剪断切断のプロセスと装置の完全ガイド

I.切削加工パラメータ

切断プロセスパラメーターの計算と選択を表1に、いくつかの材料のT/R比を表2に、加熱剪断の予熱温度を表3に、異なるグレードと仕様の材料の剪断条件を表4に、剪断刃の妥当なクリアランスを表5に示す。

表1 切削加工パラメータの計算と選択

シリアル番号	パラメータ	計算と選択
1	せん断力	正確に選択する場合剪断装置のトン数以下であることを確認するために、せん断力の大きさを確認してください。せん断力は以下の式で計算できます。 F=KAτ_b どこだ？ - Fはせん断力（N） - Aは剪断面積（mm ² ) - Kはブレードの鈍さなどを考慮した係数で、通常K=1.2～1.7 - τbは材料のせん断強さ（10MPa）であり、通常は引張強さの0.7～0.8倍、すなわちτ=(0.7～0.8)Rである。 _m 計算は表2を参照
2	剪断温度	強度（硬度）が高く、断面寸法が大きい材料の場合は、剪断前に材料を予熱してください。加熱温度は350～550℃、詳細は表3を参照。表4を参照して剪断条件を選択し、予熱が必要かどうかを決定してください。
3	せん断ギャップ	剪断の品質を確保するためには、上刃と下刃の間に適度な隙間値を設ける必要がある（表5参照）。材料硬度が高い場合や剪断断面積が大きい場合は大きめに、そうでない場合は小さめに設定する。また、加熱剪断の場合は、より小さい値を使用する。

表2 τの比率_b to R_m 材料によっては

素材	τ_b/MPa	R_m/MPa	τ/R_m	A (%)	注
Q195	290	336	0.86		アニーリング
Q195	375				冷間加工硬化
Q235	341.7	423	0.82		アニーリング
Q235	410				冷間加工硬化
スチール15	280	360	0.74	32
スチール30	356	454	0.79		アニーリング
スチール35	420	540	0.78		アニーリング
鋼種 40、45、50	460				アニーリング
スチール75	610	1000	0.61	10.8
30CrMnSiA	750	1200	0.62	13.5	焼き戻し
純銅	160	200	0.8
H68	200	300	0.66
HPb59-1	260	420	0.62
亜鉛	150	187	0.91
2A12	130	230	0.56	15	アニーリング
2A11	220~240	380~420		15~20	熱間押出後
6A02	70	130	0.54	22	アニーリング

表3 加熱せん断の予熱温度

材料硬度HBW	269	241	229	207
予熱温度	550	400	380	350

注：予熱温度は、材料そのものを予熱する温度である。

表4 異なるグレードと仕様の材料のせん断状態

素材グレード	ブランクの直径または辺の長さ/mm	硬度 HBW	剪断状態
35スチール	≤75		コールド・シアー
	80～85	≥187	ホット・シャー
	80～85	＜187	コールド・シアー
	>85		ホット・シャー
45スチール	≤60		コールド・シアー
	65-75	≥207	ホット・シャー
	65-75	<207	コールド・シアー
	>75		ホット・シャー
40Cr	≤50		コールド・シアー
	55-60	≥241	ホットシャー
	55-60	<241	コールド・シアー
	>60		ホットシャー
45クロム 18CrMnTi 12Cr2NiA	≤35		コールド・シアー
	40～48	≥255	ホットシャー
	40～48	≥255	コールド・シアー
	＞48		ホットシャー

表 5 シャーブレードの適正クリアランス（単位：mm）

バー径	20位以下	20~30	30~40	40~60	60~90
ブレードギャップ	0.2~1	0.5~1.5	0.8~2	1.5~2.5	2.0~3.0

バー径	90~100	100~120	120~150	150~180	180~200
ブレードギャップ	2.5~3.5	3~4	3.5~5	4.5~8	7~12

II.シャーベッド切断刃

1.ブレードタイプ

シャーベッドのブレードは2枚で構成され、1枚は下側のダイシートに固定され、もう1枚は上側のテンプレートに取り付けられ、スライダーによって上下に移動して剪断を行う。生産現場で見られるブレードの種類は様々です。シングルおよびマルチスロット刃の特性を表6に、シングルおよびダブルエッジ刃の特性を表7に示す。

表6 シングルおよびマルチスロット・ブレードの特性

表7 片刃と両刃ブレードの特性

2.ブレードデザイン

ブレードを設計する場合、主に次の2つの条件が考慮される：設備プロセスの仕様、および切断される材料の形状とサイズ。

(1) 円形ブレード

円形ブレードの設計を表8に示す。

表8 円形ブレードのデザイン

Rエッジ半径
h ₁ - ブレードの高さを下げる
h ₂ - 上刃の高さ
A- ブレード下端からブレード下端までの距離。
B- ブレード上端からブレード上端までの距離

