チューブパンチングマシン、チューブアークパンチングマシン、ホールパンチングマシンとは何ですか?その選び方、操作方法、メンテナンス方法は何ですか?

精密金属の製造は、ワークピースを歪めたり、追加の仕上げが必要な二次バリを生成したり、アセンブリ全体に蓄積する寸法誤差を引き起こしたりすることなく、チューブやプレートのストックから材料をきれいに、繰り返し、迅速に除去できるかどうかにかかっています。チューブ パンチング マシン、チューブ アーク パンチング マシン、および産業用ホール パンチング マシンは、それぞれこの要件の特定のセグメントに対応しており、合わせて、カスタムの 1 回限りの作業から大量の自動生産に至るまで、全範囲の生産量にわたって稼働する板金工場、構造製造工場、家具メーカー、および自動車部品メーカー向けの中核となるパンチング テクノロジ スイートを表します。

これらの機械カテゴリを評価する製造業者にとっての直接の答えは次のとおりです。 チューブパンチングマシン チューブ壁の楕円形の歪みを発生させずに、チューブ状セクションに正確な円形または形状の穴を作成することが主なニーズである場合、これは正しい投資です。チューブ アーク パンチング マシンは、溶接構造接続用のサドル ジョイントを作成するためにチューブの端に切り込みを入れる必要がある場合に必要です。この作業には、単純な穴開けではなく、輪郭のある金型の形状が必要です。平板構成のホールパンチングマシンは、ワークピースが平らまたはわずかに湾曲しており、パンチ力が材料表面に垂直に適用できるシートメタルおよび構造セクションの穴あけタスクを処理します。これらの違い、各マシンタイプの主要な技術仕様、長期的なパフォーマンスを決定する選択とメンテナンスの基準を理解することは、機器の全耐用年数にわたって生産要件を満たす調達決定を行うための基礎となります。

金属加工の精度: パンチング技術が重要な理由

他の部品と接合、位置合わせ、または接続する必要がある金属部品の製造は、基本的に穴とノッチの位置の寸法精度に依存します。構造ブラケットや自動車のフレーム レールの穴の位置が 0.5 mm でもずれていると、時間と消耗品を消費する再加工が必要になります。また、組み立て前にエラーを発見できなかった場合、ジョイントの機械的完全性が損なわれたり、部分的に組み立てられた構造に高価な修正作業が必要になったりする可能性があります。

金属加工に穴を開けるための機械パンチングに代わる歴史的な手動ドリルは、プロトタイプの作業や非常に少量の生産では許容可能な結果を​​もたらしますが、生産環境では重大な制限があります。ドリル加工は、回転によって材料を除去する切削プロセスであり、本質的にパンチング (1 回のプレス ストロークで材料を除去する) よりも遅く、異なる穴エッジ品質が生成されます (ドリル加工されたエッジにはバリ取りが必要なツールマークと小さなバリがありますが、パンチングされたエッジにはきれいなせん断ゾーンがあり、入口面のロールオーバーが最小限に抑えられます)。さらに、パイロット マーキング、穴あけ、およびバリ取りを、機械のパンチ操作による 1 ストロークの仕上げエッジ結果ではなく、3 つの個別の操作として必要とします。

生産測定によると、軟鋼管で作動する油圧チューブパンチングマシンは、位置決め時間を含むサイクルあたり 3 ～ 8 秒でパンチ穴を完成できるのに対し、同等の手動ドリルおよびバリ取り操作では 45 ～ 90 秒かかることが一貫して示されています。 1 日あたり 200 穴の生産量では、この効率の差は 1 日あたり 2 ～ 4 時間の労働力の節約に相当し、直接、生産コストの削減と追加作業の能力の増加につながります。この時間と品質の利点は、チューブおよび穴開け機械のカテゴリー全体の商業的基盤であり、設備投資に見合った量の生産製造環境において、これらの機械が手動穴あけに取って代わる理由となっています。

