プレス加工のかじり対策｜表面処理・潤滑・クリアランス

プレス加工のかじりとは

かじりは、金型と材料がこすれる部分に生じる傷や表面の損傷です。材料の一部が金型に強く付着する「凝着」が起きると、その付着物が後から通る材料を引っかき、製品に筋状の傷を付けます。金型表面の荒れや、間に入り込んだ異物も傷の原因になります。凝着は材料が強く付着する現象で、摩耗は接触によって表面の材料が失われる現象です。

製品では傷の位置と伸びる方向を調べ、金型ではその箇所に接触する面の付着物や荒れを確認します。亜鉛めっき鋼板の摺動試験では、めっき成分の亜鉛が金型皮膜に付着した例があります。

傷が出た箇所に接触する金型面を調べる

点検や清掃で金型に近づく際は、プレス機を停止し、他の人による起動を防ぐ措置など、設備に定められた安全手順に従います。

例えば側壁に縦の傷が続く場合は、その側壁が金型のどの面を通るかを確認します。製品の表裏、傷の始点と終点が分かる写真を残すと、金型の接触箇所を調べる際に役立ちます。付着物を除去する前に金型の状態も撮影しておきます。

傷のある製品は良品と識別し、外観基準に従って検査します。

加工油の供給と連続加工中の潤滑を確認する

加工油は金型と材料の摩擦や凝着を抑えるために使います。油の種類に加え、傷が出る箇所まで油が届いているか、加工を繰り返す間も潤滑できているかを確認します。

塗布位置と塗布量を見直す

ノズルやローラーで塗布する場合は、油が付く位置と量を調べます。傷が出る部分に油が届かない場合は、塗布位置や供給経路を調整します。同じ箇所を繰り返し曲げる加工では、加工部に油が残るかも確認します。

水溶性の加工油を使う場合は、使用製品の指定に沿って希釈濃度を管理します。

連続加工で傷が増える場合の確認

加工開始時には傷がなく、連続加工中に傷が増える場合は、油の供給状態と金型への付着物の増加を調べます。摩擦による発熱もかじりに関係するため、傷が出たときの加工速度、連続加工時間、金型の温度を確認します。

例えば、清掃後の初品には傷がなく、加工を続けると同じ側壁に傷が出ると仮定します。初品と傷が出た製品を分けて残し、傷に接触する金型面の写真と、その箇所への給油状態を記録します。付着物が増えている場合は油の供給経路と工具面を調べ、傷が片側に偏る場合は金型のすきまと取付け状態も調べます。

材料を変更した直後に発生した場合は、材質、板厚、めっきの種類を確認します。加工油を変更した際は、かじりに加えて製品の変色や油の除去状態も確かめます。

金型表面の補修と表面処理を検討する

金型に付着物や深い傷が残っている場合は、工具面の補修が必要かを調べます。付着物の除去、傷の補修、皮膜の再処理では作業内容が異なるため、損傷の状態に合う方法を選びます。

付着物・摩耗・皮膜の損傷を確認する

点検では、材料が付着して盛り上がった箇所、工具面が削れて荒れた箇所、皮膜が割れたり剥がれたりした箇所を確認します。研磨する場合は、加工面の形状と寸法、皮膜の状態への影響を確かめて補修します。

付着物を除去しても同じ位置でかじりが再発する場合は、油の供給と局部的に強く接触する箇所を調べます。付着物を取り除く暫定対策に加え、再発の原因となる潤滑や接触状態を改善する恒久対策が必要です。

加工する材料に合う皮膜を選定する

金型の表面処理は、加工する板材の材質やめっき、金型材、加工時の接触状態に合わせて検討します。例えば、アルミニウムの凝着対策には、炭素を主成分とするDLC皮膜を用いる方法があります。高張力鋼板向けにはチタン系・クロム系などの皮膜が使われています。

皮膜を設けた金型でも、強い面圧や繰り返しの滑りによって損傷することがあります。処理後は製品の傷と、金型皮膜の付着物・割れ・剥離を確認します。表面処理の種類と用途は、プレス金型の表面処理で詳しく解説しています。

クリアランスと金型の片当たりを確認する

クリアランスは金型のすきまです。抜き加工では、材料を押し抜くパンチと受け側のダイの刃先のすきまを指します。絞り加工では、材料が通る金型間のすきまを指します。加工方法によって、すきまが製品品質へ及ぼす影響は異なります。

抜き加工は工具摩耗と製品寸法を確認する

抜き加工では、クリアランスの大きさが工具との接触や摩耗に影響します。高強度鋼板の打抜き試験では、クリアランスを広げると工具摩耗が減る一方、穴の内径や抜き片の外径も変わっています。

調整する際は、現在のすきまと左右の偏りを測定し、変更後の穴径・外形寸法、バリ、切断面を確認します。クリアランスの寸法は、材料と板厚、求める寸法・切断面の品質に合わせて決めます。

絞り加工のすきまと片当たりを確認する

絞り加工で材料が通るすきまが狭い場合は、材料と金型の接触によってかじりが発生することがあります。傷が一方の側壁や特定の角に集中する場合は、その箇所のすきまや接触面を調べます。

金型の片当たりがある場合は、取付け状態や位置のずれを確認します。すきまを調整した後は、側壁の傷に加え、板厚、寸法、しわや割れも検査します。

かじり対策後の品質と再発を確認する

対策後は製品の傷が減ったかを確かめ、外観基準に従って合否を判定します。油、工具面、クリアランスを変更した場合は、変更箇所に関係する寸法や加工不良も確認します。

再発の有無は、実際の連続加工で確かめます。傷が再び出た場合は、対策後の加工回数と発生位置を残し、付着物の増加や油の供給状態を調べます。対策後も必要な外観と寸法を満たせるかを確認して、加工条件や金型の補修内容を決めます。