打ち抜き荷重計算ツールとは？
この計算ツールは、板金を打ち抜き・穴あけ・ブランク加工する際にプレス機が必要とする荷重を見積もります。必要な荷重を把握しておけば、十分なトン数を備えたプレス機を選定し、適切な金型を選び、設備への過負荷や破損を防ぐことができます。せん断強さがわかっていれば、延性のある板材であればどんな材料でも計算できます。
使い方
次の3つの値を入力してください。切断周長（切断する線の全長。単位はmm。丸穴の場合は \( \pi \times \text{直径} \)）、板厚（mm）、そして材料のせん断強さ（MPa＝N/mm²）です。計算ツールは、必要な荷重をキロニュートン（kN）、ニュートン（N）、メートルトン（トンf）の3単位で返します。
計算式の解説
荷重は $$F = P \times t \times \tau$$ で求めます。Pは周長、tは板厚、τはせん断強さです。\( P \times t \) は切断によって生じるせん断面の面積（mm²）を表し、これにせん断強さ（N/mm²）を掛けるとニュートン単位の荷重が得られます。打ち抜き加工は材料を引きちぎるのではなく、切断線に沿ってせん断するため、引張強さではなく「せん断強さ」を用いるのが正しい考え方です。目安として、軟鋼のせん断強さは約350 MPa、アルミニウムは約110〜170 MPa、ステンレス鋼は約520 MPaです。
計算例
板厚2 mmの軟鋼（\( \tau \approx 350 \text{ MPa} \)）に直径50 mmの丸穴を打ち抜く場合：周長 \( = \pi \times 50 \approx 157.08 \text{ mm} \)。荷重 $$157.08 \times 2 \times 350 \approx 109{,}956 \text{ N} \approx 110 \text{ kN} \approx 11.2 \text{ トンf}$$ となります。15トンのプレス機であれば余裕を持って対応できます。
よくある質問
安全率は加味すべき？ はい。工具の摩耗、加工硬化、摩擦などを考慮し、一般的に20〜30％を上乗せします。
なぜ引張強さではなくせん断強さを使うの？ 打ち抜きは材料をせん断して切断するためです。多くの金属でせん断強さは引張強さのおよそ0.6〜0.8倍になります。
必要な荷重を下げる方法は？ あります。パンチや金型に「シヤ角（剪断角）」を付けると切断が時間的に分散され、ピーク荷重を低減できます。
