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私たちの身の回りにある無数の日常品は、実は金属加工プレスによって形作られています。乗用車のボディパネル、スマートフォンの筐体、電気製品、多くがプレス加工という高度な加工によるものです。
なぜプレス加工がこれほど活用されているのでしょうか？ 理由は、高精度な部品を短時間で多く生産できるという点にあります。金型で安定した品質を供給できるため、製造コストの削減にもつながります。
金属加工プレスの基礎知識を初心者の方にもわかりやすく解説します。 プレス加工の種類、工程、メリット・デメリット、最新の技術動向を、幅広くご紹介します。この記事を読めば、あなたもプレス加工の奥深さを理解できます。
金属加工プレスとは何か？
金属加工プレスとは、金属板を金型にセットし、要望の形状に成形する加工方法で、高精度な部品を短時間で大量生産できるという点にあります。
金型で一定の品質の部品を安定し供給でき、一度金型を作ってしまえば、部品を多く生産した場合に、個々の部品にかかるコストを大幅に削減できることも大きなメリットです。
金属加工プレスの種類と特徴
金属加工プレスは、金属板を型にセットし、様々な形に加工ができます。代表的な種類としては、せん断加工、曲げ加工、絞り加工、鍛造加工があります。
せん断加工とは？
せん断加工は、金属板を切る加工方法の一つで、プレス加工の一種です。ハサミで紙を切るように、金属板を金型にセットし切断します。金属板を金型にセットし、ダイとパンチで金属板をせん断する加工方法です。
曲げ加工とは？
曲げ加工とは、金属板の材料に力を加え、意図した形に曲げる加工のことです。プレス加工の一種であり、乗用車のボディパネルや電気製品の筐体、私たちの身の回りにある多くの日常品の製造に利用されています。
- V曲げ: 型がV字型になっており、金属板をV字型に曲げる最も一般的な方法です。
- U曲げ: V曲げを応用し、U字型に曲げる方法です。
- L曲げ: L字型に曲げる方法で、比較的シンプルな形状の品物に多く用いられます。
- R曲げ: 曲げ半径が大きい曲げ加工で、滑らかな曲面を作る際に利用されます。
- ヘミング曲げ：ヘミング曲げとは、金属の板の端を180度折り返し、さらに平らに押しつぶす加工のことです。
絞り加工とは？
絞り加工とは、金属板を金型にセットし、カップ状や円筒状、凹んだ形状に成形するプレス加工の一種です。一枚の平らな金属板から、継ぎ目なく立体的な形状を作り出すことができるのが特徴です。
- 円筒絞り：円筒絞りとは、金属板を円筒形に引き伸ばして成形する絞り加工の一種です。
- 角筒絞り加工：角筒絞り加工とは、金属板を角筒形（四角形の筒状）に成形する絞り加工の一種です。
- 異形絞り加工：異形絞り加工とは、単純な円筒形や角筒形ではなく、より複雑な形状の部品を金属板から作り出すための絞り加工の一種です。
鍛造加工とは？
鍛造加工とは、金属を高温に加熱し、ハンマーやプレス機で叩いたり圧力を加え、目的の形に成形する加工方法です。まるで刀鍛冶が刀を鍛えるように、金属の内部組織を緻密にし、強度を高めることができるのが特徴です。
金属加工プレスの工程の流れ
金属加工プレスは、金型を用いて金属板を所定の形状に成形する加工法です。乗用車部品や電気製品、私たちの身の回りにある多くの日常品にプレス加工が用いられています。
- 材料の準備:金属板を、加工に適した大きさにカットします。このカットされた金属板を「ブランク」と呼びます。
- 金型の準備: 製品形状に合わせて設計された金型をプレス機にセットします。
- ブランクのセット：プレス機のベッド上にブランクを正確な位置にセットします。
- プレス：プレス機の駆動によって、上型が高速で下型に押し付けられ、金型の形状に沿って変形し製品の形になります。
金属加工プレスで使用するプレス機の種類
身の回りの日常品がどのように作られているか、想像したことはありますか？乗用車のボディパネルや電気製品の筐体、多くの日常品は金属加工プレスという技術によって形作られています。
金属加工プレスで欠かせないプレス機の種類や特徴について詳しく解説していきます。
プレス機とは？
プレス機とは、金型を用いて金属板に圧力を加え、所定の形状に加工する機械です。乗用車産業をはじめ、電気製品、建設機械、様々な分野で利用されています。
機械式プレス機とは？
クランクシャフトとフライホイールを用いて、機械的な力を利用して加工を行います。構造がシンプルで、小規模な生産に適しています。
