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板金加工とは?7つの工程や代表的機械、魅力や問題点についてご紹介

加工方法について
 最終更新日

板金加工は、金属板を切ったり、曲げたりして製品を制作する金属加工方法のことです。他にも溶接や表面加工技術を活用し、様々な形状を作り上げてる加工方法もあります。

今回は、板金加工の概要や7つの工程、代表的な機械などについて解説していきます。

板金加工とは?

板金加工とは、金属板を切ったり、曲げたりして製品を製作する加工方法のことです。

板金加工は、1枚の薄板に対して溶接や表面加工なども行うため、形状を変化させるだけでなく、強度の向上や軽量化などの効果も期待できます。

板金加工の種類

板金加工の種類は以下のとおりです。

  • 2枚の刃で切断する「せん断加工」
  • L形やU形、Z形に曲げる「曲げ加工」
  • 容器形状に変形させる「深絞り加工」
  • 板金にネジ加工を施す「バーリング加工」

切断・曲げだけでなく、溶接やネジ打ち込みなど様々な手法が用いられており、今でも金属加工の種類も増え続けています。

板金加工のメリット 

板金加工のメリットは、少量多品種生産に向いていることです。板金加工は、様々な加工方法を活用したり、設備を用いたりしています。

そのため、設計に変更があったときにも柔軟に対応できます。また、加工方法を複数組み合わせることで、複雑な形状の製品を製作できるのも板金加工のメリットです。

板金加工のデメリット

板金加工のデメリットは、同じ部品を大量生産できない場合があることです。例えば、切断や曲げなど時間がかからない加工方法であれば大量生産も問題なくできます。

しかし、溶接や表面加工などの職人技に頼る加工方法は、時間を要します。誰でもできる加工方法ではないため、大量生産ができません。

板金加工の工程

板金加工は、以下の7工程で完了です。

  1. 板金の図面展開
  2. ブランク加工
  3. 脱脂
  4. 曲げ前段取り加工
  5. 曲げ加工
  6. 溶接・仕上げ
  7. 検査・納品

それぞれ詳しく見ていきましょう。

工程①板金の図面展開

1つ目の工程では、お客様に頂いた板金の図面展開を行います。板金の図面展開は、製作に入っていくための準備工程です。

図面は平面・立面・側面の三面図で構成されているのが一般的ですが、図面によっては解釈できない箇所もあるため、下記のポイントを重要視して2D/3DCADソフトを駆使して作製していきます。

  • 品質担保に最適な工程
  • 溶接場所をどこにするか
  • 材料の破棄を最小限に行う方法

工程②ブランク加工

図面展開が終了すれば、ブランク加工に移っていきます。ブランク加工とは、図面で指定された材料から部品を切り出す工程のことです。

ブランク工程には下記の加工方法が主に使用されています。

  • 任意の形状に切り分ける「シャーリング加工」
  • 金属板を打ち抜く「タレパン加工」
  • 高出力レーザーを活用し材料の切削や旋削を行う「レーザー加工」
  • タレパン加工とレーザー加工を複合した「複合加工」

完成品に応じてブランク加工は変更されます。脱脂前に重要な工程としてブランク加工が組み込まれています。

工程③脱脂

ブランク加工が終了すれば、切り出した部品の金属表面に付着している油脂やホコリなどを除去する脱脂に移ります。脱脂は、製品を綺麗な状態で納品するためには欠かせません。

できあがった製品に汚れが付着していれば、脱脂を行っていない確率が高い製品と言えるでしょう。

工程④曲げ前段取り加工

後述する曲げ加工の前に、曲げ前段取り加工を行います。曲げ前段取り加工とは、ブランク加工や脱脂で取り切れなかった不具合を除去する工程のことです。

曲げ前段取り加工の作業方法は以下のとおりです。

  • タッピング・バーリングタップ加工
  • 皿もみ加工
  • バリ取り

これらの作業は曲げ加工前に行うことが困難です。そのため、曲げ加工前に実施される作業となっています。

工程⑤曲げ加工

次に、曲げ加工に移ります。曲げ加工では、図面展開通りに折り曲げていきます。曲げ加工で使用される機械は、プレスブレーキと呼ばれるものです。

プレスブレーキは、ブランク加工した平板材を所定の位置に沿って適切な角度に折り曲げることが可能になる機械のことです。

とはいえ、いくらプレスブレーキを使用したとしても最小曲げ高さの障壁に当たってしまいます。最小曲げ高さに対応するためにも、H=R+3t以上確保できるような寸法で設計しなくてはいけません。

