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パイプの穴あけ加工を製品事例と共に徹底解説!

穴あけ加工 | 2021年04月22日

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パイプの穴あけ加工の方法についてお困りではありませんでしょうか?

本記事では、代表的な穴あけ加工のプレス加工とドリル加工、それぞれの特徴について解説します。そして、パイプの穴あけ加工の製品事例を3例紹介します。

パイプの穴あけ加工の方法について

パイプの穴あけ加工の方法は、主にプレス加工とドリル加工の二つです。

プレス加工は、金型を用いたプレス機で穴をあけます。対して、ドリル加工はキリとも呼ばれるドリルを用いて、パイプに穴をあけます。

プレス加工とドリル加工には、他にも 

  • ・加工スピード
  • ・パイプに使われている材料の質の違いによる影響
  • ・汎用性と設計に対する柔軟性

といった点にも違いがあります。プレス加工とドリル加工の違いは、それぞれの向いている場面や使い分けの違いにもなります。

 

プレス加工

プレス加工は、プレス機という大きな専用の機械で穴をあける加工方法です。このプレス機は、パンチとダイを組み合わせた「金型」と呼ばれる装置を装備しています。

パンチとダイの関係は、紙に穴をあける穴あけパンチと同じ原理です。パンチは金型の上部に取り付けられており、材料となるパイプに直接穴をあける役割を果たします。

一方、ダイは材料を支えながら、パンチを受け止めるのが役割です。金型には、ダイとパンチとのクリアランス(すきま)を合わせるためのガイドが必要です。ほとんどの金型には、クリアランスを合わせるためのガイドも施されています。

プレス加工の大きな特徴は、加工スピードの速さ、異なる穴ピッチや穴径への対応能力の高さと穴径の精度の高さが挙げられます。

加工スピードの速さは、そのまま納期の短縮にも繋がります。さらに、対応できるパイプ加工の数を増やすことができるため、大ロットにも向いています。

 

引用元:(有)ファインテクニカ

プレス機を用いるプレス加工は、等間隔ではなく無作為(アトランダム)に並んだ穴ピッチにも対応可能です。そして、異なるピッチだけではなく、異なる穴径の設計にも対応できます。

設計段階のパイプの穴あけについては柔軟性の高いプレス加工ですが、工程ごとに金型をカスタマイズしなければならないという制限があります。そのため、急な設計の変更には柔軟に対応することができません。また、パイプの材料の質についても、それぞれに適した準備が必要なため、影響を受けやすい面があります。

しかし、それでもドリル加工に比べ、プレス加工の穴の精度や仕上がりは見た目にも明らかで、バリやカエリが少なくきれいです。

あらかじめ設計が固まっていれば、プレス加工には低コスト、短納期、設計に対する高い柔軟性といった強みがあります。

プレス加工の特徴

  • ・加工スピードが速い
  • ・短納期かつ低コストを実現できる
  • ・異なる穴ピッチにも対応可能
  • ・異なる穴径にも対応可能
  • ・多ロットに向いている
  • ・バリやカエリが少ない


ドリル加工

ドリル加工は、ボール盤と呼ばれる専用の機械に装着したドリルを用いる加工方法です。ドリルことを、キリと呼ぶ場合もあります。

ボール盤には、上部にドリルを装着し回転させる装置が備えられ、中部にパイプなどの材料を置くテーブルがあります。

作業は、テーブルに置いた材料に対し、手動でドリルを引き下げながら穴をあけるという流れです。

ドリルという切削工具を使うドリル加工ですが、プレス加工ではできない部分をカバーするのに用いられています。

ドリル加工は、プレス加工に比べて作業スピードが遅いので、小ロットに向いています。仕上がりについても、穴にバリやカエリが出やすいため、取り除くための作業に時間がかかってしまいます。そのため、短納期にも適していません。

プレス加工は穴径の品質が安定していますが、それに比べるとドリル加工は劣っています。ボール盤を使うドリル加工は、プレス加工に比べると、どうしても穴ずれや穴径のバラつきが出やすい傾向にあります。

しかし、ドリル加工には、パイプの材料の影響を受けない柔軟性があります。さらに、急な設計の変更にも対応可能です。ボール盤の導入費用も比較的安価で、汎用性が高いというメリットがあります。

ドリル加工の特徴

  • ・プレス加工では行えない範囲もカバーできる汎用性がある
  • ・ドリル加工に用いるボール盤が比較的安価
  • ・パイプなどの材料の質に影響を受けない
  • ・少ロットに向いている
  • ・バリやカエリが出やすい
  • ・加工スピードはプレス加工に比べ遅い(短納期には向いていない)
  • ・穴径にバラつきが出やすい
  • ・穴ずれが起きやすい


パイプに複数の穴あけ加工をする際の3つの注意点

パイプに複数の穴あけ加工をする際の注意点をそれぞれご説明していきます。

1.芯ズレを起こしやすい

ドリル加工でパイプに複数の穴あけ加工をする場合、芯ズレが起きやすくなり穴の位置がずれる可能性があります。芯ズレが起こる原因としては、パイプに複数の穴をあけるため、パイプへ何度も力が加わることで振動などが発生し芯がズレてしまいます。