油圧式プレス機とは？
油圧シリンダーを用いて、油圧の力で加工を行います。大きな力を発生させることができ、大きな製品の加工に適しています。
サーボプレス機とは？
サーボモータによって、プレス速度や圧力を精密に制御が可能です。高精度な加工が必要な製品の製造に利用されます。
サーボプレスのモーションの種類
サーボプレス機は、従来の機械式プレス機と比べて、より精密で柔軟な加工が可能となるため、特徴の一つが、多彩なモーションパターンです。
| モーション | 説明 | 画像 |
| クランクモーション | 従来の機械式プレス機によく見られる基本的なモーションです。一定の速度でスライドが上下動します。 |  |
| ソフトモーション |
スライドが上下死点付近で速度を落とすモーションです。金型への衝撃を軽減し、品質の向上や金型の寿命延長に貢献します。 |
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| パルスモーション | スライドを短く上下動させるモーションです。コイニング加工、細かい加工に適しています。 |  |
| 振り子モーション | スライドが振り子のように往復運動するモーションです。深絞り加工、大きな変形量が必要な加工に適しています。 |  |
金属加工プレスで使う金型とは？
金属加工プレスで、金属板を所定の形状に成形するために不可欠なものが金型です。金型は、部品の設計図を形にしたもので、プレス機にセットされ、金属板に圧力を加えて形を作ります。
金型については下記の記事も参考にしてください。
金属加工と金型ってどんな関わりがあって金型に仕上がるの？金型屋さんに聞いてみた！
金型の役割として
- 形状形成: 金属板を製品の形状に打ち抜いたり、曲げたりします。
- 寸法精度: 部品に要求される寸法精度を確保します。
- 繰り返し精度: 同じ形状の部品を大量に、高精度で繰り返し生産します。
金型の構造として
- 上型: プレス機のストロークによって下型に押し付けられ、金属板を成形する部分です。
- 下型: プレス機に固定され、上型と組み合わさって部品の形状を形成します。
金属加工プレスに用いられる材料
金属加工プレスで用いられる材料は、加工する部品の形状、強度、耐久性、そしてコスト、様々な要素によって選択されます。一般的に、以下の材料が広く使用されています。
金属加工プレスでの被加工材はどんなものがあるの？
金属加工プレスで使われる材料としては、鉄鋼、特殊鋼、非鉄、非金属があります。金属加工プレスでは、金属が主な材料となります。
金属加工プレスのメリットとデメリットを教えて
金属加工プレスは、金型を用いて金属板に圧力を加え、所定の形状に加工する技術です。乗用車部品や電気製品、私たちの身の回りにある多くの部品が、このプレス加工によって製造されています。金属加工プレスのメリットとデメリットを説明します。
金属加工プレスはどんなメリットがあるの？
メリットとしては、金型を用いることで、短時間で多くの部品を生産することができます。人手による作業に比べて、大幅な生産性向上が見込めます。
金属加工プレスのメリット
- 高生産性: 金型を用いることで、短時間で大量の部品を生産することができます。
- 高精度: 金型によって、部品に高い寸法精度と形状精度を持たせることができます。
- 低コスト: 一度金型を作成すれば、それを繰り返し使用することで、部品の単価を低く抑えることができます。
- 自動化: プレス加工は、自動化が容易な工程で、自動搬送システムを導入し、人件費の削減や品質の安定化を実現できます。
金属加工プレスはどんなデメリットがあるの？
金属加工プレスは、高い生産性と精度を誇る加工方法ですが、その一方でいくつかのデメリットも抱えています。金属加工プレスの主なデメリットを詳しく解説します。
金属加工プレスのデメリット
- 金型製作費: プレス加工では、部品の形状に合わせて専用の金型を製作する必要があり、大きな初期投資となる要因です。
- 設備投資: プレス機本体や周辺設備の導入にも、多額の費用が必要です。
- 金型変更の難しさ: 一度製作した金型を変更するには、再度設計・製作を行う必要があり、時間と費用がかかります。
- 部品形状の制限: 金型を用いるため、加工できる形状に制限があり、複雑な形状はプレス加工には不向きな場合があります。
金属加工プレスの事例紹介
