プレス曲げとロール曲げの違いは何ですか?

間の基本的な違いは、 プレス曲げ ロールベンディングは 力がどのように適用されるか、そのプロセスによってどのような形状が生成されるか 。プレス曲げでは、パンチ (上型) を使用して、下型に置かれた板金上に降下して、定義された角度で単一の個別の曲げを作成します。つまり、変形は 1 点に集中します。ロールベンディングでは、金属を一連のローラーに通し、材料を徐々に連続的に円弧、半径、または完全な円柱に湾曲させます。変形は長さ全体に分散されます。簡単に言えば: プレス曲げは鋭角または斜めの曲げを行います。ロールベンディングで曲線や円形の形状を作る .

どちらも重要な金属成形プロセスですが、まったく異なる幾何学的結果が得られます。プレス ブレーキでシートを 90° 曲げてボックス パネルを作成します。プレートロールはシートをパイプ部分または円筒形の容器に曲げます。どちらかを誤って選択すると、不可能な結果 (鋭いコーナーを転がそうとする) か、無駄な結果 (転造機が 1 回のパスで生成する曲線に近似するために数十の増分ポイントを押し曲げる) のどちらかになります。この記事では、両方のプロセスについて詳しく説明し、すべての主要なパラメータにわたってそれらを比較し、各アプリケーションに適切なプロセスを選択するためのガイダンスを提供します。

プレス曲げの仕組み: 原理とプロセス

プレスブレーキまたはスタンピングマシンで実行されるプレス曲げは、 点変形プロセス 。板金は下側の金型 (ダイ) 上に配置され、上側の金型 (パンチ) が油圧、機械、またはサーボ電気の力を受けて下降して、金属を金型のキャビティに押し込みます。金属はパンチの先端とシートの間の接触線で塑性変形し、工具の形状とパンチのストロークの深さによって決まる曲げ角度を作り出します。

プレスブレーキの主な構成部品

• フレームと作業台: あらゆる機械部品を支える剛構造体。下型はワークテーブルに取り付けられており、ストローク全体にわたって静止し、上型と正確に位置合わせされている必要があります。
• 上型（パンチ）： 金属表面に接触して金属表面を下側の金型形状に押し込む下降ツール。パンチのプロファイルは、鋭角の V チップ (鋭い曲げ用) から、丸みを帯びたチップ (緩やかな曲げ用) およびグースネック プロファイル (深いボックスの成形用) まで多岐にわたります。
• 下型（ダイブロック）： 金属が押し込まれる固定の V 溝またはその他の輪郭のあるブロック。材料の厚さに対する V 開口幅 (ダイ開口部) は、必要な曲げ力とその結果生じる曲げ半径に大きく影響します。
• 駆動方式： 油圧駆動は、高トン数のプレス ブレーキ (最大 1,000トン以上 ）、ストローク全体を通してスムーズで制御可能な力を提供します。機械式 (偏心ギア) ドライブにより高速性が実現します。サーボ電気ドライブは、最高の位置決め精度 (±0.01 mm) とエネルギー効率を実現します。
• CNCバックゲージ： 各曲げの前に金属を正確に配置するプログラム可能な停止システムにより、手動測定を行わずに生産工程全体で部品の形状を再現できます。
• 制御システム: 最新のプレス ブレーキでは、グラフィカルな曲げシーケンス プログラミング、自動スプリングバック補正、レーザーまたは接触センサーによる閉ループ角度測定を備えた CNC コントローラーが使用されています。
• 安全装置: 工業用プレスブレーキでは、上型と下型の間の閉動作からオペレーターを保護するために、ライトカーテン、安全マット、両手制御、および緊急停止が必須です。

