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板金加工の精度が出にくい理由とは？
- 板金加工は精度が出にくいと言われていますが、その理由は何なのでしょうか？
- JISの公差を見ると、板金加工の公差が広めであることが分かります。
- 板金加工の精度が出にくい理由について、詳しく知りたいです。
- 金属
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板金加工というのはそういうものです。 精度が出にくい理由は以下の方が返信いただいてる内容で間違いありません。 とくに、絞り・曲げに関しては形状にもよりますが、 JIS規格が限界と考えていただいてもいいかと思います。 金型は同じものでも、材料ロットが変わると同じものはできません。 油でも変わるし、正直そこまでの交差は気温・型の温度でも変化します。 また、材料屋にそのことをお願いしても一蹴されます。 結果、厳しい精度を要求される場合は機械加工（大物からの切削)となります。 どれくらいの精度を要求されていらっしゃるかわかりませんし、どちらで加工されるのかはわかりませんので、これ以上いえません。 ただ、材料特性によるばらつきが、板金の場合は最も大きいので、 もしも海外材などを使用しておられれば、日本材に切り替えるだけでもずいぶん安定しますが。
ちょっと長くなりますが、金属材料の塑性加工の本質的な問題なので、あえて長々とのべることをお許し下さい。 板金というと広いので、曲げ加工について考えて見て下さい。 曲げるものには厚みがあります。このとき、誤差は厚みが大きいほど大きくなってしまいます。 まげる部分の内側は圧縮され、外側は引張られて、夫々塑性変形します。このとき、真っ直ぐだったときの素材の夫々の点が曲げ加工でどのように動くかを考えて見ましょう。このあたりは回答（２）のかたの指摘どおりです。 曲げ部分の変形は極めて大きく、且つ影響範囲も含めて複雑な動線を描きます。 このような大きな組成変形を受けるプロセスで、加工硬化や内部応力の関係が時間の関数で変化し、ほんのわずかな初期条件の違いで結果が大きく変化してしまう・・・つまり、地球大気の運動のようなカオス現象が起きているのです。 僅かな厚みの違い（回答（３）のかたの指摘はこれ）以外にも、圧延方向の違い、曲げ部分のＲの違い、曲げ加工速度の違い、素材の調質の違い、時効効果、当て板部分の摩擦係数、固定部分の把握力などの違いによって誤差の出方が異なります。 ここに上げた条件がみな同じ（あるいは無視できるほど小さい）になれば再現性も良くなりますが、さもなくば不良品ばかりという悲惨な結果になります。 折り曲げ機など小型のものなら自分で作れるので是非試してみてください。 （ホーザンに小型のものがあるのでそれで試すのもよいでしょう。） 100mm角のアルミ板（A5052調質材）、厚さ0.2mm、0.5mm、1mm、2mmを用意して、真ん中で９０度に曲げてみましょう。圧延方向をよくみて、平行と直角の２方向を試してみてください。 圧縮部分と引張り部分の体積が同じになると考えればちょうど板厚の中心で曲がると考えがちですが、圧縮よりも引張りの方が塑性変形の抵抗が小さいので表面から１/３あたりに中立点がくることが多いので、夫々の辺の長さは板厚の１/３ほど短いはずです。材質が同じと仮定すれば、誤差は２mm厚では0.6mm短く、0.2mm厚では0.06mm短いということになり、薄い板の方が寸法誤差が少なくなります。スプリングバックも圧縮量が少ない板厚の薄い板がすくなくなります。 片方を固定して、反対側を跳ね上げる方式の折り曲げ機（これをバッタというらしい）は当然、固定側の精度は良いものの、跳ね上げた側は大きく誤差が出ます。 圧延方向の違いは厚い板を曲げたときに顕著にでます。平行に曲げた方が精度がよいはずです。スプリングバックも平行の方が少ないはずです。 もう一つついでに、大きな塑性変形を受けた部分は環境温度の変化などによって結晶状態が変化し時間と共に内部応力のバランスが変るので、曲げ角が時間と共に変化するような現象に悩まされることもあります。 絞り加工のように捨て代を設けて精度を保つなど、板金屋さんは先に挙げたような変化する条件を皆さん工夫されて影響を最小限に抑えられています。 回答になったたでしょうか？