いや。	パラメータ	計算と選択
1	エッジ半径 R	Rが大きすぎると、ロッドの断面が過度に平坦になり、時にはクラックの原因になることもある。 Rが切断するロッドの直径の半分より小さいと、ロッドの側面にくぼみができ、ブレードの寿命に影響する。刃先の半径は表9を参照し、切断するロッドの直径から求めることができる。
2	下ブレード・サイズA	装置のプロセス仕様から経験的データを取る 5000kN 剪断機A=120～130mm 10000kNシャーリングマシン、A=130～140mm
3	上刃サイズB	Bの値は小さければ小さいほど良く、刃の強度を確保し、何度も再研磨する条件下では、以下の式で求めることができる。 b=h-[s+a+(0.3～0.32)d_分 ] ここで、Hはシャーベッドブレード開口部の高さ（mm） Sはシャーベッドのストローク（mm）
4	上下ブレードの高さ h ₁ とh ₂	上刃と下刃の刃先の高さは等しくなければならない。これは次の式で求めることができる。 h ₁ =(H+A-B)/2 + (7～10)mm h ₂ =H-h ₁ +(15～20)mm
5	ブレード外形寸法	ブレードの厚さC：主にブレードの強度と剛性を考慮して選択できる。 C = (0.25～0.5)D ここでDは切断されるロッドの直径(mm) ブレード厚さC、ブレード幅Lは、装置のトン数に応じて選択することもできる（表2-18参照）。ブレード開口部の傾斜角αは10°とすることができる。
6	ボルト穴	ブレードを固定するためのボルト穴、一般的には4穴、すなわち、移動ブレード用2穴、固定ブレード用2穴、場合によっては6穴。穴の直径dとD、中心距離l、l ₁ , h ₃ およびダボピンスロットの半径rは、すべて装置のトン数に関連する。

表9 ブレードエッジ半径（単位：mm）

ロッド直径D	28~32	34~36	38~42	45~50	54~56	60~65
エッジ半径 R	17	19	22.5	26.5	29.5	34.5

棒の直径 D	70~75	80~85	90~95	100	110	130
エッジ半径 R	39.5	44.5	50	53	58	68

表10 丸駒の寸法（単位：mm）

設備トン数/kN	d	D	l	l₁	h₃	r	c	L
5000	36	55	230	22	55	5	60	419
10000	48	72	260	27	60	6	80	479

(2）スクエアエッジブレード

角鋼は一般に対角線に沿って剪断され、ブレードは一体型と複合型に分けられる。一体型角刃の設計については表11を参照。

表11 一体型スクエアエッジブレードの設計

いや。	パラメータ	計算と選択
1	下段ブレード・サイズA	機器に応じた経験的データを取る 5000kNと10000kNの剪断では、110～120mmを取ることができます。
2	上刃サイズB	B = H - [s + A + 0.7a _分 ] ここで、H-せん断刃の開口部の高さ（mm）は、装置のプロセス仕様から得られる。せん断機のsストローク（mm）、装置プロセス仕様参照 a _分 -同じ刃で切断される角材の最小辺の長さ（mm）、切断される角材の最大許容辺の長さ。以下の範囲内でなければならない。 a _マックス ≤ 1.25a _分
3	下刃の高さ h ₁	h ₁ = (H + A - B) / 2 + (7 ~ 10) mm
4	上刃高さ h ₂	h ₂ = H - h ₁ + (15 ~ 20) mm
5	ダイスロットのフィレット半径r	剪断時の応力集中やブレードの損傷を防ぐため、フィレットは直角に使用する必要があります（表12参照）。
6	ブレードプロファイル寸法	ブレードプロファイル寸法の決定は、サーキュラーエッジブレードの場合と同じです。
7	ボルト穴	ボルト穴の設計と関連寸法は、円形エッジブレードの設計に準じます。

表12 ダイス溝フィレット半径r（単位：mm）

角材の辺の長さ a	<50	50~70	75~90	90~105	110~125	130~150
フィレット半径 r	7	9	12	15	15	21

(3) 平刃

平鋼を切断するための刃は、表13の添付図に示すように、平らな刃で作ることができる。タイプIは、上刃と下刃の両方に溝があり、厚い材料の切断に使用される。タイプIIは、上刃に溝がなく、すなわちBがhに等しい。 ₂ 薄い素材の切断によく使われる。どちらのタイプも、平らな材料の広い縁に沿って切断する。