工程⑥溶接・仕上げ

曲げ加工が終了次第、溶接・仕上げに写っていきます。溶接とは、曲げ加工によって組み立てられた際に見つかる必要箇所を溶接して製品形状にする工程のことです。

板金加工時の溶接方法として、突き合わせ溶接や隅肉溶接などが挙げられます。仕上げとは、凹凸が残っている部分に研磨機や仕上げ工具を使用して平らにさせる方法のことです。

溶接で生じた焦げ跡なども仕上げで除去していきます。そのため、一般的に溶接から仕上げの順で行われます。

溶接・仕上げは製品の仕上がりを決定する工程の1つです。溶接技術は誰でもできるわけではないため、溶接技術を持った職人に溶接してもらう必要があります。

工程⑦検査・納品

最後に製品の検査・納品を行います。検査では、製品に「傷がついていないか」「展開図通りになっているか」などを目視・検査機器を使用して厳しくチェックされます。

この検査を通り抜けた製品のみ納品といった形が取られるため、お客様も安心して製品を受け取ることが可能です。工場によっては、検査方法に画像測定機や三次元測定機を使用していることもあるため、依頼前に確認しておくとよいでしょう。

板金加工するために使用する代表的機械

板金加工は、手作業ではなく加工方法に適した機械が使用されます。板金加工するために使用する代表的機械は以下のとおりです。

  • レーザー加工機
  • レーザー・パンチプレス複合機
  • タレットパンチプレス
  • レーザー溶接機

それぞれ詳しく見ていきましょう。

レーザー加工機

レーザー加工機とは、金属材料に高出力レーザーを当てて、局所的に溶融させて溶けた金属を期待で吹き飛ばして金属切断する加工機のことです。切断する周長が長かったり、長穴などの高速加工が得意です。

とはいえ、タップ穴やバーリングなどといった金属加工はできないため、注意しましょう。

レーザー・パンチプレス複合機

レーザー・パレンチプレス複合機とは、「レーザー加工機」と「タレットパンチプレス」を合わせた機械のことです。穴加工や成形加工など様々な加工方法に対応しています。

また、加工によっては装置を変える必要がありません。そのため、機械変更に伴う加工位置のずれがなくなり、製品の品質向上と均質化、作業効率の上昇に繋がります。

タレットパンチプレス

タレットパンチプレスとは、金型ホルダーに小さな金型を取り付けて、金属をプレスして抜いていける機械のことです。穴数の多い製品に適しており、効率的に加工を進められます。

また、タップやザグリ穴など様々な成形加工にも対応しています。ただし、外周や長穴を抜くにはたくさんのパンチ回数が必要になるため、加工時間には注意が必要です。

レーザー溶接機

レーザー溶接機とは、熱影響層が小さいことから熱ひずみが発生しにくい溶接方法のことです。熱ひずみが発生しにくいため、薄板の金属板でも板金加工ができます。

薄板の金属加工は、熟練の職人しかできなかった加工方法ですが、レーザー溶接では非熟練者でも実現できます。今後設備の普及が進めば、レーザー溶接が一般的に使用される板金加工の機械として普及していくでしょう。

まとめ

板金加工は、金属板を曲げたり、切ったりなどをして製品を作り上げていきます。他にも溶接や表面加工、仕上げなど加工方法に幅があるため、様々な金属製品に対応しています。

そのため、板金加工を依頼する際には、依頼する業者の使用している加工方法や機械などについて調べておく必要があります。確かな技術・実績を持った業者に依頼するためにも、リサーチをしっかりとしましょう。

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