チューブパンチングマシンとは何ですか?構成部品、機能、特長

チューブパンチングマシンは、管壁を貫通して反対側の対応するダイに成形パンチを打ち込み、管の断面形状を潰したり、楕円化したり、その他の形で変形させたりすることなく、円形、正方形、または長方形の管部分の壁に穴を開けるように設計された特殊なプレスです。専用のチューブパンチングマシンを一般的なホールプレスと区別する重要な設計上の課題は、パンチングストローク中にチューブに内部サポートを提供することです。これにより、サポートされていない中空セクションの湾曲した壁をパンチが押し進むときに発生するチューブ壁の内側への崩壊を防ぎます。

チューブパンチングマシンの油圧システム

量産チューブパンチングマシンの動力伝達システムは、パンチングプロセスに直接利益をもたらす理由から、中型から重量級のマシンではほとんどの場合油圧式です。油圧アクチュエータは、正確な力制御により非常に短いストロークにわたって非常に高い力を生成します。これは、パンチング操作にとって理想的な力のプロファイルです。せん断を開始するための高い初期力、パンチを完了するための材料の厚さ全体にわたる持続的な力、および高速サイクル完了のためのパンチの急速な後退です。

工業用チューブパンチングマシンのパンチング力は通常 10 ～ 100 トンと評価されており、20 ～ 40 トンクラスのマシンは、標準的な軟鋼で肉厚 1.5 mm ～ 8 mm の管状鋼の製造加工の大部分をカバーしています。油圧システムは、高速サイクル スケジュールで動作するフライホイール ベースの機械に影響を与える出力疲労を発生させることなく、生産日を通してこの力レベルを一貫して維持します。 油圧を正確に設定してパンチのストローク深さを制限することもでき、工具の寿命を縮める過剰なパンチ力からダイとチューブを保護します。

ダイセット: チューブパンチングの精密部品

ダイ セットは、パンチ (管壁を貫通する雄コンポーネント) とダイ (パンチ スラグを受け取り、穴の形状を定義する雌コンポーネント) で構成されます。ダイセットの品質は、穴の寸法精度、エッジの品質、数千サイクルにわたるパンチとダイのクリアランスの維持、各ストローク後のパンチのスラグの排出のしやすさに直接影響します。評価すべき主要なダイセット仕様は次のとおりです。

• パンチとダイの材質: 軟鋼管打ち抜き用の高品質生産ダイセットは、58 ～ 62 HRC 硬度に熱処理された D2 または同等の高クロム工具鋼 (約 12% クロム、1.5% 炭素) から製造されています。この仕様により、軟鋼において再研磨が必要になるまでに 50,000 ～ 150,000 サイクルのパンチ寿命が達成されます。ステンレス鋼や高張力鋼の打ち抜き加工には、より耐摩耗性の高い粉末冶金工具鋼が指定されています。
• パンチとダイのクリアランス: パンチとダイの間の半径方向のクリアランスは、通常、片側あたり材料の壁厚の 5 ～ 10 パーセントです。クリアランスが不十分であると、パンチとダイの過度の摩耗が発生し、追加のせん断応力によってパンチが破損する可能性があります。クリアランスが過剰になると、パンチの入口面のロールオーバー ゾーンが大きくなり、出口面のバリが大きくなり、穴のエッジの品質が低下します。ダイセットを注文する際には、材料の種類と厚さの組み合わせごとに正しいクリアランスを指定する必要があります。
• スラグの保持と排出: 各パンチストロークの後、除去されたスラグはダイキャビティから確実に排出され、ダイを損傷したり後続のパンチの位置ずれを引き起こすスラグの蓄積を防ぐ必要があります。高品質のダイセットには、戻りストロークでスラッグを確実に除去するストリッパープレートと排出スプリングが組み込まれています。

マンドレル: 穴品質結果の内部サポート

マンドレルは、専用のチューブパンチングマシンと一般的な平板穴プレスを区別する内部サポートコンポーネントです。チューブパンチングマシンでは、ダイは平板の下ではなく、チューブの内側（チューブの穴に挿入されるマンドレルアセンブリ上またはその内部）に取り付けられます。パンチが外側から管壁を貫通すると、管内部のダイが管壁が内側にたわむことなくパンチ力をサポートし、パンチストローク全体を通じて管の円形または長方形の断面形状を維持します。 マンドレルのサポートがなければ、壁厚と直径の比が約 1:10 未満のチューブに穴を開けると、パンチ位置でチューブが楕円形になったり座屈したりして、変形した穴が生じて、それが受け入れるように設計されていた留め具やコネクタを受け入れられなくなり、チューブを廃棄する必要が生じる可能性があります。