芯ズレを起こしたまま穴加工をしてしまうと、正規の穴位置からズレてしまうため、複数の穴あけ加工をする際は芯を確認しながらあけていくように注意してください。


2.作業工数が増える

パイプに複数の穴あけ加工をする際は、穴数に応じて作業工数が増えるためコストがかかりすぎることがあります。特にドリル加工では、穴系がそれぞれ異なる場合ドリルを交換する必要があるため作業工数が増えてしまいます。

バリやカエリの除去にも穴の数だけ時間がかかります。単純に、1つのパイプに対する作業工数が多くなってしまうと、納期に間に合わなかったり、コストがかかりすぎてしまう可能性があるので注意が必要です。


3.穴径に誤差が生じる可能性がある

ドリル加工で複数の穴あけ加工を行う場合、ドリルの摩耗やブレなどにより穴径に誤差が生じる可能性があるので注意してください。

ボール盤にしっかりとパイプを固定していても、ロングドリルの場合はドリルが振れやすかったり、ドリル先端の摩耗状態によっては最初に加工した穴と最後に加工した穴で穴径が変わる場合があります。

複数の穴あけ加工をする前には、ロングドリルの振れ幅や刃先の摩耗状態の確認をしっかりと行なってください。

パイプの穴あけ加工後のバリ取りについて

バリやカエリとは、穴あけ加工後に穴の周りに出る、はみ出た金属や出っ張りといった余計なもののことを指します。

プラスティック製品についてもそうですが、接合面などにバリが出ると、滑らかな仕上がりにはなりません。そのため、高い品質を目指すためにはバリやカエリを取り除く作業が不可欠になります。

ドリル加工でバリやカエリが出やすいことにはすでに触れましたが、具体的には穴の外側と内側両方に出てしまいます。

場所によってはバリ取りができない場合もありますので、なかなか厄介です。バリ取りは面取りとも呼ばれ、ヤスリなどの専用の工具を用いて作業で行うことも珍しくありません。 

中でもパイプ内部のバリ取りが困難で、作業の手間とコストが多くかかってしまいます。そのため、バリ取りをマシニングセンタで自動・無人化するための専用の装置や機械も販売されています。

バリ取り専用の製品は、それぞれの用途に向けて特殊な形状に加工が施されています。この装置にパイプを通すだけで、上下、内と外のバリ取りが簡単に行えるという仕組みです。

 プレス加工なら、バリやカエリが出にくいので、バリ取りの手間を省くことができます。これが、ドリル加工に対しプレス加工が短納期を実現できる大きな理由です。

パイプの穴あけ加工製品事例

パイプの穴あけ加工の製品事例を3例挙げたいと思います。

株式会社摂津金属工業所:「スチールパイプへの穴あけ加工」

引用元:株式会社摂津金属工業所

独自開発した専用のプレス機を用い、スチールパイプにプレス加工を施した製品です。

異なるピッチ、丸だけではなく長方形などの異なる形状の穴あけも可能としています。穴ピッチにもバリエーションがあり、プレス加工の柔軟性という特徴がよく分かる事例です。

八菱工業株式会社:「異形パイプへの穴あけ」

 

引用元:八菱工業株式会社

通常の丸や四角ではなく、異形のパイプにプレス加工で穴あけを施した製品です。

プレス加工では、パイプの変形を避けるために芯金という補強材が使われることがあります。しかし、この製品は特殊な形状のため、芯金による内側へのバリを出すことができません。

芯金を使わずかつ変形させないという条件の元、専用の金型を作りパイプの内側からプレス加工を施して製作されたそうです。

 

光工業株式会社:「パイプに芯金なし穴あけ加工」

 

引用元:光工業株式会社

細い径のパイプや潰し加工されたパイプには、補強材として芯金を用いることができません。 

この製品は、独自開発の特殊な加工法により、芯金なしでのプレス加工を実現しました。ただ細いパイプにプレス加工を施しただけではなく、穴に角度の違いもあります。

 

パイプの穴あけ加工まとめ

パイプの穴あけ加工方法の、プレス加工とドリル加工を解説しました。そして、パイプの穴あけ加工の製品事例を3例ご紹介しました。

プレス加工は、短納期・低コスト・設計への柔軟性の高さといった特徴があります。対して、ドリル加工はプレス加工ではカバーできない場面に用いられる汎用性の高さがあります。

しかし、それでもプレス加工とドリル加工、どちらを選べばいいのか悩む場合もあるかもしれません。

設計に最適なプレス加工とドリル加工の選択に関するご提案ができる場合もありますので、一度Mitsuriまでお問い合わせください。

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この記事を書いた人
株式会社Catallaxy

株式会社Catallaxyは "未来の製造業をつくる" をミッションに掲げ、製造業における従来のサプライチェーン/バリューチェーンの刷新を目指しています。記事内容に関するお問い合わせはこちらへ。

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