4つのプレス曲げ方法

プレス曲げは単一の技術ではなく、関連する一連の方法であり、それぞれが異なる結果を生み出します。

• エアベンディング： 金属がダイの底部に接触することなく、パンチがダイの V 開口部内に下降します。曲げ角度はパンチストロークの深さによって制御されます。深く貫通すると、より狭い角度が作成されます。エアベンディングは必要な力が最も少なく、単一セットの工具でさまざまな角度を実現できるため、最も柔軟な方法です。これは、現代の CNC プレス ブレーキ加工で主流の方法です。スプリングバックは、わずかに曲げすぎて補正する必要があります。
• ボトミング（底曲げ）： パンチは金属を金型キャビティの底部まで完全に押し込み、金属を金型の形状に対して塑性的に固定することによってほとんどのスプリングバックを排除します。必要なもの 空気曲げよりも 3 ～ 5 倍の力 しかし、より安定した正確な角度を生成します。通常、異なる角度ごとに個別のツールが必要です。
• 鋳造: 最も力のかかる方法で、パンチが金属を圧縮して 元の厚さの 25 ～ 30% 曲げゾーンではスプリングバックを完全に排除し、非常に狭い曲げ半径を実現します。最大のトン数が必要ですが、最も寸法的に正確な曲げが得られます。通常、精密航空宇宙部品や電子筐体部品に使用されます。
• ワイプ曲げ: シートメタルはクランプで保持され、ワイプダイがエッジを横切って曲げます。標準の V ダイ設定では到達できない非常に短いフランジやヘミング操作に使用されます。

プレス曲げ加工の作業手順

1. ポジショニング: シートメタルを下側のダイに配置し、CNC バックゲージに突き当てて、意図した曲げ線を工具の中心線に合わせます。
2. クランプ (該当する場合): フット ペダルまたは両手制御により、ワークピースに向かって上型の制御下降が開始されます。
3. 圧力の適用: パンチは金属に接触し、金属を金型のキャビティに押し込みます。曲げ力は最大変形点でピークに達します。空気曲げの場合、これは目標角度付近で発生します。
4. 形成: 金属は、パンチの先端と 2 つのダイのショルダー接触点の間の曲げ線に沿って塑性変形し、目的の角度を作成します。
5. 戻りストローク: パンチは開いた位置まで後退し、金属はわずかに跳ね返り (過剰な曲げによって補償されます)、成形された部品は取り外されるか、次の曲げのために再配置されます。

ロールベンディングの仕組み: 原理とプロセス

ロール曲げは、プレートロール、セクションベンダー、またはチューブローリングマシンで実行されます。 連続漸進変形プロセス 。ロールベンディングでは、単一点に力を加えるのではなく、曲率を引き起こす幾何学的構成に配置された一連のローラーに材料を通すことで、材料の長さ全体に曲げ応力を分散させます。金属は連続的に湾曲したローラーから出ていき、複数のパスを経ることで、望ましい円弧または完全な円柱が達成されるまで半径を徐々に締めることができます。

ロールベンディングマシンの主な種類

• 3ロールプレートローリングマシン（対称/非対称）： 最も一般的な構成。 3 つのローラーがピラミッドまたはピンチロール構成で配置されています。 2 つの下部 (サイド) ローラーが材料をサポートし、上部ローラーが下降して曲げ力を加えます。対称 3 ロール マシンは、両端に平らな曲がっていない部分を残します。非対称 (初期ピンチ) 設計は、最初のパスの前にリーディングエッジをクランプすることで平らな端を最小限に抑えます。
• 4ロールプレート圧延機: プレートの先端をクランプする 4 番目のローラーを追加し、3 ロール マシンの平らな端の問題を完全に排除します。円筒シェルの大量生産に最も生産性の高い構成で、位置を変更することなく 1 回のパスで完全なシリンダーを完成させることができます。
• セクションベンディングマシン（プロファイルベンダー）： I ビーム、H ビーム、チャネル、アングル、チューブ、パイプなどの構造プロファイルの断面に一致するプロファイルのローラー溝で構成されています。建築ファサード、湾曲屋根、タンクリング補強材などの湾曲構造鋼セクションに使用されます。
• チューブ＆パイプ曲げロール: 溝付きの特殊なローラーが曲げ時にチューブの外周をサポートし、チューブ壁の楕円化 (断面の歪み) を防ぎます。

