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ロール曲げについて詳しく解説!
ロール曲げとは

ロール曲げとは、板金を曲面状に曲げる加工方法です。ロール曲げは、パイプ形状の製品や部品はもちろんのこと、曲げわっぱのような形状の製品や部品を製作することができる加工法です。

曲げ加工には、主なものにV曲げやR曲げなどがありますが、ロール曲げはこれらの曲げ加工とは少し毛色の違う曲げ加工方法になります。曲げ形状が異なることが大きな違いですが、曲げる原理や用いる加工機も大きく異なります。ロール曲げの詳しい加工原理や加工機については後述します。

ロール曲げの原理と加工機

ロール曲げでは、3本ロールと呼ばれる加工機を用います。ロール曲げ加工機は、その他曲げ加工の加工機と比べて特殊な加工機であるといえます。曲げ加工では一般的に、曲げ加工機のことを「ベンダー」や「プレスブレーキ」といいます。ベンダーとは、オス型のパンチとメス型のダイからなる加工機です。オス型・メス型とはプレスにおける金型の分類のことで、オス型が圧力を加える金型(曲げ加工では上側)、メス型がパンチの圧力を受け止める金型(曲げ加工では下側)のことを表します。
一般的なV曲げやR曲げは、この加工機を用いて曲げます。板金をダイに設置し、上からパンチで圧力を加えることによって曲げるという仕組みです。そのため、金型の形状や圧力の加え方によって曲げ部分の形状が異なってきます。

一方で、3本ロールを用いたロール曲げの原理は、金型のプレスにより曲げる上記の曲げ加工の原理とは異なるものになります。3本のロールの間に板金を設置し、下側2本のロールを回転させることによって板金を少しずつ移動させます。そして、移動させながら上側のロールで板金に圧力を加えることによって曲面状に曲げるという原理です。

また、3本ロール(もしくは4本ロール)を用いなくてもロール曲げをすることは可能です。3本ロールを用いずにロール曲げをする方法とは、小刻みにベンダーによる曲げ加工を繰り返すという方法です。ベンダーで少し曲げて、板金を移動させる、ということを繰り返すという原理です。このように、3本ロールを用いなくても小刻みに曲げ加工を繰り返すという方法によって板金を曲面状に曲げることができます。しかし、ベンダーを用いてロール曲げをした場合にはいくつか問題点が生じます。
まず、ベンダーによるロール曲げでは板金の端までロール曲げすることができません。なぜならば、ベンダーは板金をダイにおいて上から圧力をかける加工方法なので、充分なV幅を確保しないと曲げることができないためです。V幅とは、ダイのV字部分の幅のことです。板金をロール曲げしていくと、最後はダイに乗せることができなくなってしまいます。そのため、ベンダーによるロール曲げの場合は最後に板金の端を切り落とすという工程が必要になります。
そのうえ、パイプ形状などにロール曲げする際、ベンダーを用いた場合は溶接個所が2か所になります。先ほどと同様、ダイに設置しなければならないという理由で半円ずつしかロール曲げすることができないためです。3本ロールを用いたロール曲げなら、板金の端まで円状に曲げることができ、溶接個所は1か所で済むことになります。

よってロール曲げは、3本ロールを用いて加工する方法が曲げ部分の精度や品質を保つ上で一般的に用いられている加工法になります。

端曲げによるパイプ製作!

端曲げとは、ロール曲げによって板金の端までしっかりと曲面状に曲げることをいいます。ベンダーによる曲げ加工では、端曲げをすることは困難です。端曲げができることによって、板金をほぼ真円に近い形で丸めることが可能です。そのため、ロール曲げによる端曲げと溶接とを組み合わせればパイプを製作することができます。端曲げができないと、板金を真円状に丸めることが難しく、端を切断するなどの後処理が必要になってしまいます。

パイプは用途に応じて必要な内径が異なってきます。そのため、規格品ではその用途を満たすことができないという恐れがあります。また、内径だけでなくパイプの長さについても同じことが言えます。必要なパイプの長さが短い場合、規格品を購入してから切断するのではもったいないというケースが比較的多くみられます。

そこで、ロール曲げによる端曲げを用いてパイプ加工を行います。板金を要望の内径になるように端曲げし、板金の端同士を溶接することでパイプを製作することができます。溶接個所は1ヵ所ですが、もしもパイプが長いものの場合などは溶接長さが長くなるため価格が高くなってしまう恐れもあります。また、パイプを製作する際にロール曲げではなくベンダーで曲げると、溶接個所が2か所になってしまいます。ベンダーによる曲げ加工では、半円までしか曲面状に曲げることができないためです。

ロール曲げの展開寸法計算

ロール曲げによる製品や製品を製作する際、板金を何mmでカットすればよいのかが問題になってきます。なぜなら、ロール曲げ加工時の圧力によって板金が圧縮されたり引き延ばされたりしているためです。そのため、ロール曲げ前の寸法と、ロール曲げ後の寸法は異なるものになります。よって、ロール曲げ製品を展開して考える際に、単純に「内径×円周率」mmで良いかというと、製品の精度・品質のためには良くありません。

図を見てもわかるように、板金の曲げ部分には3種類の半径Rが存在しています。
1つは曲げr。最小曲げ半径は最も内側部分の半径であり、ロール曲げ加工時に圧縮されている部分になります。その一方で、1番外側部分はロール曲げによって引き延ばされています。曲げ部分外側の寸法は、ロール曲げ前の寸法に比べて長くなってしまうのです。具体的には、板厚の約15%がふくらみにより増える寸法の目安とされています。

圧縮も引き延ばされもされず、R曲げをする前とR曲げをした後で寸法が変わらない部分を中立面といいます。中立面は基本的に板厚の中心部分になりますが、必ずしもそうではありません。曲げ角度が厳しくなると中立面は板厚中心から内側に寄ってくるなど、中立面の場所は曲げ加工の条件によって異なります。基本的には、ロール曲げ製品の展開長さは中立面の寸法長さで考えます。

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