ベンダー加工とは？メリット・デメリットまで詳しく解説！

2023-11-07

板金

「ベンダー曲げの加工工程について詳しく知りたい。」

「ベンダー曲げ加工を依頼したいが、種類まではよくわからない・・・」

曲げ加工を依頼する際に、このようなお悩みを持っている方は少なくないと思います。曲げ加工の中でも最もメジャーとされるベンダー曲げですが、実はその中にも種類があり様々な用途によって使い分けられています。

今回は、そんなベンダー曲げについて詳しくご紹介します。「ベンダー曲げってどんな工程で行うんだろう？」と疑問をお持ちの方や、これからベンダー曲げの依頼を頼もうと考えている方にも参考となる記事なので、是非ご一読ください。

ベンダーによる曲げ加工

ベンダー曲げとは、曲げ加工の方法の1つで、ベンダーブレーキというプレス機を使用して曲げ加工を行います。

ベンダーブレーキとは、ステンレスや鋼板などの薄い板金素材を曲げる際に使用する機械です。ベンダーブレーキは、他にもベンディングマシンやブレーキプレスとも言われています。また、板金以外にも管材加工においても使用されることが多いです。

ベンダー曲げは、ベンダーブレーキに往復運動を行うプレス部分(パンチ)と受け側に金型(ダイ)を設置したあとに、素材をプレスし曲げていきます。素材にかける圧力の調整や、金型の形状によって、思い通りの角度に曲げ加工が可能です。そのため、多くの製品の加工に使われています。

工程を説明すると、単純に聞こえますが、精密板金などの加工では、求められる精度が0.1mm単位とされているため、非常に繊細な加工です。

引用元：三芝イーシ工業株式会社

写真は、ベンダープレスに上型(パンチ)と下型(ダイ)を設置している図です。

下型のダイの溝がV字型なっており、上型のパンチが下に降りてくることによって、間に挟んでいる金属素材を曲げていく仕組みです。

ベンダー曲げは、プレス曲げとも呼ばれており、プレス機械を使用して素材を加工するため、他の曲げ加工と比べても、生産速度が速い特徴があります。また、比較的小さな部品の加工や、複雑な曲げ加工をすることも可能なため、大量生産は勿論、他の曲げ加工よりも幅広い対応をすることができます。しかし、その半面、加工できる金属板の厚みなどは、他の曲げ加工よりも、制限があることが多いです。

さらにベンダー曲げでは、金型の設計だけでなく、素材にかける圧力について細かな計算をしなくてはいけません。そのため、ベンダー曲げを依頼する際は、会社側に一度相談することをおすすめします。

ベンダー曲げで加工する金属は、主に鉄材・アルミ材・ステンレス材が使用されています。金属は、それぞれ特性を持っているので、その特性を理解しておくことで、より質の高い製品依頼をすることが可能です。

例えば、鉄材の特徴は、加工しやすく安価な点です。

アルミ材は軽量かつ装飾性の高いことが特徴です。

ステンレス材は、他の金属と比較すると、硬度や耐食性に優れています。

また、金属にはそれぞれ、弾性があり、中には、スプリングバックを起こしてしまう金属もあるので、依頼する際は、注意が必要です。

ベンダー曲げでは、様々な種類の曲げ加工がありますが、中でも最も加工されているのがV曲げ加工です。V曲げ加工の形状では、シンプルな曲げ加工からから複雑な多工程曲げまであり、技術者の技量で製品の質が大きく変わります。

また、V曲げ加工での圧力負荷によって、パーシャルベンディング・ボトミング・コイニングと呼び方が変わります。

１.パーシャルベンディング

パーシャルベンディングとは、曲げ加工する金属の角度が90°に満たない際に使用される方法です。加工する素材を押さえつけないで圧力をかけていくため、力が加わる場所が、パンチの先端(Ｃ)とダイの両端(Ａ、Ｂ)の合計三か所のみになります。このことからパーシャル(部分的)ベンディングと呼ばれています。また、ダイと金属素材の間に隙間ができるため、エアーベンディングとも呼ばれます。

このパーシャルベンディングの特徴は、曲げる際に圧力を調整することで、自由に角度を調整することが可能な点です。金型より鈍角であれば対応ができるので、自由度の高いベンダー曲げと言えます。

しかし、三か所のみに圧力を加えるために、スプリングバックなどの影響を大きく受けてしまい、曲げの精度が他の加工と比べ低下してしまう可能性があります。また、自由に角度を調整するには、高い技術力が必要になってくるため、依頼する際は加工技術の高い会社を選びましょう。

２.ボトミング

ボトミングは、V曲げ加工の中でも最もメジャーとされている加工方法で、金型に合わせて底押しする曲げ加工です。ダイに金属素材が沿うほどの圧力をかけるため、金型の角度に合わせた曲げ加工を行うことができます。また、パーシャルベンディングに比べ、強い圧力を加えるため、より精度の高い曲げ加工を行うことができます。さらに、コイニングと比べると精度が若干落ちますが、小さなものでも加工することが可能なので、幅広いサイズの曲げ加工が可能です。

