シャーリング(せん断機)|鋼板を高精度で直線切断する機械

シャーリング(せん断機)

板材を直線で速く切る装置がシャーリング(せん断機)である。上下2枚の刃で板を挟み、せん断力で破断させる。切断速度が速く、ランニングコストが低いので、定尺取りや取り代調整、試作から量産まで広く用いられる。鋼板、ステンレス、アルミ、銅などに対応するが、基本は直線専用だ。

作動原理とせん断のモデル

シャーリング(せん断機)は上刃が下降し、板材が下刃との間で弾性変形→塑性変形→破断の順で進む。切断面は押し痕、せん断面、破断面、かえりに区分され、クリアランスと切込角(ラケ角)が面品位を左右する。クリアランスは板厚tの5〜10%を目安に設定する。ラケ角は厚板ほど大きく、薄板は小さくする。

主要構造と各部名称

フレーム、上刃梁、下刃台、クランプ、バックゲージ、テーブル、操作ペダルで構成される。NCバックゲージは±0.05mm級で位置決め可。ブレードは直刃が一般的だ。安全確保のためライトカーテンや二重動作スイッチを備える。

ブレード材質と寿命

炭素工具鋼、合金工具鋼、超硬を用いる。一般鋼板はSKSやSKDで十分だが、ステンレスや高張力鋼には耐摩耗性と靭性の高い材質が有利である。刃欠けはバリと直角度悪化を招くため、面直しとローテーションを計画する。

種類と駆動方式

汎用は油圧式で、厚板対応とストローク制御に優れる。中小型には機械式フライホイール駆動もあり、高速性が特長だ。自動ラインではコイル開巻→レベラ→シャーリング(せん断機)→スタッカで連結する。

加工範囲と能力表記

能力は「板厚×切断長」で表す。例「6mm×2,500mm」は厚さ6mmを2.5mまで切断可能を示す。材質換算があり、ステンレスは係数1.2〜1.4で見積もる。最小切幅はバックゲージ方式で10〜15mm程度である。

切断品質の管理

直角度、寸法、バリ、面粗さ、反りを確認する。直角度はブレード平行度とクランプ圧に依存する。寸法はバックゲージの繰返し精度と熱管理で安定する。バリはクリアランス過大で増え、過小だと刃欠けを招く。

設定要素:クリアランス・ラケ角・クランプ

クリアランスcは材料の破断伸びを基に決める。軟鋼t=3mmでc=0.15〜0.3mmが一例だ。ラケ角が過大だと曲がりが増え、過小だと荷重が増える。クランプ圧はスリップを防ぐ最小限とし、当て板を併用する。

安全衛生と法規

シャーリング(せん断機)は挟まれ・切創の重大災害に直結する。非常停止、両手操作、ライトカーテン、フェンスを備え、点検時はロックアウト・タグアウトを徹底する。刃物交換は防刃手袋・安全靴を着用する。

保全とトラブル対策

日常点検は油圧油量、漏れ、配管ゆるみ、刃先欠け、バックゲージ原点を確認する。加工不良は「寸法ばらつき」「曲がり」「バリ増大」に分類し、順にゲージ校正、ラケ角・クリアランス再設定、ブレード再研磨で対処する。

関連プロセスとの関係

シャーリング(せん断機)は直線高速切断に特化し、曲線や微細形状には不向きだ。熱影響を避けたい場合はウォータジェット、微細スリットや抜きにはレーザー、量産にはプレス打抜きが適する。工程設計では後工程のベンダや溶接を見込んで寸法基準を決める。