板金曲げ：曲げ代と最小曲げ半径のルール
曲げ代とは、曲げによって消費される追加のストリップ長のことです。例えば、1.0 mmの鋼板を1.0 mmの内側半径で90°曲げる場合、鋭い角部まで測定した場合と比較して、約1.5〜1.7 mmの平坦な長さが追加されます。これを無視すると、曲げ加工されたすべての部品が同じ量だけ短くなったり長くなったりします。計算すれば、フラットブランクは、初回からフランジ寸法に適合する部品に展開されます。
すべての曲げ板金部品は、フラットブランクとして始まります。問題は、曲げた後にフランジが図面通りの位置に収まるように、そのブランクの長さをどの程度にするかです。金属は曲げ部分で伸縮します。外面は伸び、内面は圧縮され、板厚のどこかに元の長さを保つ中立軸があります。曲げ代とは、曲げ円弧を通るこの中立軸の長さであり、フラットパターン計算を成立させる数値です。
曲げ代の計算式
曲げ代の標準的な計算式は、曲げを中立軸の円弧として扱います。曲げ角度A（度）、内側半径R、材料厚T、中立軸が内面からk×Tの距離にある場合：
BA = (π / 180) × A × (R + k × T)
kファクターは、中立軸の位置を決定する比率です。これは定数ではなく、厚さに対する曲げがきつくなるにつれて外側に移動します。これは、より多くの材料が変形するためです。一般的な材料のエアベンディングでは、kは通常0.30〜0.45の範囲です。0.33は鋭い曲げの一般的な初期値であり、0.4〜0.5は薄い材料の大きな半径に適しています。
| 曲げ条件 | 一般的なkファクター |
|---|---|
| 鋭い曲げ、R/Tが0.5〜1に近い | 0.30〜0.35 |
| 標準的なエアベンド、R/Tが約1〜2 | 0.35〜0.40 |
| 大きな半径、R/T > 2 | 0.40〜0.45 |
| ヘミング / ボトミング加工 | 0.45〜0.50 |
重要なポイント：実際の曲げ方法と材料に近いkファクターを選択してください。複数の曲げがある部品でkの誤差が0.1あると、目に見えるフランジの誤差に増幅されるためです。不明な場合は、テストピースを曲げて測定してください。1本のテストストリップは、不良品のバッチよりも安価です。
曲げ引き込み：現場で実際に使用される値
工場では、曲げ代の代わりに曲げ引き込み（BD）を使用することがよくあります。これは、外側のフランジ寸法の合計から差し引いて平坦な長さを求める値です。90°の曲げの場合、理論上の鋭い角部まで測定された外側寸法は、曲げ領域を二重にカウントするため、曲げ代とコーナー形状の両方を差し引く必要があります。90°曲げの場合、BD = 2 × (R + T) − BA の関係になります。
| 材料とセットアップ | 90°の曲げ代（R = 1×T） | 曲げ引き込み（90°） |
|---|---|---|
| 1.0 mm鋼板、R1.0、k 0.40 | 約1.6 mm | 約2.8 mm |
| 1.5 mm鋼板、R1.5、k 0.40 | 約2.4 mm | 約4.2 mm |
| 2.0 mmアルミニウム5052、R2.0、k 0.42 | 約3.3 mm | 約5.5 mm |
| 0.8 mmステンレス304、R0.8、k 0.38 | 約1.3 mm | 約2.3 mm |
値はエアベンディングの一般的なものであり、工具や材料の調質によって異なります。出発点として扱い、絶対的なものとは考えないでください。重要なのは一貫性です。部品全体で同じkファクターと方法を使用し、サプライヤーの曲げテーブルで確認してください。プレスブレーキとスタンピングダイでは曲げ方がわずかに異なるためです。
最小曲げ半径：割れの限界
最小内側半径が存在するのは、曲げの外面が伸び、すべての材料にはそれを超えると割れる限界があるためです。経験則として、軟鋼とアルミニウムは、材料厚の1倍の内側半径で問題なく曲がります。硬くて延性の低い材料は、より大きな半径が必要です。圧延方向に平行な曲げは、圧延方向に垂直な曲げよりもリスクが高くなります。これは、圧延された結晶粒構造が割れやすいためです。
| 材料 | 最小内側半径（一般的な、×厚さ） |
|---|---|
| 軟鋼（SPCC、冷間圧延） | 0.5〜1.0× |
| ステンレス304、焼きなまし | 1.0〜1.5× |
| アルミニウム5052-H32 | 1.0〜1.5× |
| アルミニウム6061-T6 | 1.5〜2.5×（曲げにくく、方向に注意） |
| 真鍮（軟質） | 0.5〜1.0× |
