JP5224747B2 - せん断加工方法 - Google Patents

Description

この発明は、プレス加工などによるせん断加工方法に関し、特に、せん断によって生じたバリ（カエリ）をデバリ処理するせん断加工方法に関する。

例えば、プレス加工によって被加工材である鋼板をせん断して製品を製作する場合、製品であるせん断品にバリが発生する。このバリは、せん断品の一方の面（打ち抜きパンチが当接する面）から突出した状態で形成され、製品としてせん断品を使用する際には不要なばかりでなく、邪魔になるものである。このため、プレス加工後に、ベルト研磨やバレル研磨などによって、せん断品からバリを取り除くデバリ処理が行われている。しかしながら、このようなデバリ処理は、プレス加工工程とは別の工程で行わなければならないため、コストがかさむとともに、追加の加工時間を要することになる。このため、プレス加工工程において、せん断とデバリ処理とを行える技術が求められていた。ここで、デバリ処理とは、バリが邪魔にならないように何らかの処理・加工を施すことであり、バリを取り除く（除去する）以外のことも含まれる。

そして、このような要求に対して、ひとつのプレス金型によってせん断とデバリ処理とを行える、という技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、順送り金型において、パンチング（打ち抜き）ステップで形成されたバリを押圧ダイによって押しつぶすことでデバリ処理を行う、というものである。また、被加工材のバリが形成される面に予め溝を形成し、この溝部分をパンチによって打ち抜くことでバリの発生をなくす、という技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−０６６６５２号公報 特開平０５−０４２３３０号公報

ところで、近年、プレス加工によって製作される製品の形状が複雑化（複合加工化）しているとともに、製品の加工精度が著しく高く要求されるようになっている。例えば、自動車のリクライニングシートのアジャスター機構に使用されるラウンドユニットの部品では、複雑な凹凸面を複数有するとともに、ギヤ歯が形成され、しかも、各部において極めて高い寸法精度や幾何精度（平面度や垂直度など）が求められている。さらに、他の部品と組み合わせた状態で摺動や回動などしなければならないため、摺動面や接触面などの機能面にわずかな突起があってもならない。

このように複雑形状で、しかも高精度が要求される製品に対して上記特許文献１、２に記載されているような技術を適用した場合、その要求に応えることができない。すなわち、上記特許文献１に記載されている技術では、バリを押しつぶすことでデバリ処理する。このため、つぶされたバリが余肉（余材）となって、寸法精度や幾何精度などが要求されるせん断面（カット面）やせん断面にほぼ垂直なバリ側の面から突き出ることになる。そして、このような余肉の突出は、せん断後の平面度や垂直度などの幾何精度や寸法精度を変化させ、さらには製品の機能面に突起を形状させ、製品としての要求仕様を満たさないことにもなる。また、上記特許文献２に記載されている技術では、予め溝を形成することでバリの発生をなくせるというものであるが、実際には溝の底部からバリが発生し、別の工程でのデバリ処理が必要となる。

そこでこの発明は、製品であるせん断品に寸法変化や突起の発生などを与えることなくデバリ処理可能なせん断加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、被加工材をせん断し、せん断によって生じたバリをデバリ処理するせん断加工方法であって、前記被加工材に、せん断によって生じるバリ側の面とせん断面とから形成される角部を切り欠くように凹状の収容部を形成し、前記被加工材をせん断して、前記収容部の前記せん断面側の端縁から前記せん断面の延長上に延びるようにバリを形成し、前記バリを、前記収容部側に曲げて前記収容部内に収容することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のせん断加工方法において、前記収容部が形成される前記被加工材の収容部形成位置に凹状の逃がし部を形成し、周縁に凸状の成形部が形成されたせん断工具を前記被加工材に、前記成形部を前記逃がし部に当接させて押圧することによって、前記被加工材に前記収容部を形成するとともに前記被加工材をせん断することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、バリが凹状の収容部内に収容された状態でデバリ処理されているため、製品であるせん断品に寸法変化や突起の発生などを与えることがない。すなわち、せん断品（被加工材）の余肉であるバリが収容部内に収容されているため、せん断面やバリ側の面から余肉（バリ）が突き出ることがない。この結果、せん断による幾何精度や寸法精度が維持され、突起も発生しない。

請求項１に記載の発明によれば、せん断によって生じたバリを凹状の収容部内に収容してデバリ処理するため、製品であるせん断品に寸法変化や突起の発生などを与えることがない。すなわち、せん断品（被加工材）の余肉であるバリを収容部内に収容するため、せん断面やバリ側の面から余肉（バリ）が突き出ることがない。この結果、せん断による幾何精度や寸法精度が維持でき、突起も発生しない。

