プレス機械の特徴と種類

プレス機械の特徴

プレス機械とは、金型に圧力を加えることで、金型に挟んだ素材を任意の形状に変形させる装置であり、今日の金属加工においては欠かせないものです。

プレス機械は、一般に下側の金型をダイ、上側の金型をパンチと呼ぶ一対の金型を有し、この金型に素材（ブランク）を挟む形で設置した後、金型に素材の弾性限界を越える大きさの圧を掛けて素材を塑性変形させます。 このダイとパンチ、並びにブランクを設置したり固定したりする補助具、ダイとパンチを駆動させる動力部などの一連の装置がプレス機械です。 プレス加工においては、一度のプレスで目的の製品形状へと仕上げることは少なく、多くの場合では複数のプレス機械を組み合わせて順番に加工を施していく順送り成形を行います。

プレス機械の種類

プレス加工の技法にはさまざまなものがあり、その技法を最適に実現するべくプレス機械のバリエーションも今日まで発展を続けてきました。代表的なプレス機械の種類を見ていきましょう。

プレス機械の金型を駆動させる動力装置は、機械式と油圧式の2つのタイプに大別できます。機械式は、モーターを動力源としてフライホイールを回転させ、発生した慣性エネルギーによってプレスを行うもの、サーボモーターによってプレスを行うものなどです。一方、油圧式では液圧によって金型に力を加えます。

プレス機械では、金型部に巨大な力を発生させ、その力をフレームで受け止めることで機械の内部で力を完結させる仕組みを要します。フレームの形状は以下の2種類です。

横から見た形状がCの形となっているものをC形フレームといいます。手前が空いているので作業性が良く単発作業などに向いていますが、剛性には劣り、口開きと呼ばれる機械の歪みが発生しやすい形状です。

加工エリアの四隅に4本の柱をもつタイプのものをストレートサイドフレームといいます。こちらは、C形フレームとは逆に、剛性に優れ、反面作業性は劣る形式です。

プレス機械の動力装置の一部で、モーターの回転運動を金型の上下動に変換するための部分をクランクといいます。このクランクが1つだけのものはシングルクランク、2ヶ所もつものがダブルクランクです。ダブルクランクのほうが荷重の偏りに耐えるため、順送り加工での偏心荷重の加工に強みがあります。

プレス機械は、パンチが上下にスライドする際に、その動きをガイドする機構の方式の違いによって2種類に分けることが可能です。角形でガイドするものは角ガイドといい、機械剛性に優れています。円柱をガイドする形式のものはポストガイドといい、こちらは剛性には劣りますが、機械寿命が長く、製品精度の高さが特色です。

プレス機械の仕様

プレス機械の能力は、圧力能力、トルク能力、仕事能力の主要な3つの要素で決定されます。

圧力能力とは、その名の通りプレス機のプレス部分にかかる圧力の最大値のことです。プレス圧こそがプレス機械の要であり、もっとも重要な要素であるといえます。しかしながら、最大能力値でのプレス加工を行うとひずみが発生しやすく、機械寿命も縮めてしまうため、あらかじめ製造したい製品と圧力能力は余裕を持った設定が必要です。

次に、トルク能力とは、下死点上での加圧力を示しています。下死点上の高い位置から金属変形が開始する加工においては、慎重に機械設定を行います。

最後に、仕事能力とは、スライドのストローク１回あたりの放出エネルギー量のことです。連続して加工を行う場合では、慎重な機械設計が必要になります。