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プレスの基本構造と成形の仕組み

プレス加工は、対になった工具である「金型」の間に金属などの材料を挟み込み、強力な圧力をかけることで目的の形状に成形する加工技術です。機器の基本構造は、上型を取り付けて上下運動を行う「スライド」と、下型を固定する「ベッド」で構成されています。

動力を発生させる仕組みによっていくつかの種類に分類されます。モーターの回転運動をクランク機構などで往復運動に変える「機械式プレス」は、動作速度が速く量産性に優れています。油圧シリンダーを用いて強力かつ一定の力を加える「油圧式プレス」は、深い絞り加工や厚板の成形に適しています。また、近年の主流である「サーボプレス」は、サーボモーターでスライドの位置や速度を精密に制御できるため、高精度な加工や難削材の成形を可能にしています。

いずれの仕組みにおいても、材料が一定以上の力を加えられると元に戻らなくなる「塑性変形」という性質を利用し、短時間で形を作り出します。

プレス加工が持つ主な特徴とメリット

プレス加工の最大の特徴は、圧倒的な生産効率の高さにあります。切削加工のように材料を削り出すのではなく、強い力で一気に変形させるため、1つの部品を数秒から数十秒という極めて短い時間で成形できます。同一形状の製品を均一な品質で大量生産する用途において、最も適した加工法の一つです。

また、材料を削り落とす無駄（切粉）がほとんど出ないため、原材料の利用効率が高く、製品1個あたりのコストを大幅に削減できます。さらに、塑性変形に伴って金属の組織が緻密になり硬度が増す「加工硬化」という現象が起きるため、薄くて軽量でありながら高い強度を持つ部品を作ることができる点も大きな強みです。

加工方法の種類とプロセスの仕組み

一口にプレス加工と言っても、金型と加圧の仕組みによって様々な加工手法が存在します。

• せん断加工（抜き）：材料に局所的な力を加えて切断したり、所定の形に撃ち抜いたりする手法です。
• 曲げ加工：V字やU字の金型に材料を押し込み、一定の角度に折り曲げる手法です。
• 絞り加工：一枚の平板を、底のある容器状（カップ状）の立体的な形に引き伸ばしながら成形する手法です。
• 鍛造（たんぞう）加工：強大な圧力をかけて材料を潰し、内部の空隙をなくしながら複雑な立体形状を作る手法です。

実際の生産現場では、一枚の板から完成形状までを段階的に連続加工する「順送プレス」や、複数のプレス機の間をロボットで搬送する「ラインプレス」などの仕組みを用いることで、複雑な工程の自動化が図られています。

プレス製品の代表的な用途

プレス加工によって生み出される製品は、基幹産業から身近な日用品まであらゆる分野に及んでいます。

最も大きな用途の一つが自動車産業です。自動車のボディを構成するドアやボンネット、ルーフといった大型の外板パネルをはじめ、車体の骨格をなすフレーム、エンジン内部の精密なギアやブラケット類など、一台の車に使われる金属部品の多くがプレス加工によって製造されています。

電子機器や家電製品の分野でも欠かせない存在です。スマートフォンやパソコンの内部に使用される超小型のコネクタ端子、電磁波を遮蔽するシールドケース、ハードディスクのフレームなどの精密部品は、高速・高精度なプレス技術によって量産されています。また、冷蔵庫や洗濯機の外装ボディや電子レンジの内部構造体などにも広く使われています。

さらに、缶詰や飲料用のアルミ缶・スチール缶、スプーンやフォークなどの金属製食器、住宅に使われるサッシや建築用金物、さらには硬貨（貨幣）に至るまで、生活のあらゆるシーンでプレス技術で作られた製品が活躍しています。