| 高炭素鋼 / ばね鋼 | 2〜4×（多くの場合非現実的、フォーミングを使用） |
設計上、材料が許容するよりも鋭い内側コーナーが必要な場合、選択肢は限られます。より延性の高い調質に変更するか、ひずみを再分配するコイニングまたはボトミング工程を追加するか、溝や逃げを設けて実際に生成される小さな内側半径を受け入れるかです。ばね調質材料は、硬度が約1.5〜2倍を超えると、単純にうまく曲がりません。スプリングバックが大きすぎて、加工が困難になります。そのような場合は、フォーミングとスタンピングの考え方が、単純なプレスブレーキに取って代わります。
スプリングバック：逆に跳ね返る角度
すべての曲げは、プレスが解放されると弾性的にスプリングバックします。低炭素鋼は約0.5〜2°、アルミニウムはもう少し、高強度またはばね調質合金は3〜10°以上スプリングバックします。工場では、オーバーベンド（過度の曲げ）によって補正します。パンチ角度を目標よりも鋭く設定するか、ダイにスプリングバック補正を組み込んで設計します。
| 材料 | 90°曲げあたりの一般的なスプリングバック |
|---|---|
| 軟鋼 | 0.5〜2° |
| ステンレス304 | 1〜3° |
| アルミニウム5052 | 1〜3° |
| アルミニウム6061-T6 | 2〜5° |
| 高張力鋼 / ばね調質 | 3〜10°以上 |
スプリングバックは角度の問題だけではありません。曲げ半径もわずかに緩め、中立軸が移動して曲げ代が変化します。そのため、スタンピングやブレーキフォーミングされた部品は経験的に開発されます。ダイや曲げプログラムは、角度が再現されるまで測定された部品に基づいて調整されます。深絞りや厳しい公差の曲げについては、BQUQの板金フォーミングでは、スプリングバック補正をツール設計の一部として扱い、後付けの考慮事項とはしていません。
実用的なフラットパターンのルール
曲げ部品の一貫性を保つための2つの習慣があります。第一に、部品を閉じ込めない順序でフランジを曲げることです。最後の曲げは工具で到達可能でなければなりません。第二に、曲げラインを穴や切り欠きから遠ざけることです。曲げラインから約2.5×厚さよりも近い穴は、金属が流れるにつれて楕円形に変形します。端部に達する曲げの端には逃げ切り欠きを追加しないと、コーナーが破れます。
| ルール | 最小値 |
|---|---|
| 穴の端から曲げラインまでの距離 | ≥ 2.5×厚さ（一般的） |
| 最小フランジ長さ | ≥ 4×厚さ、工具に依存 |
| 端部の曲げ逃げ | 小さな切り欠き、深さ ≥ 曲げ半径 + 厚さ |
| 一貫性の確認 | テスト曲げでkファクターとBDを確認 |
よくある質問
Q: 曲げ代とは簡単に言うと何ですか？
これは、曲げ円弧内の中立軸に沿った材料の長さ、つまり曲げによって消費される平坦なストリップの量です。これを部品の直線部分に追加して、曲げる前の正しいフラットブランクの長さを取得します。
Q: どのkファクターを使用すればよいですか？
一般的な鋼とアルミニウムを内側半径が厚さの約1倍でエアベンディングする場合、0.35〜0.40から始めてください。よりきつい曲げでは0.30に向かって下がり、大きな半径では0.45に向かって上がります。重要な部品については、テスト曲げで確認してください。
Q: 私の材料の最小曲げ半径はどれくらいですか？
経験則として、軟鋼と軟質真鍮は内側半径が厚さの0.5〜1.0倍で曲がります。ステンレス304とアルミニウム5052は約1〜1.5倍必要です。アルミニウム6061-T6は1.5〜2.5倍必要で、粒方向に垂直に曲げるのが最適です。硬くてばね調質された材料は、鋭く曲げるのは現実的ではありません。
Q: 曲げた部品の角度がなぜずれるのですか？
スプリングバックが原因です。金属は曲げ後に弾性的に緩みます。軟鋼では通常0.5〜2°、アルミニウムではそれ以上、高強度合金ではさらに大きくなります。補正は、パンチを過度に曲げるか、ダイにスプリングバック補正を組み込むことです。
Q: 曲げ代はプレスブレーキとスタンピングで変わりますか？
少し変わります。kファクターと曲げ代は、実際の工具、クリアランス、材料の調質に依存するため、同じ呼び径の曲げでもプレスブレーキとスタンピングダイでは異なる場合があります。常に実際のプロセスに対してフラットパターンを開発し、サプライヤーの曲げテーブルで確認してください。
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