ロールベンディング作業の作業手順

1. セットアップとキャリブレーション: トップローラーは、金属が通過するときに金属にわずかな塑性変形を引き起こす初期高さに設定されています。ローラーのギャップは、材料の厚さ、幅、降伏強度、およびターゲット半径に基づいて計算されます。
2. 最初のパス: 金属板または金属片はローラーの間に供給されます。駆動ローラーが回転して材料を引っ張り、上部 (曲げ) ローラーが下向きの力を加え、材料がローラーのギャップを通過するときに一定の曲率半径を引き起こします。
3. プログレッシブパス: 半径が狭い場合は、パスごとに上部ローラーを段階的に下げて、徐々にカーブをきつくします。緩やかなカーブや大きな半径の場合は、1 回のパスで十分な場合があります。
4. 半径のチェック: オペレータは各パスの後に達成された半径をテンプレートまたは測定ツールと照合して確認し、目標半径が許容範囲内に達するまで必要に応じてローラーの位置を調整します。
5. シリンダー閉鎖 (該当する場合): 完全な円筒形のシェルの場合、湾曲したプレートの両端を合わせて仮付け溶接してからシーム溶接して円筒形を完成させます。

主要な技術的な違い: 直接比較

次の表に、両者の主な技術的な違いを示します。 プレス曲げ すべての主要パラメータにわたるロール曲げ:

幾何学的出力: 各プロセスが生成できるものと生成できないもの

2 つのプロセスの最も基本的な違いは、生成されるジオメトリです。これを理解すると、特定の部品設計に対して間違ったプロセスを指定するというよくある間違いを防ぐことができます。

プレス曲げが生み出すもの

プレス曲げにより部品が製造されます。 個別の曲げ線で区切られた直線セクション 。すべての曲げは、単一の定義された角度変形です。プレス ブレーキは、同じ部品に複数の連続した曲げを行うことで、次のような複雑なプロファイルを作成できます。

• 板金エンクロージャ、ボックス、およびトレイ (キャビネット、電気エンクロージャ、ジャンクション ボックス)
• 構造チャネル、角度、Z セクション、ハット セクション、およびカスタム プロファイル
• 正確な角度の面を備えたブラケット、フランジ、および取り付けプレート
• ドア枠、窓枠、クラッディングパネルのエッジプロファイル
• パネルの縁取り（安全な仕上げられたエッジを作成するために未加工のエッジを折り曲げます）

何 プレス曲げ 効率的に生産できない パイプ、円筒形のタンクシェル、アーチ型の梁、または円錐形のホッパーなど、直線部分のない連続した曲面を必要とするあらゆる形状です。プレス曲げ (「バンプ ベンディング」または「インクリメンタル プレス ベンディング」と呼ばれる手法) で曲線を近似しようとすると、一緒に曲線のファセット近似を形成する、狭い間隔で配置された何十もの曲げ線が必要です。これは時間と労力がかかり、滑らかな円弧ではなく目に見える平らなファセットを持つ表面が生成されます。

何 Roll Bending Produces

ロールベンディングにより部品が製造されます。 半径が一定または可変の連続曲面 。可能な出力の範囲は次のとおりです。

• 圧力容器、貯蔵タンク、サイロ用の円筒シェル
• パイプおよびチューブのセクション (小径の場合は溶接製造に置き換える)
• 円錐形セクション（ローラーを材料の送り方向に対して斜めに設定することによる）
• 湾曲した構造梁、アーチ型屋根母屋、湾曲した建築ファサード要素
• 船舶およびタワー用のリング補強材およびフランジ
• らせん状スパイラルセクション (ローラーを横切って斜めに材料を供給することによる)

何 roll bending 効率的に生産できない 90° のコーナー、V 溝、ヘム、フランジ付きエッジなど、鋭く個別の曲げ角度を持つあらゆる形状です。プレート ロールを極端に曲げすぎて鋭いコーナーを作成しようとすると、ローラーが損傷したり、材料が予期せずよじれたり、3 つまたは 4 つのローラーの形状ではプレス ブレーキのパンチ先端のように 1 つの線に応力を集中させることができないため、単純に狭い半径を達成できなかったりします。

