旋盤加工と切削加工の基本的な違いから、それぞれの特徴、適した材料、使用する工具まで徹底解説。金属加工業界での選択肢として、どちらの加工方法が自社の製品に適しているのでしょうか？
絞り加工と金属加工の種類と技術と成形プロセス
絞り加工の基本から高度な技術まで、様々な種類とプレス技術のポイントを詳しく解説します。金属板から美しい容器状製品を効率良く製造するには、どのような知識と技術が必要なのでしょうか？
絞り加工は、金属の板材を金型と専用工具を使用して容器状の形に成形する加工方法です。この技術は継ぎ目のない製品を効率よく製造できるため、アルミ缶やフライパン、機械部品など多岐にわたる製品製造に活用されています。
絞り加工の基本的なプロセスは以下の通りです。
板材選びは絞り加工の成功を左右する重要な要素です。適切な材料選定のポイントは以下のとおりです。
特に、アルミニウムや銅は絞り性に優れており、比較的容易に深い形状に加工できます。一方、ステンレス鋼は加工硬化を起こしやすく、複数回の工程が必要になることが多いです。
絞り加工は、成形される容器の深さによって「深絞り加工」と「浅絞り加工」に大別されます。これらの違いは単に深さだけではなく、加工技術や適用される製品にも影響します。
深絞り加工の特徴：
各材質による限界絞り比の目安。
| 材質 | 限界絞り比 |
|---|---|
| 純チタン1種 | 2.7 |
| アルミニウム | 2.0 |
| 銅 | 2.0 |
| ステンレス鋼 | 1.8〜2.2 |
浅絞り加工の特徴：
応用例：
深絞り加工の応用製品。
浅絞り加工の応用製品。
特に注目すべきは、深絞り加工によって製品の加工硬化が期待できるという点です。材料が薄板でも硬度を上げることができるため、軽量かつ丈夫な製品の製造が可能になります。
絞り加工の成功は金型設計に大きく依存しています。最適な金型設計と不良低減のための主要なポイントを解説します。
金型設計の重要要素：
不良の種類と対策。
特に重要なのが絞りビードの活用です。絞りビードはブランクホルダー面に設けられた突起で、材料に意図的な抵抗を与えて流れを制御します。これにより、異形絞りなどの複雑な形状でも安定した成形が可能になります。
不良率低減のための実践的アプローチ。
絞り加工には様々な種類があり、それぞれ特徴と難易度が異なります。主な種類とその特性を解説します。
絞り加工の難易度は形状の複雑さだけでなく、材質、板厚、絞り比などの要素によっても変化します。特に異形絞りは様々な方向に力がかかるため、金型設計や加工条件の設定に高度な技術が必要です。
絞り加工の世界においても、デジタル技術の導入が進み、製造プロセスの効率化や品質向上に大きく貢献しています。これからの絞り加工技術の展望について考察します。
シミュレーション技術の進化：
現代の絞り加工では、有限要素法（FEM）を用いたシミュレーションが欠かせません。特に以下の点で革新が起きています。
これらの技術により、従来は試作と経験に依存していた金型設計が、事前検証可能になり、開発期間の短縮とコスト削減を実現しています。
IoT・AI技術の活用：
スマートファクトリー化が進む中、絞り加工プロセスにもIoTやAI技術の導入が加速しています。
これらの技術導入により、熟練技術者の勘や経験に依存していた調整作業が科学的に最適化され、安定した品質の製品生産が可能になっています。
新素材対応と環境配慮：
自動車の軽量化要求などを背景に、新素材への対応技術も進化しています。
また、環境負荷低減の観点から以下のような取り組みも進行中です。
デジタル・クラフトマンシップの融合：
注目すべき点として、デジタル技術と匠の技の融合があります。熟練技術者の知識や経験をデジタルデータ化し、AIに学習させることで、高度な判断を自動化する取り組みが進んでいます。例えば、音や振動から不良を検知する技能をセンサーとAIで再現する試みなどが始まっています。
今後は、匠の技術の継承問題を解決しながら、より高精度・高効率な絞り加工技術が発展していくでしょう。特に小ロット多品種生産に対応した柔軟な生産システムの構築が重要になると予測されます。
日本金属プレス工業協会のデジタルトランスフォーメーション関連資料
絞り加工技術は、伝統的な金属加工技術でありながら、最新のデジタル技術と融合することで、さらなる進化を続けています。製造業のスマート化が進む中、絞り加工の分野においても技術革新と人材育成の両面から発展が期待されています。