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シャーリング加工(せん断加工)とは

板金加工におけるシャーリング加工はシャーリングカットやせん断加工などとも呼ばれ、板金を切断する加工法です。シャーリング加工は板金を製品や部品に必要なサイズに切断するために必要な加工法であり、板金加工はまずこのシャーリング加工・せん断加工から始まるといっても過言ではありません。
シャーリング加工は板金を上下から刃で挟み込むことによって切断します。切断する原理としては、ハサミで紙を切るのと同じ原理になります。

板金を切断・カットする原理としてはシャーリング加工の原理は非常にシンプルです。その他の板金を切断する加工法としてはレーザーカットやタレットパンチプレスが挙げられます。レーザーカットはレーザー光線による熱、タレパンは金型による連続的なプレス、というように切断の原理はシャーリングと比べて少し特殊です。
シャーリング加工の原理は単純なものであるとはいえ、板金加工において非常に重要な加工法になります。シャーリング加工の用途や加工機の仕組みについてみていきましょう。

シャーリング加工(せん断加工)の用途

シャーリング加工の用途は、板金を必要なサイズに切断することです。板金加工製品は、その名の通り板状の金属である板金を加工して製作される製品です。板金は板状であるため、サイズの規格が存在します。そのため、まず最初に定尺材を製品に合わせた寸法サイズに切断する必要があります。そこで用いられるのが、板金を直線状に切断することのできるシャーリング加工です。

ただし、シャーリング加工によって板金を切断する際、切断する幅の寸法が極端に小さかったりすると、板金が曲がってしまったり少しねじれてしまったりするなどの製品不良の原因になります。切断加工とはいっても、刃で挟み込んで切断するためある種のプレス加工であり、板金にはある程度のある力がかかってしまうためです。

板金を切断する加工法は、レーザーカットやタレパン加工など様々な種類がありますが、その中でも特にシャーリング加工はシンプルな切断加工であると言えます。レーザーカットやタレパン加工は、製品の形状に合わせて多様な形に板金を切断することができる一方で、シャーリング加工は直線状にしか切断することができません。
しかし、その分レーザーカットやタレパン加工などのその他切断加工と比較して加工速度が非常に早く、シャーリング加工は加工効率が良い加工法であるといえます。

シャーリング加工は板金を直線状に切断する加工法ですが、それによって板金の角部分を切断することもできます。コーナーシャーとも呼ばれる加工法で、ボックス形状の製品を加工・製作する際には比較的よく用いられる加工法です。ボックス形状の製品の展開図は、このコーナーシャーによる切断で製作することが可能です。

シャーリング加工機の仕組み

シャーリング加工は、動力シャー・シャーリングマシン・シャーリング加工機などと呼ばれる加工機を用いて行われます。シャーリング加工機には刃が上下に2枚設置されていて、板金をこれらの刃で挟み込む形で切断します。動力で上側の刃が上下に動く加工機もあれば、足踏み式のスイッチを踏むことによって刃が上下する加工機もあります。

シャーリング加工機を用いた切断加工工程は、以下のような手順になります。
1. 板金に切断する場所の線を引く
2. 安全確認・動作確認
3. アルミ、ステンレスなど板金の材質を設定し、板厚寸法を入力する。
4. 切断機のテーブル上に板金を設置する。
5. 切断線と下側の刃を合わせる。この際、ビーム光線を放射して合わせるものや、切断する部分の寸法を入力することでより正確に加工することのできる加工機などがあります。
6. 正確に位置を合わせたら、切断します。

上記のように、きわめてシンプルに板金を切断するのがシャーリング加工ですが、切断する際の注意点として上下の刃が離れすぎないようにするという点があります。上刃と下刃との隙間をクリアランスといいますが、このクリアランスを適切な値にすることがシャーリング加工を高品質に行ううえで非常に重要になってきます。なぜなら、上下の刃が離れすぎていてクリアランスがおおきくなってしまうと、切断面のバリが多くなってしまうからです。バリとは板金を切断した際に発生する細かな突起物のことで、板金材料の不要な残留物のことです。バリは基本的に小さいものではありますが、鋭利な形状をしているものが多いため危険です。バリは板金を切断する際には必ず発生するものであり、「バリを除去してほしい」というご依頼ももちろん多くあります。後処理として、切断面・板厚面を磨くことによってバリを取り除きます。バリの発生を最小限に抑えるためには、できるだけクリアランスを小さくし、シャーリング加工機の上下の刃の隙間が最小限になるように板金及びシャーリング加工機をセットする必要があります。ここでの微調整が板金切断面の品質の良さに関わってきます。

適切なクリアランスとは

シャーリング加工では、切断面に傷や変形がなく、さらにバリが少ないような高品質な切断が要求されます。板金をまっすぐ平行に切断し、高品質な切断面を得るためには、上述したクリアランスを適切な値にして切断する必要があります。

クリアランスの適正値は、板金の板厚と材質のせん断抵抗に比例します。適正であればきれいな切断面に、適正でなければきれいにはなりません。

材質によるせん断抵抗の値およびクリアランスの適正値は、以下の通りです。

材質
  • ステンレス
  • アルミ
せん断抵抗
  • 32~40
  • 52~56
  • 13~18
  • 25~30
クリアランス(板厚に対する%)
  • 6~9
  • 7~11
  • 6~10
  • 6~10
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