表 13 フラット・エッジ・ブレードの設計

3.ブレードファスナー

ブレードファスナーには、主にボルト、位置決めピン、ナットが含まれ、装置のトン数に基づいて設計されている（表 14 および表 15 を参照）。

表 14 ボルトと位置決めピンの寸法

剪断機トン数	ボルト	ボルトと位置決めピンのサイズ/mm
剪断機トン数	ボルト	d	L	l	h	D	K	A	R	d₁
5000kN	アッパーボルト	M33	200	70	20	52	25	17	4.5	9
5000kN	ロアボルト	M33	260	70	20	52	25	17	4.5	9
10000kN	アッパーボルト	M42	270	90	28	70	34	26	5.5	11
10000kN	ロアボルト	M42	360	90	28	70	34	26	5.5	11

表 15 ナットの寸法

剪断機トン/kN	ナットサイズ/mm
剪断機トン/kN	d	H	s	D	D₁
5000	1M33	30	50	57.8	47
10000	1M42	35	70	80.8	66

4.ブレード材質

切断工程では刃の摩耗が激しいため、刃の材料には高い耐摩耗性が求められ、その硬度は切断する材料の2倍以上でなければならない。熱間剪断ブレードの場合、一定レベルの熱間硬度も要求される。つまり、剪断温度で必要な硬度を保持していなければならない。

具体的に選択する際には、刃のサイズや切断する材料のグレードなどの要素も考慮する必要がある。コールド・シャーリング刃とホット・シャーリング刃の材料の硬度と用途を表16と表17に示す。

表 16 冷間剪断ブレード材料の硬度と用途

素材		熱処理硬度 HRC	申し込み
炭素工具鋼	T7、T8	58~62	小型ブレードに使用され、小ロットで生産される。
炭素工具鋼	T9、T10	58~62	小型ブレードに使用され、小ロットで生産される。
合金工具鋼	Cr, 9SiCr	58~62	大型ブレード、大量バッチ生産に使用
	CrWMn	60~62
	7Cr3、8Cr3	50~55
	Cr12Mo, Cr12MoV	58~62

表 17 熱間剪断ブレード材料の硬度と用途

素材	熱処理硬度 HRC	申し込み
5CrMnMo	42~45	切断温度が200℃を超えるバッチ大量生産に使用。
5CrNiMo	45~47
3Cr2W8V	45~48
5CrW2Si	45~50
6CrW2Si	45~50
T7、T8、T9、T10	55~60	150℃以下の切断温度で、小型ブレードや小ロット生産に使用される。

III.シャーリング装置の仕様と生産能力

シャーリング装置の仕様を表18と表19に示す。シャーリング生産能力を表 20 および表 21 に示す。

表 18 特殊シャーリング装置の仕様

設備名	モデル	最大剪断能力/mm
設備名	モデル	丸鋼の直径	正方形鋼の側面の長さ
鉄工機械	Q34-10	Φ35	28
	Q34-16	Φ45	40
	Q34-16A	Φ38	35
	Q34-25	Φ65	55
バーシャーリングマシン (クランク・シャー・ベッド）	Q42-250	Φ90	-
	Q42-500	Φ132	125
	10000kN	Φ190	180
	12500kN	Φ210	185
	16000kN	Φ250	220
ビレットシャーリングマシン	QA95-100	Φ50（冷間せん断）	50（冷間せん断）
ビレットシャーリングマシン	QA95-100	-	150（ホット・シャー）

表 19 Q42 型棒鋼シャーリングマシン技術パラメーター

技術パラメーター	モデル
技術パラメーター	Q42-250A	Q42-500	QA42-500	QA42-500A	Q42-1000A
最大せん断力/kN	2500	5000	5000	5000	10000
最大剪断直径/mm	Φ100（Rの場合 _m ≥450MPa以上)	Φ132（Rの場合 _m ≥450MPa以上)	Φ105（Rの場合 _m ≥700MPa以上)	p115 （Rの場合 _m ≥620MPa以上)	Φ190(R _m ≥450MPa以上の場合)
ストローク数/（回/分）	30	18	38	38	16
ストローク高さ/mm	80	100	90	90	140
材料停止範囲/mm	55 ~500	110 ~1000	65~500	65~500	120 ~1000
モーター出力/kW	17	30	40	30	75

注：表に記載されている機器は、瀋陽鍛造機械工具工場で生産されています。

表 20 シャーリング生産能力（I）（単位：本/h）

ブランク径/mm	異なるビレット長/mm
ブランク径/mm	100	200	300	400	600	800	1000	1200	1400	1600	1800	2000
Φ20	2100	1600	1400	1250	800	720	650	590	380	340	300	270
Φ30	1900	1400	1350	1150	760	680	600	540	360	320	290	260
Φ40	1500	1200	1100	1000	660	600	540	490	320	290	260	230
Φ50	1300	1000	900	800	520	470	420	380	250	220	200	180
Φ60	1050	800	720	650	430	390	350	320	210	200	170	150
Φ70	900	700	630	550	360	330	300	270	180	160	140	130
Φ80	800	600	540	480	320	290	260	240	160	140	130	120
Φ90	650	500	450	400	260	230	210	190	130	120	110	100
Φ100	450	350	310	280	180	160	140	130	90	80	70	65
Φ110		300	370	250	160	140	130	120	80	70	65	60
p120		250	230	210	140	130	120	110	70	60	55	50
Φ130		200	180	160	110	100	90	80	55	50	45	40
Φ140		150	130	120	80	70	60	55	35	30	27	25
Φ150		110	90	80	50	45	40	35	25	23	21	20