金属加工プレスは、私たちの生活を支える多くの部品の製造に欠かせない技術です。乗用車、電気製品、そして意外なところでは日用品まで、プレス加工によって作られた部品は数えきれません。
金属加工プレスによる乗用車部品を紹介
ボディパネルは、
車体の大部分を占めるボディパネルは、大きなプレス機で複雑な形状に成形されます。軽量化と高強度を両立させるため、高張力鋼板の特殊な素材を用いたプレス加工が盛んに行われています。
ドアパネルは、
ドアパネルもプレス加工によって作られます。曲面が多い形状を正確に再現するために、高度な金型設計技術が求められます。
金属加工プレスの将来性
金属加工プレスは、乗用車や電気製品、私たちの生活を支える多くの部品の製造に欠かせない技術です。技術は日々進化を続け、新たな可能性を拓きつつあります。IoTやAIの進展に伴い、金属加工プレスにも大きな変革が訪れています。
人材不足や環境問題といった社会課題の解決にも貢献することが期待されます。
金属プレス加工とスマートファクトリー
金属プレス加工の現場にも、スマートファクトリーの概念が取り入れられています。IoTやAIを活用することで、生産ラインの自動化、品質管理の高度化、生産計画の最適化が実現され、生産効率の向上や人材の有効活用に繋がっています。例えば、センサーでプレス機の稼働状況をリアルタイムで監視し、異常を早期に検知したり、AIによる予測分析で生産計画を立てたりするといったことが可能です。
スマートファクトリー化により、金属プレス加工はより高度化し、多品種少量生産やカスタマイズに対応できるようになっています。
スマートファクトリーって何？
スマートファクトリーは、デジタルトランスフォーメーションを実現するための手段の一つです。
スマートファクトリーとは、IoTやAIの先端技術を活用し、製造現場のあらゆるデータを収集・分析することで、生産の効率化や品質の向上を目指す取り組みです。
スマートファクトリー導入のメリット
- 生産性の向上: 自動化による人件費削減、生産計画の最適化によるリードタイム短縮
- 品質の向上: データに基づいた品質管理による不良品の削減
- 柔軟な対応: 需要変動への迅速な対応、カスタマイズ製品の生産
- 省エネ: エネルギー消費量の最適化
スマートファクトリーが目指すもの
- 少人数での高品質な製品生産
- 市場の変化に迅速に対応できる生産体制
- 人材の創造的な仕事へのシフト
デジタルトランスフォーメーションとスマートファクトリーの違いって何？
デジタルトランスフォーメーション（DX）とスマートファクトリーは、どちらもデジタル技術を活用して企業を変革するという点で共通していますが、その範囲や目的が異なります。
| 項目 | 範囲 | 目的 | 対象 | 技術 |
| デジタルトランスフォーメーション（DX） | 企業全体 | 顧客体験向上、新ビジネスモデル創出、競争力強化 | 製品、サービス、プロセス、組織、顧客 | IoT、AI、ビッグデータ、クラウドコンピューティング |
| スマートファクトリー | 製造現場 | 生産性向上、品質向上、コスト削減 | 生産設備、生産プロセス | IoT、AI、ロボット、センサー |
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リョーユウ工業では、主にシャーリング（切断）加工、タレットパンチ加工、プレーナー加工、レーザー加工、曲げ加工、面取り加工、溶接加工を行っています。塗装に関しても協力会社を通じて対応することが可能です。
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金属加工プレスのまとめ
金属加工プレスは、部品を大量に、しかも高精度に作り出すための頼れる加工法です。金型を使って金属板を一気に形にするので、短時間で大量生産ができ、製品の品質も安定します。
メリットばかりでなく、デメリットもあります。金型を作るのに大きな費用がかかるため、少量生産には不向きですし、一度作った金型を変更するのも大変です。また、加工できる材料の種類や厚さにも制限があります。
- 大量生産を考えている
- 高い精度が求められる部品
- 同じ形状の部品を何度も作る
- コストを削減したい
もし、これらの条件に当てはまるなら、プレス加工は有力な選択肢と言えるでしょう。
プレス加工は、部品の特性や生産計画によって、そのメリットとデメリットが大きく変わってきます。
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