チューブパンチングマシン vs 手動穴あけ: 生産事例

すでに述べたサイクルタイムの利点以外にも、チューブパンチングマシンには、手動穴あけに比べて、生産環境で特に重要な品質とプロセスの利点がいくつかあります。

• 穴での発熱がない場合: 穴あけ加工では工具材料の界面でかなりの切削熱が発生し、局所的な冶金学的変化（ステンレス鋼の加工硬化、炭素鋼の表面の脱炭）や薄肉チューブの熱歪みを引き起こす可能性があります。パンチングは冷間せん断プロセスであり、熱を発生しないため、穴エッジの材料特性に影響を与えません。
• 再現可能な位置決め: 固定ストップまたは CNC 位置決めシステムを備えたチューブ パンチング マシンは、高品質の機器でプラスまたはマイナス 0.1 ～ 0.2 mm の位置再現性で、チューブ端または基準フィーチャーに対して正確に同じ位置にすべての穴を配置します。テンプレートまたはケガキ線を使用した手動のドリルの位置決めは、通常、良好な条件下でプラスまたはマイナス 0.5 ～ 1.0 mm を達成しますが、オペレータの疲労により悪化します。
• 金属の切り粉がない場合: 穴あけ加工では、連続した切りくずや欠けた切りくずが発生しますが、ワーク表面の汚染やオペレーターの怪我を防ぐために、切りくずを管理する必要があります。パンチングにより、きれいな個別のスラグが排出され、生産環境を汚染することなくスクラップとして収集してリサイクルするのが簡単です。

チューブアークパンチングマシンを理解する: 構造接合部のノッチング

チューブ アーク パンチング マシンは、チューブ パンチングのコンセプトを特殊化したもので、チューブの壁に穴を開けるのではなく、チューブの端に輪郭のある円弧状のノッチを作成します。これらのアーク ノッチは、サドル カットまたはコープ エンドと呼ばれることもあります。その目的は、接合部で 2 つのチューブ表面間に最大の溶接接触面積が得られる位置で、一方のチューブの端を交差チューブの円筒面に面して接合できるようにすることです。結果として得られる接合部は、溶接すると、接合チューブの端を正方形に切断し、主チューブの曲面との部分的な接触に依存して作成した接合部よりも大幅に強度が高くなります。

チューブアークパンチングマシンのユニークな点

チューブ アーク パンチング マシンの特徴的な技術的特徴は、輪郭を描いたツールです。パンチとダイは、ノッチが作成される接合チューブの直径とメイン チューブの直径の特定の組み合わせのアーク ジオメトリに合わせて機械加工されます。標準的なチューブ パンチング マシンは円筒形または平らな形状のパンチを使用しますが、チューブ アーク パンチング マシンは、接続チューブの端が設置されるメイン チューブの外径と一致するパンチ プロファイルを使用します。このプロファイルの形状は、2 つのチューブの直径とジョイントの角度 (垂直ジョイントの場合は 90 度、角度のある接続の場合はその他の角度) の間の関係によって定義されます。

チューブ アーク パンチング マシンは、従来の方法で達成するにはバンドソー切断、アングル グラインダーの成形、手動ヤスリの組み合わせが必要となる、正確な輪郭のサドル ノッチを 1 回のプレス ストロークで作成できます。また、機械で製造されたノッチは、手で成形したノッチのプラスまたはマイナス 1.5 ～ 3.0 mm と比較して、接合界面でプラスまたはマイナス 0.3 ～ 0.5 mm の適合精度を一貫して達成します。この精度の向上により、接合部の溶接ギャップが直接減少し、溶接品質が向上し、必要な溶加材の量が削減され、溶接後の検査や修復が少なくて済む、より強力な完成接合部が得られます。