スプリングバック: 各プロセスがこの重要な課題にどのように対処するか

スプリングバック (曲げ力が取り除かれた後に曲げ部品が元の形状に向かってわずかに開く弾性回復) は、プレス曲げとロール曲げの両方に影響しますが、各プロセスでの対処方法は異なります。

プレス曲げ時のスプリングバック

プレス曲げでは、スプリングバックは予測可能であり、正確に補正できます。エアベンディングの場合、CNC コントローラーは材料の降伏強度、厚さ、ダイ開口部に基づいて必要なオーバーベンド角度を計算し、ターゲットよりわずかに大きな角度までパンチが下降するようにプログラムします。パンチが後退すると、金属は正しい角度に戻ります。 最新の CNC プレス ブレーキはスプリングバックを自動的に補正します 多くの場合、材料バッチの変動に関係なく、±0.1°の精度で目標角度を達成するためにストロークの途中でパンチの深さを調整するレーザーセンサーによるリアルタイムの角度測定が組み込まれています。

コイニング加工では、スプリングバックが完全に排除されます。曲げゾーンでの極度の圧縮 (厚さが 25 ～ 30% 減少) によって金属が完全に塑性的に固定され、弾性回復は実質的にゼロになります。これには、非常に大きな力が必要になります。3 mm 鋼の鋳造曲げには、必要な力が必要となる場合があります。 同じ空気曲げ角度の力の 5 ～ 10 倍 .

ロール曲げ時のスプリングバック

ロール曲げにおけるスプリングバックは、単一の個別の角度ではなく、湾曲した部品の全長に影響するため、管理がより複雑になります。スプリングバックの量は、材料の降伏強度、厚さ、ターゲットの半径によって異なります。 高強度の材料と大きな半径は、比例してより大きなスプリングバックを生成します。 。ロール曲げでは、スプリングバックは通常、次の方法で管理されます。

• 過剰な曲げ (目標よりも狭い半径まで回転する): オペレーターは、指定された半径よりも厳しい半径が得られるようにローラーを設定します。材料を解放した後、スプリングバックによって材料がほぼ目標半径まで開きます。経験と実証的なテストにより、各材料グレードと厚さの組み合わせに対する正しいオーバーベンド係数が確立されます。
• 複数のプログレッシブ パス: 各パスでは、前回のスプリングバック位置を超えて少しずつ追加の曲げを適用し、最終パスからのスプリングバックによって仕様に正確になるまで、材料を徐々に目標半径に近づけていきます。
• CNCロール制御： 高度な CNC プレート ロールは、レーザーまたは接触ゲージを使用して出力半径を測定し、ローラーの位置を自動的に調整して補正します。これは、スプリングバックが発生する可能性がある高強度材料 (降伏強度 355 MPa 以上) の場合に特に重要です。 ターゲット半径の 5 ～ 15% .

材料範囲と厚さの能力

どちらのプロセスも幅広い金属を処理できますが、実際の限界は大きく異なります。

重要な所見: ロール曲げハンドルはプレス曲げよりも大幅に厚い板を扱います 重い用途向け。世界最大のプレート圧延機は、厚さ 100 mm、幅 4 メートルを超える鋼板を曲げて、石油貯蔵タンク、原子炉容器、海洋構造物用の円筒シェルを形成できます。このような厚さに必要な曲げ力には、非現実的なサイズと重量の工具とフレームが必要になるため、この能力に近づくプレス ブレーキはありません。

公差と寸法精度

精密用途で 2 つのプロセスのどちらを選択するかを決定するのは、多くの場合、寸法精度です。 2 つのプロセスは根本的に異なる精度プロファイルを持っています。

プレス曲げ精度

最新のCNCプレスブレーキが実現 角度精度 ±0.1° ～ ±0.3° リアルタイム閉ループ角度測定を使用した標準材料の測定。バックゲージの位置決め精度は通常、 ±0.1mm により、生産バッチ全体で非常に一貫したフランジ長が可能になります。プレス曲げの再現性により、同一部品の大量生産に最適です。自動車の構造ブラケット、電気筐体パネル、または家具のコンポーネントを、最小限のプロセス変動でバッチごとに厳しい公差に合わせて生産できます。