しかも、被加工材（せん断品）に凹状の収容部が形成され、この収容部のせん断面側の端縁からバリが形成される。すなわち、せん断面にほぼ垂直なバリ側の面よりも低い位置からバリが発生するため、バリを収容部内に収容した状態で、せん断面やバリ側の面から余肉（バリ）が突き出ることがよりなくなる。

請求項２に記載の発明によれば、被加工材の収容部形成位置に凹状の逃がし部を形成した後に収容部の形成とせん断とを行うため、せん断工具の成形部に過剰な衝撃力や集中応力が発生することを抑制し、せん断工具の破損や磨耗などを防止、抑制することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１、２は、この発明の実施の形態に係るせん断品１の平面図とそのＡ−Ａ断面図であり、このせん断品１は、自動車のリクライニングシートのアジャスター機構に使用されるラウンドユニットの部品である。

このせん断品１は、鋼板を被加工材Ｍとして後述するようにしてプレス加工によって成形、せん断され、リング状の外輪部１１と、この外輪部１１の内側に位置し外輪部１１の片面から突出した円板状の内円部１２とが一体となっている。また、外輪部１１の内周面には、ギヤ歯が連続的に形成された内歯歯車１１ａが形成され、内円部１２の中心部には、中心孔１２ａが形成されている。このようなせん断品１は、他の部品と一体となってリクライニングシートのアジャスター機構に使用されるため、高い寸法精度や幾何精度が要求される。すなわち、内歯歯車１１ａのみならず、機能面（接触面）である外輪部１１の外周面（せん断面）１１ｂやこの外周面１１ｂに垂直なバリ側の面１１ｃなどの寸法精度や幾何精度が高く要求される。

このため、せん断によるバリが、尖ったままで外輪部１１のバリ側の面１１ｃから残存していてはならいのは勿論のこと、バリがつぶれた状態で余肉となって外周面１１ｂやバリ側の面１１ｃから突出していてはならない。このような要求から、このせん断品１では、次のようにデバリ処理されている。すなわち、図３に示すように、せん断によって生じるバリ１１ｄの近傍に（バリ１１ｄに隣接して）凹状の収容部１１ｅが形成され、バリ１１ｄが収容部１１ｅ側に曲げられ収容部１１ｅ内に収容された状態でデバリ処理されている。より詳細には、バリ側の面１１ｃと外周面１１ｂとから形成される角部１１ｆを切り欠くように収容部１１ｅが形成され、この収容部１１ｅの外周面１１ｂ側の端縁からバリ１１ｄが形成されている。つまり、バリ側の面１１ｃよりも低い内部側（材料側）の位置からバリ１１ｄが発生している。そして、このバリ１１ｄがカール状に曲げられた状態で収容部１１ｅ内に収容され、余肉となったバリ１１ｄが、外周面１１ｂの同一面上からも、バリ側の面１１ｃの同一面上からも突出していない。

次に、このような構成のせん断品１の製造方法（せん断加工方法）について説明する。ここで、この実施の形態では、ひとつの順送り金型を用いて複数のステップ（ステージ）でせん断品１を製造するものとする。また、上記のように高い寸法精度や幾何精度が要求されるため、ファインブランキング（精密せん断加工）によって製造するものとする。

まず、図４に示すように、後述するパンチ（せん断工具）２の成形部２ａが当接する被加工材Ｍの収容部形成位置に逃がし部Ｍ１を形成する。この逃がし部Ｍ１は、図５に示すように、断面がＶ字状（凹状）で、せん断品１の外周面１１ｂに沿って形成する。すなわち、せん断品１の外周面１１ｂを形成するパンチ２の外周面（刃面）２ｂとＶ字の中心とが一致するように、外周面２ｂの輪郭（せん断品１の場合、円形）に沿って逃がし部Ｍ１を形成する。具体的には、形成しようとする逃がし部Ｍ１を転写させた凸形状のコイニング部３ａを有するコイニングブロック３が金型内に配設され、コイニング部３ａを被加工材Ｍに押圧することで、逃がし部Ｍ１を形成する。

次に、図６に示すように、被加工材Ｍのバリ発生位置の近傍に凹状の収容部１１ｅを形成するとともに、被加工材Ｍをせん断する。ここで、この実施の形態では、上記のようなせん断品１を製造するために、外輪部１１から内円部１２を突出させ、内歯歯車１１ａや中心孔１２ａを形成する必要があるが、これらの形成（成形）については、デバリ処理と直接関係しないため、ここでは説明を省略する。なお、被加工材Ｍの外形（外周面１１ｂ）をせん断する前のステップで内円部１２や内歯歯車１１ａなどを形成してもよいし、せん断と同じステップにおいて行うようにしてもよい。

