シャーリングマシンとは何ですか?種類、用途、仕組み

あ シャーリングマシン を使用する機械的な切断装置です。 板金、プレート、その他の材料を切断するために互いに通過する 2 つの鋭い刃 一直線に。鋸引きや穴あけとは異なり、シャーリングは熱や切りくずを発生させることなくきれいで四角い切断を行うことができるため、世界中の金属加工工場、製造施設、建設現場で不可欠な機器となっています。

この機械は単純な原理で動作します。一方の刃は静止し、もう一方の刃は垂直または水平に移動して材料をスライスします。このプロセスはハサミで紙を切る方法に似ていますが、工業用の剪断機でははるかに大きな力がかかります。 20～600トンの切断圧力 サイズと容量に応じて異なります。

シャーリングマシンの仕組み

剪断プロセスには 4 つの異なる段階が含まれており、それらの段階は数秒以内に行われます。材料は最初にバック ゲージに対して配置され、正確な切断寸法が保証されます。作動すると、上刃が急速に下降し、下刃が固定されたまま切断線に沿って集中した力が加えられます。

あs the blades engage, they create a 塑性変形が起こるせん断領域 材料が壊れる前に。ブレードのギャップ (通常は材料の厚さの 5% ～ 10% の間に設定) が切断品質を決定します。ギャップが広すぎると、粗いエッジが作成されます。狭すぎるとブレードに過度の磨耗が発生します。

動力伝達方式

最新のシャーリングマシンは、次の 3 つの主要な駆動システムを使用します。

• メカニカルドライブ: フライホイールとクラッチ システムを使用し、毎分最大 60 ストロークの速度を実現し、大量生産に対応します
• 油圧ドライブ: 可変速度制御と切断ストローク全体にわたって一貫した力を提供し、厚い材料に最適です
• 空気圧駆動: 軽量材料用の小型機械で一般的であり、素早い応答時間を実現します。

シャーリングマシンの種類

ギロチンばさみ

ギロチンはさみは最も一般的なタイプで、垂直方向の切断刃がまっすぐ下に移動するのが特徴です。これらの機械は以下の材料を扱います。 厚さ 1 インチまでの薄鋼板 。切断能力は幅 4 フィートから 40 フィート以上まであり、より大きなモデルは鉄鋼サービス センターや造船施設で使用されています。

あlligator Shears

顎のような外観にちなんで名付けられたワニ鋏は、両方の刃が動くヒンジ付きの切断動作を使用します。これらの機械は、金属くず、構造用鋼、異形材料の切断に優れています。スクラップヤードでは通常、ワニ鋏を使用して処理します。 毎日最大200トンの金属 、鉄筋、パイプ、山形鋼を簡単に切断できます。

ベンチハサミ

ベンチハサミは、軽作業に適したコンパクトな手動工具です。作業台に取り付けて、通常は最大 16 ゲージの軟鋼までの材料を切断します。小規模の製造工場や HVAC 請負業者は、持ち運びが容易で運用コストがゼロであるため、これらを好んでいます。

ロータリーシャー

ロータリーハサミは直線刃の代わりに円形の刃を使用しているため、曲線や不規則な切断が可能です。連続的な切断動作により、 ギロチンハサミよりも 40% 速い 特定の用途、特に複雑な形状が必要とされる自動車産業や航空宇宙産業に最適です。

産業用途と材料

シャーリングマシンは、さまざまな業界の幅広い材料を加工します。自動車製造では、アルミニウムや高強度鋼からボディパネルや構造部品を切断します。家電業界はハサミに依存して製品を生産しています。 年間1,500万枚以上の冷蔵庫と洗濯機のパネル 北米だけでも。

材質の適合性

最適な結果を得るには、材料が異なると特定のブレード角度とクリアランスが必要になります。

• 軟鋼: 最も一般的にせん断される材料で、厚さの 6 ～ 8% の標準ブレードクリアランスが必要です
• ステンレス鋼: 加工硬化特性により、より鋭いブレードと 10 ～ 12% のクリアランスが要求されます。
• あluminum: 材料の付着を防ぐために、広いクリアランス (12 ～ 15%) と低い切削角度を使用します。
• 銅と真鍮: 研磨性があるため、ブレードを頻繁に交換する必要がある

建設会社は、ポータブル剪断装置を使用して、現場で屋根パネル、羽目板、金属デッキを切断します。 HVAC 請負業者は 24 ゲージの亜鉛メッキ鋼板からダクトを加工し、 プロジェクトごとに何千もの正確なカット 火花や熱影響部を発生させません。