チューブアークパンチングマシンの用途

チューブ アーク パンチング マシンは、溶接された管状構造にきれいで正確な端部接続が必要ないくつかの製造分野で使用されています。

• 家具製造: 丸いチューブ部分から作られた金属製の家具フレーム、棚システム、および展示器具には、クロスメンバーが垂直支柱を結合するアークノッチ接続が必要です。装飾的な家具の用途では、接合部の見た目の品質が重要です。また、チューブ アーク パンチング マシンによって生成される、きれいでぴったりとフィットするサドル ノッチにより、消費者市場向けに家具を塗装または粉体塗装する前の仕上げ作業を最小限に抑える溶接接合部が作成されます。
• 自動車のフレームとロールケージ: モータースポーツ ロール ケージ、車両シャーシ サブフレーム、および多用途車両保護バーは、すべてのノードでノッチ付き接続が必要なクロモリまたは軟鋼の丸チューブから製造されています。ほとんどのモータースポーツ カテゴリにおけるロール ケージ製造の安全規制では、ケージ チューブの接続が接合界面で特定の最小接触率を達成することが求められていますが、これは機械でノッチを付けたチューブ端でのみ確実に達成できます。チューブ アーク パンチング マシンを使用すると、ケージ製造業者はこれらの安全要件を一貫して効率的に満たすことができます。
• 建設および構造製作: 手すりシステム、安全柵、建築用鉄骨構造の構造ノード、および遊具はすべて溶接された管状フレームを使用しており、構造的および美的理由の両方から建築家またはエンジニアによってアークノッチ接続が指定されています。チューブ アーク パンチング マシンを使用すると、製造業者は管状構造システムのコストを同等の溶接板または形鋼構造と比べて競争力のある生産速度でこれらの接合部を製造できます。
• 産業機器およびパイプサポート: 標準的な円形の中空セクションから製造されたプロセス プラントのパイプ サポート、機器フレーム、およびアクセス構造は、複雑な 3 次元ノード位置でのパイプの位置合わせを維持するために、アーク ノッチ接続を使用しています。機械によるノッチ付きチューブ接続の精度により、現場での取り付け時間が短縮され、構造組み立て時の調整の必要性が軽減されます。

機械的にノッチを付けたチューブ端部の溶接対応の利点

チューブ アーク パンチング マシンの文脈における「溶接準備完了」という表現は、チューブのノッチ付き端部の切断面の品質を指します。適切にセットアップされたチューブ アーク パンチング マシンに適切に適合したダイセットを使用すると、切断面がアーク全体にわたってチューブの軸に対して垂直になるノッチが生成され、表面仕上げは滑らかで、手動で成形されたノッチに特有のツール マークやアングル グラインダーのガウジがありません。この溶接準備完了表面では、接合部を仮付けして溶接する前に二次的な表面処理を必要とせず、溶接に対する接合部の適合性を確認するために必要なセットアップと検査の時間が節約されます。

工業用穴あけ機の多用途性

産業用穴あけ機は、パンチング技術ファミリーの中で最も幅広いカテゴリであり、平板パンチングとチューブパンチングの両方の構成を網羅し、最も幅広い材料、穴サイズ、生産量に対応します。ホールパンチングマシンの能力パラメータと材料の互換性を理解することは、正しいマシンの仕様を各生産用途に適合させるために不可欠です。

平板とチューブの穴あけ: 主な違い

平板とチューブ穴のパンチングの違いにより、必要な機械構成、ダイセットの形状、パンチング時のワークピースのサポート要件が決まります。

• 平板パンチング： ワークピースは、ダイ開口部の下の平らなボルスター プレート上で支持されます。パンチは材料を通って垂直に下降し、スラグはダイの開口部を通って下方に排出され、ボルスターの下にある収集容器に入れられます。平板穴あけ機は最小限のワーク固定具で済み、パンチストロークの深さを調整し、材料の厚さと穴径の組み合わせごとにダイセットを変更するだけで、幅広い板厚や板厚に対応できます。
• チューブ穴開け加工： ワークピースは中空部分であり、パンチング中に内部でサポートする必要があります (上記のマンドレルの説明を参照)。機械の構成では、パンチが下降する前に、チューブ内のダイを正しい位置に配置するマンドレルにチューブを軸方向に装着できるようにする必要があります。チューブ穴あけ機は通常、マシンフレームの側面または端からチューブをロードする水平レイアウトを持ちます。これは、平板マシンの垂直ボルスタとは根本的に異なる機械配置です。