機械加工は加工しろを追い込んでいくので、測定-加工の追い込みができますが、板金加工は設定を決めたら、修正が出来ません。精度を上げようとすると調整時の不良品が多くなり、歩留まりが落ちます。つまり、高精度品はコスト高となります。
金属等の弾性（域）の影響を受け易いからです。 機械加工は。工具の圧力（加工圧）の影響は数μmです。 また、その値は、一定なので補正がききます。 板金の曲げ加工は、スプリングバックの影響が大きく、数mmになる事があります。 また、その値は、一定でないので補正がききません。 補正を入れて、曲げ加工をしても、数ミmmバラツキが発生する事があるからです。 曲げ位置は、狂いませんが、その延長部に曲げがあれば、基点の曲げポイントからは、長さにもよりますが1mm以上変化する場合があります。 Tan1°でも長さが長ければ（100mm）、高さは目でも確認（1.74mm）できます。
機械加工と違い、工程での中間測定が出来ないというのも大きいと思います。 板金は一発勝負。抜きも曲げも修正不可能です。 それと、特にブレーキ曲げでは手合わせ、自動化してもプレス金型内の曲げの精度にはかないません。
回答（１）、（２）の方と基本的には同じ答えですが、 特に寸法のバラツキの原因となるのは、加工の基本となる 板材の厚さにバラツキがあるからです。 ステンレス材でプラスマイナス０．１～０．２、 鉄板系だと平気で０．３ミリ位は違ってきます。 また同じ板材でも、圧延の時のロール目によって 同じ寸法の曲げでも、角度に違いがでます。 板金加工で精度が出にくいのは、こんな原因があるから ではないでしょうか。
お礼
ありがとうございました。 あーなるほどー。 寸法がでにくい原因はわかりました。 では、なぜ板厚にそんなに誤差があるのでしょうか？ 板を造るときの加工方法に問題があるんでしょうかね？
昔は手作業で穴あけなどやってましたからそうなっていますが、 現在はレーザーなので実質の精度はあがっています。 ただ曲げなどの板金特有のものは精度は出にくいです。 （切削加工と比べてです） 曲げは最小の曲げ半径があるためです。 板には厚みがあって、直角に曲げようとしても内側と 外側の関係でうまくいきません。 紙を何度も重ねて折っていくと感覚的にわかりますよね。 内側にジグをあてて曲げるわけですけど、ほしいのは 外側の精度というわけで、その差分を差し引いてこのあたりから 曲げると外側はこのくらいになるという経験上の数値で 曲げているわけです。 また直角の精度もバネ性があるのでよくありません。 こんなところでご理解いただけますでしょうか？
お礼
ありがとうございました。 曲げはなぜ精度が出にくいのでしょうか？
鈑金ものはそもそも規格材を切断して使用するため材料の精度に左右されます。 鈑金ものは通常薄いので、特に大きな物の場合は自重でたわんでしまったりするため面精度(特に平面度)が出せません。(平行度はそれなりにあります） また、加工（切断・面切削・溶接等）で歪みも出やすいからです。
お礼
ありがとうございます。 仰る内容はわかります。 でも、切断にしても自重でたわむにしても、他の鋼材も同様に言えますよね？でも鋼材はそんなこと無いですよね？ 歪むといいますが、鋼材だって熱処理で寸法が狂います。 でも、それを見込んで加工しているから、熱処理後でも寸法がでます。 板金も同じように出来ないんですか？
お礼
ありがとうございました。 スプリングバックとかはわかりました。 でも、最初の曲げ位置の精度くらいは出ますよね？ 複雑な形状のものならわかりますが、シンプルな形状のものなら精度がでそうなんですが・・・・ お風呂の浴槽のような形状のものなら曲げ位置だけですよね？ 曲げ位置も１ｍｍくらい狂うのでしょうか？