プレス曲げの主な精度制限は次のとおりです。 バッチ内の材料のばらつき : 入ってくるシートの降伏強度または厚さがバッチ全体で異なる場合 (これは標準的な材料公差内で正常です)、スプリングバック角度はわずかに変化します。このため、リアルタイムで各曲げを調整する閉ループ角度測定が高精度プレス ブレーキ アプリケーションの標準となっています。

ロール曲げ精度

ロールベンディングで実現 半径公差 ±1 ～ 5 mm 手動機械の場合、次のように締めます ±0.5～1mm 閉ループ半径フィードバックを備えた CNC マシンで。これらの公差は、部品全体の公差内で数ミリメートルの半径の変動が許容される容器、タンク、パイプ、およびアーチ型構造要素には完全に適切です。ただし、特定の位置で正確な角度を定義する必要がある部品については、ロール曲げではプレス曲げのような角度精度を達成できません。

「フラットエンド」効果 (3 ロール機械のプレートの前端と後端の曲がっていない部分) は、ロール曲げにおける特有の精度の課題です。この平らな部分の通常の寸法は、 下の 2 つのロール間の距離の半分 。下部ロール間の中心距離が 400 mm の機械の場合、各端には約 200 mm の平らな材料が存在します。事前曲げ、余分な材料の余裕（圧延後にトリミング）、または 4 ロール機の使用を通じてこれを管理することは、円筒シェルのプロセス計画の一部です。

生産速度とセットアップ時間

生産の経済性は、バッチ サイズと部品の複雑さに応じて 2 つのプロセス間で大きく異なります。

プレス曲げ生産率

最新の CNC プレス ブレーキで実行可能 1 分あたり 3 ～ 8 回の曲げ 部品のサイズ、取り扱い要件、および作業間の金型交換の数に応じて、標準の板金部品に適用されます。単純な大量部品 (1 m × 0.5 m のシートを 1 回 90° 曲げる) の場合、1 時間あたり 60 ～ 120 個の生産速度が達成可能です。工具交換や位置変更が必要な複雑なマルチベンド部品の場合、実効速度は大幅に低下します。新しいパート プログラムのセットアップ時間は 5～20分 最新の CNC マシンでは 30 ～ 90 分かかりますが、手動マシンでは 30 ～ 90 分かかります。

ロールベンディング生産率

ロール曲げは、単純な操作の場合はプレス曲げよりもパーツあたりのプロセスが遅くなりますが、材料を連続的に処理します。6 メートルの板を数分の圧延時間で円筒に丸めることができますが、プレス曲げでその円筒に近づけるには数十回の個別の曲げが必要になります。ローリングマシンで新しい半径を設定するには、ローラーの位置を調整し、テストピースに対して校正する必要があります。通常は、 10～30分 手動機械の経験豊富なオペレータ向けであり、プログラムが保存されている CNC ロールのオペレータは対象外です。カスタム一体型の大規模製造（圧力容器シェル、穀物サイロセクション）の場合、ロール曲げはプレスベースの代替品よりも劇的に高速です。

典型的な産業用途: 各プロセスが主導権を握る場合

各プロセスが標準的な選択となる特定の業界およびアプリケーションは、その幾何学的な機能と生産の経済性を反映しています。

両方のプロセスの組み合わせ: 製造に両方が必要な場合

多くの製造アセンブリには両方が必要です プレス曲げ 製造のさまざまな段階でのロール曲げも可能です。この組み合わせを認識すると、2 つのプロセスが常に相互に代替し、補完的なことが多いという誤解を避けることができます。