穴あけ機の能力とトン数

特定の操作に必要なパンチ力は、材料の種類、材料の厚さ、パンチ断面の周長によって決まります (円形パンチの場合、パンチの直径に pi を掛けた値になります)。パンチ力のおおよその計算式は次のとおりです。力 (トン) = 周長 (mm) × 厚さ (mm) × せん断強度 (N/mm2) 除算 1,000。せん断強度が約 280 N/mm2 の軟鋼の場合、厚さ 5 mm のプレートに直径 20 mm の穴を開けるには、約 63 mm × 5 mm × 280 N/mm2 割る 1,000 = 88 kN、または約 9 トンが必要です。 この計算方法は、計画された作業範囲内で最も厚い材料と最大の穴直径に対して計算された最大の打ち抜き力を上回る安全マージンを持って機械のトン数を選択する必要がある理由を示しています。定格トン数以上でホールパンチングマシンを動作させると、金型の摩耗が加速し、打ち抜きや金型の破損の危険性があり、フレームの鋳造または製造における応力集中点での疲労亀裂により機械のフレームに損傷を与える可能性があります。

実用的な選択ガイドとして、次の表に、最も頻繁に使用される材料の種類と厚さにわたる一般的な打ち抜き加工のおおよそのトン数要件を示します。

パンチングマシンの全製品にわたる材料の互換性

産業用穴あけ機は、次の 3 つの主要な金属グループにわたって日常的に使用されており、それぞれにダイセット仕様、パンチ形状、および潤滑に関する特定の要件があります。

• 炭素鋼（軟鋼）： 最も一般的な穴あけ機械の材料で、260 ～ 320 N/mm2 の予測可能なせん断強度と、適切な定格の機械で 1 mm ～ 12 mm の厚さにわたる優れた穴あけ加工性を備えています。標準 D2 工具鋼ダイセットは、正しいクリアランスと潤滑が維持されている場合、再研磨間の最大 100,000 サイクルの生産量における炭素鋼の打ち抜きに適しています。
• ステンレス鋼: 同等の厚さの炭素鋼 (304 や 316 などのオーステナイト グレードのせん断強度 380 ～ 450 N/mm2) よりも打ち抜き加工が難しく、同じ厚さと穴径の炭素鋼よりも約 40 ～ 50% 高い打ち抜き力が必要です。また、ステンレス鋼はパンチストロークの初期段階で急速に加工硬化するため、ストロークを完了するのに必要な力が増大し、金型の摩耗が促進されます。粉末冶金工具鋼または TiN コーティングされたパンチは、ステンレス鋼のパンチング用途における金型の寿命を大幅に延長します。
• アルミニウム: 3 つの材料の中で、力の要件 (合金と焼き質に応じてせん断強度 100 ～ 200 N/mm2) の点で打ち抜きが最も容易で、同等の厚さの鋼よりも低いトン数の機械でより厚いプレートを打ち抜くことができます。アルミニウムのパンチングの主な課題は、スラグの付着です。アルミニウムは、かぶれやすく、パンチ面に固着する傾向があるため、スラグが金型内に引き戻され、次のストロークで打ち抜きが失敗する可能性があります。パンチ面の細かいピッチの溝パターンとアクティブなスラグ排出システムにより、専用のアルミニウムパンチング用途におけるこの課題に対処します。

チューブおよび穴開け機を購入する際に考慮すべき重要な要素

チューブ パンチング マシン、チューブ アーク パンチング マシン、または産業用ホールパンチング マシンを購入するには、選択したマシンが耐用年数を通じて必要な生産速度と品質レベルで確実に動作するかどうかを決定する、相互に依存する複数の技術的および運用上の要因を評価する必要があります。特定の機械のツーリングエコシステム、自動化機能、メンテナンス要件を考慮せずに、最大トン数などの主要な仕様に焦点を当てると、実際のパフォーマンスを下回る調達決定につながります。

チューブパンチングマシンの肉厚とチューブ直径

チューブの壁の厚さとチューブの外径の組み合わせは、必要なパンチ力、必要なマンドレルの直径、材料の歪みなしでパンチできる実際の最小および最大の穴サイズを決定するため、チューブパンチングマシンの選択の主な仕様決定要因となります。チューブパンチングマシンの仕様に関する主な経験則は次のとおりです。

