せん断加工は、金属プレス加工の中で曲げ加工と同様に最も基本的な加工であり、次工程で使用するブランク材を作るためにも使用されています。パンチとダイを組み合わせた単純な加工ですが、切断・分断などの加工によって断面に少なからずダメージが発生します。
今回は、打ち抜きや縁切りなどのせん断加工の種類や、加工時に発生するバリなどの断面形状、パンチとダイのクリアランスによる加工性について解説します。最後には、せん断加工機（シャーリングマシンなど）を取り扱う主要メーカを紹介します。
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１．せん断加工
せん断加工とは、金属プレス加工の中でも唯一材料を分離させる加工法です。パンチとダイを一対の刃物に見立てて直角方向に押し付け合い、材料をせん断変形と破壊によって「割って」分離させます。切削加工とは違って切り屑は発生せず、短時間で大量の加工ができます。
せん断加工の流れは下図のようになります。パンチを押し当てながら、ダイの端部の刃先との間でせん断変形させ、被加工材が分断された時点で加工完了となります。
（1）せん断加工の種類
①切断（シャーリング）
ブランク製作に用いられる最も基本のせん断加工。被加工材を線状に切断します。
②分断
被加工材の一部分を抜き落として、分離する加工方法。切断と違って、分断の場合は左右の形状は任意に変更できます。
③外径抜き（ブランク抜き）
ブランク加工に用いられる抜き加工で、パンチとダイの形状に合わせて打ち抜くことができます。打ち抜かれた部分はスクラップとなり、残った部分を次の加工に使用します。
④穴あけ（ピアス）
外径抜きと同じように、金型の形状に合わせて打ち抜きを行いますが、加工後にダイに残っている部分を製品や次の加工として扱います。
⑤切り欠き（カットオフ）
被加工材の縁の一部分を切り取るせん断加工方式。切り取った部分はスクラップとなり、残された大きなブランクが製品や半製品として扱われます。
⑥縁切り（トリミング）
絞り加工で余った縁の部分など、加工品や半製品の余肉部分を切り落とすせん断加工方法です。
⑦切込み（スリッティング）
被加工材の一辺を残して切り込みを入れる加工方法。残した一辺を起点として曲げ加工を行ったり、ただ切込みのみを入れる場合があります。
（2）せん断加工の工程と断面の形状
せん断加工では、パンチを押し込みながら加工を行いますが、工程を経る中で4つの断面が形成されます。
①だれ
パンチを被加工材に接触させて押し込むと、押し込み力と被加工材の引張り応力が発生して、円弧状に引き込まれる「①だれ」が発生します。だれの発生を小さくするためには、引張り応力を小さくすることと、圧縮応力を大きくすることが有効なため、以下のような方法が考えられます。
- パンチとダイのクリアランスを狭くして、塑性変形量を小さくする
- 引張り強さの小さい被加工材を使用する
②せん断
「①だれ」を過ぎると、パンチやダイの側面に被加工材からの圧縮応力がかかり、鋭利な刃物で切ったような滑らかな「②せん断面」ができます。せん断面の表面粗さは、パンチやダイの表面粗さとほぼ比例するため、せん断面を滑らかにするには、以下のような対策が考えられます。
- パンチやダイの表面粗さを小さくする
- 加工時に潤滑油を使用する
- ダイのエッジ部を面取りして刃先の欠けを防ぐ
③破断
「②せん断面」を過ぎて、引張り応力が限界まで高まると、断面の表面に割れが発生して「③破断面」ができます。破断面は被加工材の硬さなどの特性によって左右され、加工条件で発生面の面積が変わります。
④バリ
「③破断面」を過ぎて、被加工材が切り離されることでせん断加工が終了しますが、この際に切り落とされた材料の双方のエッヂ部に「④バリ」が必ず発生します。バリの発生要因としては、ダイの刃先の摩耗や破損が考えられ、パンチとダイのクリアランスもバリの大きさに影響します。
２．せん断加工を行う上での注意点
せん断加工は、パンチとダイを組み合わせてさまざまな加工を行いますが、特にパンチとダイのクリアランスによって、断面や加工精度などが変わります。また、加工速度によっても同様に加工に影響を与えます。
（1）クリアランスの影響
クリアランスはその大きさによって加工時のメリットとデメリットがあるため、加工結果を見ながらクリアランスの調整を行う必要があります。
①製品品質への影響