被加工材Ｍをせん断してせん断品１の外周形状を形成するパンチ２は、図５に示すように、被加工材Ｍと当接する先端面２ｃの全外周縁に、上記のような収容部１１ｅを被加工材Ｍに形成するための成形部２ａが形成されている。この成形部２ａは、先端面２ｃから被加工材Ｍ側に突出した凸状で、その大きさ、つまり幅Ｗ１と先端面２ｃからの高さＨ１とは、成形部２ａによって形成される収容部１１ｅに上記のようなバリ１１ｄを曲げて収容した際に、バリ１１ｄ（余肉）が外周面１１ｂやバリ側の面１１ｃから突出せず、かつ他の部分に変形などの影響を与えない大きさに設定されている。また、このような成形部２ａの大きさに基づいて、逃がし部Ｍ１の断面形状のＶ字の中心からの開口幅Ｗ２は、成形部２ａの幅Ｗ１よりも大きく設定され、逃がし部Ｍ１のＶ字の深さＨ２は、成形部２ａの高さＨ１よりも大きく設定されている。つまり、パンチ２の先端面２ｃが被加工材Ｍと当接した際に、大きな応力や衝撃力を受けることなく成形部２ａが逃がし部Ｍ１に進入できるようになっている。

そして、このようなパンチ２が金型内に配設され、パンチ２を被加工材Ｍに押圧することによって、被加工材Ｍ（せん断品１）に収容部１１ｅを形成するとともに、被加工材Ｍからせん断品１を打ち抜く。すなわち、パンチ２を被加工材Ｍに押圧することで、図７に示すように、パンチ２が被加工材Ｍ内を進入し、逃がし部Ｍ１のパンチ２側が押しつぶされて、被加工材Ｍがパンチ２の先端面２ｃおよび成形部２ａに密着した状態となり、これにより収容部１１ｅが形成される。さらに、パンチ２とダイ４とによって被加工材Ｍがせん断されていき、パンチ２をダイ４まで押し込むと被加工材Ｍからせん断品１が打ち抜かれる。

このようにしてせん断品１を打ち抜いた状態では、図８に示すように、パンチ２の先端面２ｃが当接していたバリ側の面１１ｃと、せん断面である外周面１１ｂとから形成される角部１１ｆを切り欠くように収容部１１ｅが形成されている。そして、この収容部１１ｅの外周面１１ｂ側の端縁から、つまりバリ側の面１１ｃよりも低い内部側の位置から、細長いバリ１１ｄが外周面１１ｂの延長上に延びるように形成されている。また、被加工材Ｍの材質や、パンチ２とダイ４とのクリアランス（隙間）などによって異なるが、この実施の形態では、バリ１１ｄの先端がバリ側の面１１ｃから突出している。

続いて、バリ１１ｄを収容部１１ｅ側に曲げて収容部１１ｅ内に収容し、デバリ処理する。具体的には、金型内に配設された図９に示すようなデバリングパンチ５によって、バリ１１ｄを曲げてデバリ処理する。このデバリングパンチ５は略円盤状で、底面側にせん断品１を収容する凹状のポケット５ａが形成されている。このポケット５ａは、平面形状が円形で、せん断品１を収容した状態でバリ１１ｄと当接する内角５ｂが、図１０に示すように、Ｒ形状（円弧状）に形成されている。そして、せん断品１をポケット５ａ内に収容して、デバリングパンチ５とベースプレート６とでせん断品１を挟んだ状態で、デバリングパンチ５をベースプレート６側に押圧する。これにより、せん断品１のバリ１１ｄがポケット５ａの内角５ｂで押圧され、内角５ｂの形状に倣ってカール状に曲げられて、収容部１１ｅ内に収容される。

ここで、内角５ｂの形状は、バリ１１ｄを所望の形状に曲げて収容部１１ｅ内に収容できるように設定されている。また、内角５ｂの上方には凹状の逃がし穴５ｃが形成され、デバリングパンチ５をベースプレート６側に押圧した際に、バリ側の面１１ｃがデバリングパンチ５に当ってせん断品１が変形しないようになっている。さらに、ポケット５ａは下側（ベースプレート６側）から上側に狭くなる円錐状（テーパ状）に形成され、せん断品１がポケット５ａ内に収容しやすいとともに、外周面１１ｂがポケット５ａの内周面に当って変形などしないようになっている。このような形状、構成により、バリ１１ｄのみがポケット５ａの内角５ｂに当って押圧され、外周面１１ｂやバリ側の面１１ｃなどの他の部分には、変形やスクラッチなどを発生させないようになっている。

以上のような構成のせん断品１によれば、機能面であり寸法精度や幾何精度が高く要求される外周面１１ｂやバリ側の面１１ｃから余肉となったバリ１１ｄが突出せず、しかも他の部分に変形などの影響を与えないで収容部１１ｅ内に収容されているため、せん断による幾何精度や寸法精度が維持される。