• 壁厚に対する最小穴直径: どのような材料に対しても推奨される最小のパンチ直径は、材料の厚さと同じです。材料の厚さよりも小さな直径の穴を打ち抜くと、パンチに過度の圧縮応力がかかり、早期破壊が発生します。したがって、肉厚 4 mm のチューブの場合、最小穴直径は 4 mm となり、生産の信頼性を考慮すると最小 6 mm の方が現実的です。
• チューブ直径に対する最大穴直径: 直径がチューブの内径に近いかそれを超える穴を開けると、チューブの壁から多量の材料が除去されるため、チューブの構造的完全性が損なわれます。実際の最大穴直径は、穴の周囲に適切な残りの壁材料を維持するために、円形チューブ部分の場合はチューブの外径の約 70 パーセントです。
• 機械のチューブ径範囲: チューブパンチングマシンは通常、特定の範囲のチューブ直径に合わせて設計されており、交換可能なマンドレルアセンブリを備えているため、マシンは設計範囲内のさまざまなチューブサイズに対応できます。購入する前に、機械のマンドレル範囲が現在および予測可能な生産スケジュールにおけるチューブの全直径範囲をカバーしていることを確認してください。

生産量: 手動操作と CNC 操作の比較

アプリケーションの生産量要件によって、選択したマシンの適切な自動化レベルが決まります。完全な手動操作から完全な CNC 操作までの範囲は、資本コストと 1 個あたりの生産コストとの間の直接のトレードオフを表しており、現在および予測される生産量に基づいて評価する必要があります。

• 手動操作: オペレータは、機械的なストップ、スケール、または位置決めガイド用のテンプレート固定具を使用して、パンチストロークごとにチューブまたはプレートを手動で位置決めします。手動機械は資本コストが最も低く (通常、10 ～ 30 トンクラスの油圧チューブパンチングマシンの場合は 5,000 ドルから 30,000 ドル)、1 日あたり最大 50 ～ 100 個のワークピースの生産量に実用的です。各ワークピースが独自の穴パターンを持つ可能性がある少量のカスタム作業に最大限の柔軟性を提供します。
• 半自動運転： 電動チューブインデックスシステムまたはサーボ制御の位置決めストップにより、オペレーターがワークピースを手動でロードおよびアンロードする間、位置決めステップが自動化されます。半自動機械は、1 日あたり 100 ～ 500 個のワークピースの生産量に適しており、CNC システムの完全なプログラミングの複雑さを必要とせずに、プラスまたはマイナス 0.2 mm の位置再現性を実現します。
• CNC 操作: 完全な CNC チューブ パンチング マシンまたはホール パンチング マシンには、各部品の完全な穴パターンをプログラムし、ワークピースを自動的に位置決めし、パンチ ストローク パラメータを制御するマシン コントローラーが組み込まれています。さらに、完全自動生産のためのワークピースの自動ロードおよびアンロードが含まれる場合もあります。 CNC システムは、プラスまたはマイナス 0.05 ～ 0.1 mm の位置再現性を達成しており、1 日あたり 500 個を超えるワークピースの生産量や、手動機械では過度のセットアップ時間が必要となる複雑な穴パターンの生産に経済的に正当化されます。 自動チューブ供給機能を備えた CNC 穴開け機は、1.5 メートルのチューブに 6 つの穴パターンを位置決め時間を含めて 25 ～ 40 秒で完成できます。この生産速度では、同等の手動機械では 3 ～ 4 人のオペレーターが必要となります。

工具交換の容易さと金型の可用性

ジョブショップまたは混合生産環境におけるホールパンチングマシンの実際の生産性は、異なる穴のサイズや形状が必要なジョブ間でダイセットをいかに迅速かつ簡単に交換できるかに大きく依存します。金型交換時間は機械の有効利用率に直接影響します。ある金型サイズから別の金型サイズに変更するのに 30 分を必要とする機械では、一般的な複数ジョブの生産日では、利用可能な生産時間のかなりの部分がパンチングではなくセットアップに費やされます。購入する前に、次の工具交換の特性を評価してください。