注：表中のデータは、熱間剪断時に20%だけ減少させる必要がある。

表 21 シャーリング生産能力（II）（単位：kt/a）

設備名		ビレットの平均質量/kg
設備名		0.25～0.6	0.6～1.0	1.0～1.6	1.6～2.5	2.5～4.0	4.0～6
クランクシャーベッド	コールドカット1枚同時	-	-	-	10	12	15
	2枚同時にコールドカット	-	-	-	15	18	22
	ホットカット1枚同時	-	-	-	8	10	12
	2枚同時にホットカット	-	-	-	12	15	18
鉄工機械		-	4	5.2	6.5	8.5	11
クランクプレス		1.3	2.3	4	-	-	-
鋸盤		0.06	0.08	0.1	0.14	0.21	0.27

設備名		ブランクの平均質量/kg
設備名		6～10	10～16歳	16歳から25歳	25～40歳	40から60	60から100
クランクシャー	1枚同時コールドカット	18	22	26	31	36	43
	2枚同時コールドカット	27	33	39	45	54	-
	1枚同時ホットカット	14	18	21	24	29	34
	2枚同時ホットカット	22	26	31	36	43	-
鉄工機械		14	18	23	27	-	-
クランクプレス		-	-	-	-	-	-
鋸盤		0.4	0.48	0.6	0.9	-	-

ブレード	タイプ	簡易ダイアグラム	特徴
シングルスロットブレード	インテグラルタイプ		上刃、下刃ともにオープンタイプ
			下刃はバーが曲がらないクローズドタイプで、小さなバーの切断に使用され、上刃（移動刃）はオープンタイプのままです。
			ブレードは四方に切れ刃があり、ブレードの稼働率を向上させる。
	インサートタイプ		工具鋼を節約できるが、ブレードホルダーを追加する必要がある。
	インサートタイプ		上記と同じ長所と短所に加え、3面使用可能
	コンビネーション・タイプ		インテグラル・ブレードのコーナー部での応力集中を避け、ブレードの寿命を向上させることができるが、ブレード・ホルダーも必要となる。
多溝ブレード	同じ形とサイズ		一度に2本のバーを切断できるため、生産性が向上。
	同じ形とサイズ		上記と同様、一度に3つのピースをカットできる
	同じ形、異なるサイズ		サイズの異なる複数のブランクを一度に切断可能
	さまざまな形とサイズ		形状やサイズの異なる複数のブランクを一度に切断可能
	密閉型		ブレードを交換することなく、さまざまな形や大きさの鋼材を切断できます。鉄工機械.図では、2が移動ブレード、1が固定ブレードである。

ブレード	簡易ダイアグラム	特徴
片刃ブレード		レバーアームを小さくすることができるが、切断時に刃が不良材に深く食い込み、端面の品質に影響する。
両刃ブレード		両面に使用でき、端面の品質が向上する。

	タイプIブレード寸法	タイプIIブレード寸法
ダイアグラム
いや。	パラメータ	計算と選択
1	下段ブレード・サイズA	設備トン数に基づく経験的データを取る 5000kN シャーリングマシン、A = 175mm 10000kN シャーリングマシン、A = 190mm	タイプIIブレードとタイプI 唯一の違いは上ブレードに溝がないことで、つまりBはhに等しい。 ₂ . 寸法については上記と同じ
2	上刃サイズB	上刃（動刃）の刃先は、ストロークの下死点で下刃の刃先より下にあるべきであり、次の式で求めることができる。 B = H - S - A + (5 to 10) mm
3	エッジの長さ C	エッジの長さは、主に切断する平鋼のサイズによって決まります。研削中、材料は測定値よりわずかに広くする必要があります。 C = b_幅+ (20~30) mm M = (L - C) / 2 mm
4	上下ブレード高さ h ₂ とh ₁	h₁＝（H＋A-B）/2＋10mm h₂＝H-h₁＋20mm
5	ブレード寸法	寸法の決定は、円形刃先の場合と同じである。
6	ボルト穴	ボルト穴の設計と関連寸法は、円形刃先の設計に示されている。

シャー切断プロセスと装置の完全ガイド

目次

I.切削加工パラメータ