高さは0.01  mm単位で設定できます。ラムと上部ツールの間の調整は、シートの厚さのばらつきに対応する油圧クッションを使用して行われます。3点曲げでは、0.25度の精度で曲げ角度を実現できます。3点曲げは高い柔軟性と精度を実現できますが、コストが高く、すぐに使用できるツールも少ないという欠点があります。主に高付加価値のニッチ市場で使用されています。^{[ 2 ]}

折り曲げ加工では、クランプビームがシートの長い方の辺を保持します。ビームが上昇し、シートを曲げプロファイルに沿って折り曲げます。曲げビームはシートを上下に移動できるため、正および負の曲げ角度を持つ部品の製造が可能です。結果として得られる曲げ角度は、ビームの折り曲げ角度、ツールの形状、および材料特性によって影響を受けます。このプロセスでは大きなシートを扱うことができるため、作業の自動化が容易です。シートの表面損傷のリスクはほとんどありません。^{[ 2 ]}

ワイピングでは、シートの長い方の端をクランプし、ツールを上下に動かして、シートを曲げプロファイルに沿って曲げます。折り畳みよりも速いですが、ワイピングはツールがシート表面を移動するため、傷がついたり、シートが損傷したりするリスクが高くなります。鋭角を作る場合は、そのリスクが高まります。^{[ 2 ]}

この方法では、通常、材料の底面を削ったり、コイニング加工を施したりして、エッジを整え、スプリングバックを抑制する。この曲げ加工方法では、下型ダイの半径が最終的な曲げ半径を決定する。

回転曲げはワイピング曲げに似ていますが、上型は最終成形形状が切り込まれた自由に回転する円筒形であり、下型はそれに適合します。シートに接触すると、ロールは2点で接触し、成形プロセスでシートが曲げられるにつれて回転します。この曲げ方法は一般的に「非マーキング」成形プロセスと考えられており、塗装済みの表面や傷つきやすい表面に適しています。この曲げプロセスでは、標準的なプレスブレーキプロセスで1回の打撃で90°を超える角度を作り出すことができます。

ロール曲げ加工では、棒材や板材に曲線が付けられます。適切な下地処理（パンチング）を行う必要があります。

この方法では、下側のVダイの代わりにウレタンまたはゴム製の平らなパッドを使用します。パンチが部品を成形すると、ウレタンがたわみ、材料がパンチの周りに成形されます。この曲げ加工方法には多くの利点があります。ウレタンが材料をパンチの周りに巻き付け、最終的な曲げ半径はパンチの実際の半径に非常に近くなります。傷のない曲げ加工が可能で、塗装済み材料やデリケートな材料にも適しています。ウレタンに逃げ面のある半径定規と呼ばれる特殊なパンチを使用すると、従来のプレス金型では不可能な180°を超えるU曲げを1回の加工で実現できます。ウレタン金型は消耗品と考えるべきであり、安価ではありませんが、専用の鋼材に比べればはるかに安価です。この方法にはいくつかの欠点もあります。ボトミングやコイニングと同様のトン数が必要であり、形状が不規則なフランジには適していません。つまり、曲げられたフランジの端が曲げと平行ではなく、ウレタンパッドに接触するのに十分な長さがない場合です。

ジョグリング[ ^{5 ] （}ジョグル曲げとも呼ばれる）は、オフセット曲げ加工の一種で、等しい角度の2つの反対方向の曲げを1回の動作で形成し、小さなS字型の曲げプロファイルと、曲げられていない面と結果として得られるフランジとの間のオフセットを作成します。このオフセットは通常、材料の厚さの5倍未満です。^{[ 6 ]}多くの場合、オフセットは材料の厚さ1倍になります。これは、一方の材料シートの端をもう一方の材料シートの上に重ねる重ね継ぎを可能にするためです。

「曲げ代」（BA）とは、あらゆる材料の曲げの接点間のニュートラルラインの弧の長さです。図中のBで寸法指定された各フランジの長さをBAに加えると、展開図の長さが得られます。この曲げ代式は、曲げが1)半径の中心、2)半径の接点（B）、または3)鋭角曲げの半径の外側接点（C）から寸法指定されている場合に、展開図の長さを決定するために使用されます。外側接点に寸法指定されている場合は、曲げ代を加える前に、材料の厚さと曲げ半径をそこから差し引いて、半径の接点までの寸法を求めます。

BAは、経験的K因子を組み込んだ以下の式を使用して推定できます。^{[ 10 ]}

${\displaystyle BA=A\left({\frac {\pi }{180}}\right)\left(R+(K\times T\right))}$

曲げ減算BDは、フランジの長さ（端から頂点まで）の合計と初期平面長さとの差として定義されます。

外側セットバック(OSSB) は、半径の接点から曲げの外側の頂点までの長さです。曲げ減算(BD) は、外側セットバックの 2 倍から曲げ許容値を引いた値です。BD は次の式を使用して計算されます。ここで、A はラジアン (=度 * π / 180) の角度です。^{[ 11 ]}

${\displaystyle BD=2\left(R+T\right)\tan {\frac {A}{2}}-BA}$

90度の曲がり角の場合、この式は次のように簡略化できます。

${\displaystyle BD=R\left(2-A\right)+T\left(2-KA\right)}$

Kファクターは、中立線の位置と材料の厚さの比であり、t/Tで定義されます。ここで、tは中立線の位置、Tは材料の厚さです。Kファクターの式は成形応力を考慮に入れておらず、力が加えられた後の中立線の位置を単純に幾何学的に計算したものであり、特定のセットアップにおけるすべての未知の（誤差）要因をまとめたものです。Kファクターは、材料、曲げ加工の種類（コイニング、ボトミング、エアベンディングなど）、工具など、多くの変数に依存し、通常は0.3～0.5の範囲です。

以下の式は、K係数と曲げ代を関連付けます。^{[ 12 ]}

${\displaystyle K={\frac {-R+{\frac {BA}{\pi A/180}}}{T}}.}$

以下の表はあくまで目安です。実際の結果は大きく異なる場合があります。

空気曲げにおけるK係数の近似値として、表の代わりに以下の式を用いることができます。

${\displaystyle K={\frac {\log \min \left(100,{\frac {\max(20R,T)}{T}}\right)}{2\log 100}}.}$

• ベンソン、スティーブ・D. 『プレスブレーキ技術：精密板金曲げ加工ガイド』製造技術者協会、1997年。ISBN 978-0-87263-483-1
• トッド、ロバート H.、アレン、デル K.、アルティング、レオ (1994)、『製造プロセス参考ガイド』、インダストリアル プレス社、ISBN 0-8311-3049-0。
• https://prestigemetals.com/metal-bending-technology/