• クイックチェンジパンチホルダーシステム: 高品質の生産ホールパンチングマシンは、工具を使わずに 30 ～ 60 秒で解放および再係合できる、ラジアル ロック ピンまたはバヨネット スタイルの保持機構によってパンチがホルダーに固定されるツーリング システムを使用します。パンチを交換するたびに複数のボルトを緩めたり締め直したりする必要がある機械では、セットアップが大幅に遅くなり、交換後にパンチの位置がずれる可能性が高くなります。
• メーカーおよびアフターマーケットからの金型の入手可能性: 購入する前に、機械が標準ツーリング システム (国際標準の Wila、Wilson、またはTrumpf 互換ツーリング サイズなど) を使用しており、そのダイセットが複数の供給元から入手可能であることを確認してください。機械メーカーのみが入手できる独自の工具システムは、単一ソースへの依存関係を生み出し、生産の遅延や交換工具の割高な価格設定を引き起こす可能性があります。

チューブおよび穴あけ装置のメンテナンスと安全性

チューブ パンチング マシン、チューブ アーク パンチング マシン、およびホール パンチング マシンの長期的なパフォーマンスは、マシン自体の品質だけでなく、稼働中に適用されるメンテナンス規律にも大きく左右されます。メンテナンスが不十分であると、工具の早期摩耗、油圧システムの故障、および機械コンポーネントが負荷を受けて予期せぬ故障状態にまで劣化したときに発生する安全上のインシデントが発生します。以下のメンテナンスと安全性のフレームワークは、あらゆる生産パンチング作業における最低限の適切な実践を表しています。

毎日の潤滑と検査手順

実稼働チューブパンチングマシンまたはホールパンチングマシンの日常メンテナンスルーチンでは、その日の最初のパンチサイクルの前に、次の重要なシステムに対処する必要があります。

1. 作動油レベルと状態: 油圧リザーバーのレベルをのぞき窓またはレベルゲージと照らし合わせて確認します。オイルが最低レベルを下回っている場合は、システムに漏れがあることを示唆しており、生産を開始する前に調査して修理する必要があります。オイルが乳白色または変色している​​場合は、油圧性能を低下させ、バルブ本体やシリンダーの腐食を引き起こす水の汚染を示します。適切なオイル粘度および油圧応答を確保するために、生産開始時のオイル温度は、全負荷のパンチング サイクルが開始される前にメーカーの最低動作温度に達するようにする必要があります。
2. パンチとダイのクリアランスと状態: パンチの先端とダイの開口部に欠け、ひび割れ、または異常な摩耗痕がないかどうかを検査します。ひび割れや欠けのあるパンチは直ちに交換する必要があります。破損したパンチの先端は、プレス ストローク中に高速で破片が飛び出す可能性があり、重大な飛来物の危険が生じます。前日の生産による金属の堆積がダイの開口部にないか確認します。アルミニウムおよび一部のステンレス鋼合金は、穴の品質を低下させ、パンチの負荷を増加させる微細な溶接がダイ表面に堆積する傾向があります。
3. パンチの潤滑： 最初のサイクルの前に、メーカー推奨のパンチ潤滑剤をパンチ先端とパンチ入口点の材料表面に塗布します。潤滑剤を使用せずにパンチングを行うと、各ストローク後にパンチをワークピースから引き抜くのに必要なストリッピング力が増加します。これにより、ストリッピングプレートとパンチ本体の摩耗が増加し、ステンレス鋼などの加工硬化材料がかじり、パンチ先端に付着する可能性があります。
4. 安全システム機能のチェック: 各生産日の開始時にすべての安全インターロック (ライト カーテン、2 つのハンド コントロール、フット ペダル ガード) をテストし、オペレーターが作業を開始する前に正しく機能していることを確認します。夜間または輸送中に安全インターロックが故障した場合は、機械を使用する前に修理する必要があります。機能安全インターロックなしで印刷機を操作することは、ほとんどの管轄区域で重大な規制違反であり、負傷した場合にはオペレーターと雇用主の両方が法的責任にさらされることになります。