あdvantages Over Alternative Cutting Methods

シャーリングには、プラズマ切断、レーザー切断、またはソーイングと比較して明確な利点があります。プロセスが生み出すのは、 熱影響ゼロゾーン 、切断端に沿って材料特性を維持します。これにより、熱歪みにより部品の精度が損なわれる場合や、その後の溶接が必要な場合に、せん断加工が理想的となります。

運用コストは熱切断法に比べて大幅に低く抑えられます。油圧式ハサミは動作中に約 15 キロワットを消費しますが、同等のレーザー カッターは 30 ～ 50 キロワットを必要とします。 1 年間の運用期間を経ると、これは次のようになります。 8,000 ～ 12,000 ドルのエネルギー節約 毎日 2 シフトを実行する施設の場合。

速度の利点は大量生産で明らかになります。最新の CNC はさみは、材料の位置決めを含めて 2 ～ 3 秒で切断を完了します。同じ部品をレーザー切断するには 8 ～ 12 秒かかる場合があり、スループットが 60 ～ 70% 低下します。何千もの同一部品を生産するメーカーにとって、この効率は収益性に直接影響します。

主要なコンポーネントと機能

バックゲージシステム

バックゲージは切断前に材料を正確に位置決めします。最新のCNCバックゲージが実現 ±0.004インチ以内の再現性 、生産工程全体にわたって厳しい公差を維持するために不可欠です。多軸バック ゲージを使用すると、手動で位置を変更することなく、角度のある切断や複雑な部品形状を作成できます。

ブレードの構造

シャーブレードは通常、硬度が 58 ～ 62 HRC の工具鋼で構成されています。生産性の高い環境では、耐久性の高い硬化インサートまたは超硬エッジを備えたブレードが使用されます。 5～10倍長くなります 標準工具鋼よりも優れています。 4 面刃先交換式ブレードにより、オペレータはブレードを取り外さずに新しい刃先まで回転できるため、ダウンタイムが短縮されます。

安全システム

最新のシャーリングマシンには、OSHA および国際規格によって義務付けられた複数の安全機能が組み込まれています。ライトカーテンはオペレーターの侵入を検知し、数ミリ秒以内にブレードの動きを停止します。両手制御により偶発的な作動を防止し、ブレード ガードが飛来する破片や挟み込み点からオペレーターを保護します。

適切なシャーリングマシンの選択

適切なせん断装置の選択は、いくつかの要因によって決まります。材料の厚さによって必要なトン数が決まります。一般的なルールの推定値です。 軟鋼幅 1 インチあたり 1 トンの力 厚さは4分の1インチ。幅 10 フィートの 4 分の 1 インチの鋼材を定期的に切断する工場では、最低 120 トンの剪断力が必要です。

生産量は、機械駆動と油圧駆動のどちらが経済的に意味があるかに影響します。機械式ハサミは初期コストが 20 ～ 30% 安くなりますが、固定速度で動作します。油圧モデルは可変速度制御と容易なメンテナンスを提供するため、複数のシフトを実行する施設では価格が高くなることが正当化されます。

あccuracy requirements determine whether CNC controls are necessary. Manual back gauges suffice for rough cutting and scrap processing, achieving tolerances around ±0.030 inches. Parts requiring tighter specifications need CNC positioning, which adds 15,000ドル～50,000ドル 機械コストを削減しながら、測定エラーを排除し、セットアップ時間を 75% 短縮します。

1. 必要な最大の材料の厚さと幅を計算します
2. 生産量と必要なサイクルタイムを決定する
3. あssess tolerance requirements for your applications
4. 利用可能な床面積と電源を考慮する
5. 長期的なメンテナンスとブレード交換のコストを評価する

メンテナンスと運用上の考慮事項

適切なメンテナンスにより、せん断寿命が延長され、切断品質が維持されます。作動油は毎年交換する必要があります 2,000稼働時間 または毎年、どちらか早い方です。汚染された液体はラムの動きを不安定にし、シールを損傷し、平均 3,000 ドルから 8,000 ドルの高額な修理につながります。

刃を研ぐ間隔は材料の種類と生産量によって異なります。軟鋼の切断では通常、40,000 ～ 60,000 回の切断後に刃を研ぐ必要があります。ステンレス鋼では摩耗が増加するため、これが 20,000 ～ 30,000 回の切断に減少します。プロによる研ぎは、刃 1 セットあたり 200 ～ 400 ドルかかりますが、性能を新品に近い状態に戻します。

日常点検では、適切なブレードギャップ、バックゲージの精度、安全システムの機能を確認する必要があります。ギブ、ウェアプレート、ピボットポイントに毎週注油することで、早期の摩耗を防ぎます。予防保全実施計画報告書 計画外のシャットダウンが 60% 減少 事後修理のみを実行するものとの比較。