複合プロセス製造の典型的な例は次のとおりです。

• 圧力容器ヘッド: 容器の円筒形のシェルは平板からロールベンドされます。エンドキャップ（皿頭）は別工程でプレス成形されます。フランジ付きノズル接続はプレス曲げされて平らなフランジ面を作成し、その後、圧延シェルに溶接されます。
• 湾曲した上部セクションを備えた電気制御キャビネット: 本体パネル (側面、上面、前面ドア) は、フランジ付きエッジを備えた正確な長方形のプロファイルにプレス曲げされています。湾曲した美しいトップカバーは、個別にロールベンドし、プレス曲げされたエンクロージャに溶接または固定することによって組み立てることができます。
• パイプ継手およびエルボ: 標準的なパイプ曲げは、チューブの圧延またはマンドレル曲げによって製造されます。パイプの端に溶接されたフランジは、平らなディスクからプレス曲げされます。完成したフランジとパイプのアセンブリには、湾曲 (圧延) フィーチャと平坦/角張った (プレス) フィーチャの両方が使用されます。
• 曲面構造ファサードシステム: 主要な構造フレーム部材 (I ビーム、中空セクション) は、円弧状にセクションロールされます。湾曲したフレームに取り付けられるクラッディング パネルは、パネルの外形と固定フランジを明らかにする折り線を備えた平らなシート メタルからプレス曲げされています。

このような状況では、 設計エンジニアは各プロセスにどの機能が必要かを指定します そのフィーチャのジオメトリに基づいて。円形、円筒形、または連続的に湾曲したフィーチャはローリング操作に進みます。フランジ、コーナー、アングル、プロファイル部分はプレス ブレーキ操作に移ります。さまざまな業界にサービスを提供する製造工場では、通常、両方のタイプの機械をメンテナンスしています。これは、ほとんどの複雑な製造には両方の機能が必要であるためです。

意思決定ガイド: どのプロセスを選択するか

次の基準を使用して、特定の部品または用途にどの曲げプロセスが適切かを判断してください。

1. パーツには不連続な角度または連続した曲線がありますか? 部品に定義された曲げ角度 (45°、90°、135° など) があり、その間に平らな部分がある場合は、プレス曲げを使用します。部品に平らな部分のない滑らかな連続円弧または円柱が必要な場合は、ロール曲げを使用します。
2. 何 is the required minimum inside radius? 内側の半径を材料の厚さの 3 ～ 5 倍未満にする必要がある場合、実行可能なオプションはプレス曲げのみです。より大きな半径 (材料の厚さの 10 倍以上) が許容される場合、または必要な場合は、曲線形状のロール曲げが推奨されます。
3. 素材の厚さはどれくらいですか？ 12 ～ 15 mm までの板金の場合は、プレス曲げが十分に可能です。湾曲形状が必要な板厚 25 mm を超える場合は、プレス ブレーキの能力が制限されるため、ロール曲げが標準的な工業アプローチです。
4. 何 production volume is expected? 同一角度の部品を大量生産する場合、CNC バックゲージを使用したプレス曲げにより、優れた再現性とスループットが得られます。少量または 1 回限りの大きな曲面加工 (単一の圧力容器シェル、建築アーチ) の場合、ロールベンディングの必要な工具は最小限であるため、より経済的になります。
5. 何 angular precision is required? ±0.5°以上に保つ必要がある角度については、CNC 角度測定によるプレス曲げが正しいプロセスです。ロールベンディングでは、同じ方法でこの種の角度精度を達成することはできませんが、船舶や構造用途の半径公差を適切に保持できます。
6. パーツは完全な円柱、円弧、または円錐ですか? 「はい」の場合、ロール曲げは正しいプロセスです。段階的に曲げを何回行っても、プレス曲げだけでは円柱、円弧、または円錐を効率的または正確に製造することはできません。
7. 材料は平板ではなく構造セクション (I ビーム、チューブ、チャネル) ですか? ロールマシンでの断面曲げは、構造プロファイルを湾曲させるのに適したプロセスです。プレス曲げでは、特殊で高価な工具がなければ構造セクションを曲げることはできません。プロファイルロールを備えたセクションローリングマシンは、この目的のために特別に設計されています。