オペレーターの安全基準と PPE 要件

チューブパンチングマシンおよびホールパンチングマシンは、パンチストローク中に大きな位置エネルギーを生成し、パンチサイクル中またはパンチサイクル後に手や体の一部がダイスペースに入ると重度の圧壊傷害を引き起こす可能性があります。オペレーターを保護するには、機械の保護、安全な作業手順、個人用保護具 (PPE) の組み合わせに包括的に対処する必要があります。

• 操作点の保護: すべての製造用チューブパンチングマシンおよびホールパンチングマシンのダイスペースは、パンチストローク中にオペレーターが手を触れないよう保護する必要があります。ライト カーテン (ダイ ゾーンに進入する手や物体によってライト プレーンが破損した場合にプレスを停止するフォトセル バリア) は、生産中にオペレータがダイ ゾーン近くにアクセスする必要がある CNC および半自動機械の標準的なガード タイプです。固定物理ガード (ワークをロードするためのスロットを備えた鋼板) は、オペレーターの手の経路をガードの形状によって完全に制御できる反復的な手動操作に適しています。
• 両手制御操作: 手動ホールパンチングマシンおよびチューブパンチングマシンは、パンチストロークを開始するためにオペレータが両方のコントロールボタンを同時に操作する必要がある両手制御で操作する必要があり、もう一方の手がダイゾーンにある間に片手で操作することはできません。制御システムは、ストローク中にいずれかの制御ボタンが放された場合にサイクリングを防止するように設計する必要があります。
• PPE の要件: チューブパンチングマシンおよびホールパンチングマシンのオペレータは、板金ワークピースを取り扱うとき（プレスストローク中は手をダイゾーンから離す必要があるときは除く）、耐切創手袋を着用し、飛び出すスラッグや金属片から保護するための安全メガネまたはフェイスシールド、ワークピースや工具の落下からつま先を保護する鋼製のつま先を備えた安全履物、および機械の連続動作が 85 dB(A) を超える生産環境における聴覚保護具を着用する必要があります。
• トレーニングと能力要件: 油圧チューブパンチングマシンおよびホールパンチングマシンのオペレータは、監視なしでの操作が許可される前に、機械固有の安全な操作手順について文書化されたトレーニングを受けなければなりません。多くの管轄区域では、動力プレスの操作には正式な能力評価が必要であり、オペレーターのトレーニングの記録は雇用主の健康と安全管理文書の一部として維持されなければなりません。

参考文献

「金属成形の基礎」、Kapakjian, S. および Schmid, S. R. (2014)。 製造工学と技術 、第7版。ピアソン教育、ニュージャージー州アッパーサドルリバー。 (パンチ力の計算とダイクリアランスの基礎)

シューラー社（2019）。 金属成形ハンドブック 。スプリンガー、ベルリン。 （油圧プレス設計とブランキング技術）

ボルヤノビッチ、V. (2004)。 板金成形プロセスと金型設計 。インダストリアル・プレス、ニューヨーク。 (ダイセットの設計、パンチとダイのクリアランス、工具寿命。)

米国溶接協会 (2020)。 AWS D1.1 構造溶接コード: 鋼 。 AWS、フロリダ州マイアミ。 (チューブ接続の溶接継手の準備要件)

ナラヤナン、R. G.、およびグプタ、AK. (編) (2012)。 材料の成形と接合の進歩 。ニューデリー、スプリンガー。 （チューブピアス・ノッチング技術）

国際標準化機構 (2021)。 ISO 14120: 機械の安全性 。 ISO、ジュネーブ。 (生産機械のガード設計と安全要件。)

ロバーツ、W.L. (1988)。 鋼の冷間圧延 。マーセル・デッカー、ニューヨーク。 (打ち抜き計算に使用される合金鋼の材料せん断強度データ)

機械ハンドブック (2020)。第31版。インダストリアル・プレス、ニューヨーク。 (パンチングの計算式、ダイのクリアランス、材料の加工性データ)

欧州標準化委員会 (2006)。 EN 13736: 工作機械の安全性: 空気圧プレス 。 CEN、ブリュッセル。 （油圧式チューブパンチングマシンに適用されるプレス安全設計基準）

ランゲ、K. (編集) (1985)。 金属成形ハンドブック 。ニューヨーク州マグロウヒル。 (ブランキング、ピアシング、および成形プロセスの仕組みに関する包括的なリファレンス。)