クリアランスが小さいほど品質は向上しますが、せん断荷重が増えるため金型の摩耗が激しくなります。保全コストとの兼ね合いを見ながら、クリアランスを調整する必要があります。
②だれの面積
クリアランスが小さいほど、だれは小さくなります。
③せん断面の面積
クリアランスが小さいほどせん断面の面積は大きくなり、断面が滑らかになります。
④破断面の面積
クリアランスを大きくするほど、破断面の面積も大きくなります。
⑤バリへの影響
クリアランスが大きいほどバリは大きくなる傾向にあります。クリアランスが小さいと金型の摩耗が進みやすいため、バリが発生しやすくなります。
（2）せん断加工速度の影響
抜き加工などを行う場合は、パンチを高速で被加工材に打ちつけると接触の衝撃が大きくなり、パンチやダイの破損にも繋がります。また、圧縮応力が十分かからずにせん断面の面積が小さくなります。
３．せん断加工機の主要メーカ
せん断加工では、切断を行う「シャーリングマシン」や穴あけを行う「パンチングマシン」などさまざまな加工機があります。いずれも、パンチとダイの組み合わせによって、切断や分離、打ち抜きなどのせん断加工を行います。ここでは、せん断加工機を開発する主要メーカと商品を紹介します。
（1）株式会社アマダ
画像引用：株式会社アマダホームページ
せん断加工だけでなく、さまざまな金属加工マシンでグローバル展開する株式会社アマダ。
油圧式シャーリングマシンのESHシリーズは、高精度・高生産性・静粛性を備えたシャーリングマシンです。新フレーム構造によりクリアランス変動を抑え、位置決め速度の高速化や油圧回路の自動切り替えなどによる高い生産性を実現し、操作もタッチパネルで実施できるため、初心者でも扱いやすく設計されています。
（2）株式会社相澤鐵工所
シャーリングマシンとプレスブレーキの専業メーカである株式会社相澤鐵工所。
メカニカルシャーAST型は、レーキ角が小さくツイストなどのさまざまな加工欠陥を抑制し、クリアランス調整も容易です。他にも、自動のシャーリングシステムも販売しており、500システム以上の納入実績があります。
（3）コマツ産機株式会社
画像引用：コマツ産機株式会社ホームページ
コマツのプレス機械事業から独立したコマツ産機株式会社は、プレス機械や板金機械など多種多様な金属加工マシンを取り扱っています。
スイング式油圧シャーのSHSシリーズは、高剛性フレームや独自のスイングビーム機構により、高い精度でのシャーリングが可能となっています。NCバックスストップによって位置決めも高速で、コントローラ画面に必要な情報が全て表示されるため操作もしやすくなっています。
４．シャーリングマシンの導入におすすめのメーカ3選
シャーリングマシン（せん断加工機）は、金属加工ラインにおいてブランク材の作成などを行う重要な加工機です。シャーリングマシンの加工速度や精度は、そのまま次工程以降の加工速度や歩留まりに影響を与えます。
シャーリングマシンの選定や導入についての相談は、さまざまな機械加工メーカへの自動化システムの設計や導入を通して、マシンへの知見も豊富にあるメーカにするといいでしょう。
（1）日本サポートシステム株式会社
日本サポートシステム株式会社は、取引実績400社以上、製造実績10,000台以上を誇る関東最大級のロボットシステムインテグレータです。工場設備・機械の設計・製造・納品を一貫して行っています。
- 住所：茨城県土浦市卸町2丁目13-3
- TEL：050-1743-0310
- URL：https://jss1.jp/
（2）ダイドー株式会社
ダイドー株式会社は、全国に40拠点を持つメカトロニクスの専門商社です。自動化システムの構想の相談や実験工場によるロボットの適用検討も可能。ロボット導入にあたってのメカトロ機器やシステムまで提案しています。
- 住所：愛知県名古屋市中村区名駅南4-12-5
- TEL：052-583-6210
- URL：http://www.daido-net.co.jp/
（3）エヌ・アール株式会社
エヌ・アール株式会社は、経理理念に「EverOnward（限りなき前身）」を掲げる産業機器製造メーカです。自動機械の製造や販売、メンテナンスまで幅広くサポート。ロボットシステムや物流システムなどの大半を開発・制作まで対応しています。
- 住所：茨城県古河市下片田843-1
- TEL：0280-77-2888
- URL：http://www.mts-nr.co.jp/
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