３.コイニング

コイニングは、ボトミング以上に曲げ角度の精度を出したいときに使用される方法で、主に筐体板金の製造に使用されます。加工方法は、金属素材を極めて強い力でプレスします。そのため、ベンダー加工の中でも、最高の精度を生み出すことが可能です。しかし、その半面、強い圧力が必要とされ、ボトミングと比べても5倍以上の力でプレスしなくてはいけません。そのため、高い技術力が必要なだけでなく、板厚も薄いものしか加工することができません。(約2ｍｍ)

以上がＶ字曲げの加工方法になります。

ベンダー曲げには、V字曲げの他にもZ型やL字曲げなど様々なものがあり角度に応じた金型を設置することで、角度の違う曲げ加工を行うことが可能です。

ベンダー曲げのメリット・デメリット

曲げ加工には、プレス機械を用いるベンダー曲げのほかに、ロール曲げと板折曲げがあります。ここでは、ロール曲げや板折曲げと比べた、ベンダー曲げのメリット・デメリットについて説明します。

なお、ロール曲げは、下図左のように複数のローラーの間に被加工材（ワーク）を通して曲げる方法です。板折曲げは、下図右のように、ベースと上板の間にワークをはさみ、上板とつながった曲げ板を回転させて曲げる方法です。

引用元：株式会社フカサワ

ベンダー曲げのメリット

ベンダー曲げと、ロール曲げ・板折曲げとを比べたときにメリットとして挙げられるのは、複雑な形状の曲げ加工ができるということです。さらに、金型を製造、または用意すれば、生産速度も速く、大量生産が可能となります。また、金型は、ある程度の汎用性がありますので生産性も高いです。

①複雑形状の曲げが可能

ベンダー曲げでは、金型があれば、およそどんな形状の加工も可能です。プレスすることしかできないという制約はありますが、金型の形状を工夫することで、小さな部品の加工や複雑な曲げ加工を行うことができます。

②生産速度が速く、大量生産が可能

ベンダー曲げでは、プレス機械を使用するため、生産速度が速く、大量生産が可能です。材料送り装置とNCベンディングマシンを使用すれば、材料の設置から曲げ加工、取り出しまでを自動化することができます。

③金型に汎用性があり、生産性に優れる

ベンダー曲げの金型は、90°曲げ用、鋭角曲げ用、R曲げ用などの多様な汎用金型があり、使い回せることから生産性が高いです。また、汎用金型を組み合わせて使用すれば、多様な形状の曲げ加工が可能となります。

ベンダー曲げのデメリット

ベンダー曲げと、ロール曲げ・板折曲げと比べたときにデメリットとして挙げられるのは、金型が必要なこと、加工できる厚さに制限があること、曲線曲げが困難なことなどが挙げられます。また、高精度の曲げ加工には、金型設計や圧力調整に高度な技術を必要とします。

①金型が必要

ベンダー曲げでは、プレス機械を用いるので、高コストな金型を製造、または購入しなければならないというデメリットがあります。そのため、金型の汎用性が低い場合には、金型に費やしたコストの回収が難しくなります。

②加工可能な板厚に制限

ベンダー曲げは、使用するプレス機械や金型、またはメーカーによって差はありますが、10mm程度の板厚までしか加工できないという欠点があります。

③曲線曲げが困難

ローラーを使用すると比較的容易な曲線形状の曲げ加工が、ベンダー曲げでは困難です。曲線曲げは、ベンダー曲げでもパーシャルベンディングを用いたり、R曲げ用の金型を使用したりすることでもある程度は可能です。しかし、曲線によっては何箇所も曲げ加工をする必要があることから、曲線がカクカクして綺麗な仕上がりにならない場合があります。

④精密な金型設計や機械調整が必要

ベンダー曲げでは、素材や曲げ加工の方法によりますが、スプリングバックが生じることがあります。このスプリングバックを防止、またはその効果を予想して曲げ加工を行う必要があるため、金型設計や機械調整に高度な技術が不可欠です。

Mitsuriでしたら、ベンダー曲げの多様なノウハウや高度な技術を持った全国の協力工場と直接やり取りができます。

ベンダー曲げでお困りの際は、ぜひご利用ください。

ベンダー曲げの3つのコツを紹介

ベンダー曲げでは、曲げ加工の圧力が除かれると、曲げ角度が跳ね返ってくるスプリングバックが発生するため、曲げの精度が悪くなりがちです。ここでは、スプリングバックを防止し、曲げの精度を向上させるコツを紹介します。

①2段曲げ

スプリングバック防止策の一つに、一回のプレスで2回の曲げを行う2段曲げ方式があります。例えば90°に曲げたい場合、まず80°～90°に曲げて圧力を除き、故意にスプリングバックを起こします。次に、パンチを戻さず、再度圧力を加えることで90°の曲げ角度を出します。

②ストライキング

U曲げにおけるスプリングバック防止策に、ストライキング方式があります。この方式では、パンチの刃先の端にストライキングという出っ張りを設け、この部分を材料に食い込ませることでスプリングバックを防止します。

ただし、この方式では、特殊形状の金型が必要なことから高コストになってしまう、材料のストライキングを食い込ませた部分に欠けが発生しやすいなどの欠点があります。

③Vノッチを設ける

材料の曲げ部分にあらかじめVノッチを設けることで、スプリングバックを防止する方法もあります。この方法では、曲げ加工の前工程でV字型のくぼみを付けておき、その部分にパンチの刃先がくるようにプレスすることでスプリングバックを防止します。ただし、この方法では、曲げ部分の強度が低下するというデメリットがあります。