また、上記のような製造方法によれば、せん断によって生じたバリ１１ｄを収容部１１ｅ内に収容してデバリ処理するため、製品であるせん断品１に変形や突起の発生、寸法変化などを与えることがない。すなわち、バリ側の面１１ｃよりも低い位置からバリ１１ｄが発生し、このバリ１１ｄを収容部１１ｅ内に収容するため、外周面１１ｂやバリ側の面１１ｃから余肉となったバリ１１ｄが突出することがない。さらに、被加工材Ｍの収容部形成位置に逃がし部Ｍ１を形成した後に収容部１１ｅの形成とせん断とを行うため、パンチ２の成形部２ａに過剰な衝撃力や集中応力が発生することを抑制し、パンチ２の破損や磨耗などを防止、抑制することができる。また、プレス加工工程において、さらにはひとつの金型において、せん断とデバリ処理とを行うため、生産性が向上するとともに、製造コストを低減できることは勿論である。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、パンチ２によって収容部１１ｅの形成とせん断とを同時に（同一ステップで）行っているが、先のステップで収容部１１ｅを形成し、その後のステップにおいて、成形部２ａで収容部１１ｅの形状を維持しながらせん断を行うようにしてもよい。または、被加工材Ｍの材質などによっては収容部１１ｅがせん断によって変形しない（つぶれない）場合には、収容部１１ｅを形成した後に、成形部２ａを有しない平坦なパンチ２によってせん断を行うようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、せん断品１の角部１１ｆを切り欠くように収容部１１ｅを形成し、バリ側の面１１ｃよりも低い内部側の位置からバリ１１ｄを発生させているが、要求される幾何精度や許容される突起の程度などによっては、次のようにしてもよい。つまり、通常のバリ発生のように、バリ側の面１１ｃと同位置からバリ１１ｄを発生させ、このバリ１１ｄに隣接して（バリ発生位置の近傍に）形成した収容部１１ｅに、バリ１１ｄを曲げて収容するようにしてもよい。さらに、ひとつの順送り金型でせん断品１を製造しているが、トランスファープレスによって複数の金型を用いて製造するようにしてもよいし、ファインブランキングではない一般のせん断加工にも適用できることは勿論である。また、パンチ２の材質や要求寿命、あるいは被加工材Ｍの材質などによっては、逃がし部Ｍ１を形成せずに、パンチ２による収容部１１ｅの形成とせん断とを行うようにしてもよい。

以上のように、この発明に係るせん断品、せん断加工方法およびせん断工具は、製品であるせん断品に寸法変化や突起の発生などを与えることなくデバリ処理可能なものとして極めて有用である。

この発明の実施の形態に係るせん断品の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のせん断品の外輪部の外周部拡大図である。 この発明の実施の形態に係るせん断加工方法において逃がし部を形成するステップを示す図である。 図４のステップで形成される逃がし部の断面形状とパンチの成形部の形状（図６のＢ部詳細）および、それらの位置関係を示す図である。 この発明の実施の形態に係るせん断加工方法において収容部の形成とせん断とを行うステップを示す図である。 図６のステップにおけるせん断途中の断面状態を示す図である。 図６のステップでせん断されたせん断品の外輪部の外周部拡大図である。 この発明の実施の形態に係るせん断加工方法においてバリを曲げて収容部内に収容するステップを示す図である。 図９のステップで使用するデバリングパンチのポケットの内角の形状を示す拡大図（図９のＣ部詳細図）である。

符号の説明

１ せん断品
１１ 外輪部
１１ａ 内歯歯車
１１ｂ 外周面（せん断面）
１１ｃ バリ側の面
１１ｄ バリ（余肉）
１１ｅ 収容部
１１ｆ 角部
１２ 内円部
２ パンチ（せん断工具）
２ａ 成形部
２ｂ 外周面（刃面）
２ｃ 先端面
３ コイニングブロック
３ａ コイニング部
４ ダイ
５ デバリングパンチ
５ａ ポケット
５ｂ 内角
６ ベースプレート
Ｍ 被加工材
Ｍ１ 逃がし部

Claims (2)

1. 被加工材をせん断し、せん断によって生じたバリをデバリ処理するせん断加工方法であって、
   前記被加工材に、せん断によって生じるバリ側の面とせん断面とから形成される角部を切り欠くように凹状の収容部を形成し、
   前記被加工材をせん断して、前記収容部の前記せん断面側の端縁から前記せん断面の延長上に延びるようにバリを形成し、
   前記バリを、前記収容部側に曲げて前記収容部内に収容することを特徴とするせん断加工方法。
2. 前記収容部が形成される前記被加工材の収容部形成位置に凹状の逃がし部を形成し、
   周縁に凸状の成形部が形成されたせん断工具を前記被加工材に、前記成形部を前記逃がし部に当接させて押圧することによって、前記被加工材に前記収容部を形成するとともに前記被加工材をせん断することを特徴とする請求項１に記載のせん断加工方法。
   

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