バリとは

バリとは、金属の切削やプレス加工、鋳造などの工程で、材料のエッジ部分に意図せず生じる小さな突起や余分な部分を指します。これらは放置すると、製品の組み立て不良や作業者の怪我、製品寿命の低下など、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。

バリの発生原因

金属加工におけるバリの発生原因は多岐にわたり、それぞれの原因に応じた対策が求められます。以下に、主な発生原因とその詳細について解説します。

1. 工具による押し込み
   加工時に、工具が材料を完全に切削できず、材料を押し込むことで塑性変形が生じ、バリが発生します。これは、工具の切れ味が低下している場合や、適切な切削条件が設定されていない場合に起こりやすい現象です。具体的には、工具の摩耗や損傷により切削性能が低下し、材料を効果的に除去できなくなると、材料が押し出されてバリとなります。また、切削速度や送り速度が適切でない場合も、工具が材料を押し込む原因となります。このような状況を防ぐためには、工具の定期的なメンテナンスや適切な切削条件の設定が重要です。
2. 材料の逃げ
   加工中に、材料が工具から逃げることで弾性変形が発生し、バリとなることがあります。これは、材料の固定が不十分な場合や、加工条件が適切でない場合に見られる現象です。具体的には、クランプや治具の使用が不適切であったり、固定力が不足していると、加工中に材料が動いてしまい、工具との相対的な位置関係が変わることでバリが発生します。また、加工中の振動や衝撃も材料の逃げを誘発し、バリの原因となります。このような問題を防ぐためには、適切な固定方法の採用や加工条件の最適化が必要です。
3. 切粉の切断不良
   材料の粘りが高く、切粉がうまく切断できない場合、その一部が材料の外側に押し出され、バリとして残ります。特に、靭性の高い材料を加工する際に注意が必要です。具体的には、切削中に生成される切粉が長く連続した形状となり、これが工具や加工面に絡みつくことで、材料の外側に押し出されてバリが形成されます。このような状況を防ぐためには、適切な切削条件の設定や、切粉の排出を促進するための工具選定が重要です。例えば、切削速度や送り速度を調整することで、切粉の形状や排出性を改善できます。
4. 金型の不良
   鋳造やプレス加工において、金型の合わせ面に隙間があると、そこから材料が流れ出し、バリが発生します。金型の摩耗や設計不良が主な原因です。具体的には、金型の合わせ面が劣化や損傷により密閉性を失うと、加工中に高温高圧の材料がその隙間から漏れ出し、冷却・固化することでバリが形成されます。また、金型の設計段階での不備や製造精度の低さも、合わせ面の隙間を生じさせる原因となります。このような問題を防ぐためには、金型の定期的な点検・メンテナンスや、設計・製造段階での精度管理が重要です。

これらの原因を理解し、適切な対策を講じることで、バリの発生を最小限に抑えることが可能です。具体的な対策としては、工具の適切な選定と管理、加工条件の最適化、材料の固定強化、金型の精度向上などが挙げられます。これらの対策を組み合わせることで、製品の品質向上と生産効率の改善を図ることができます。

バリの影響

金属加工におけるバリは、製品の品質や安全性に多大な影響を及ぼします。バリを放置することで、以下のような深刻な問題が生じる可能性があります。

1. 加工精度の低下
   バリの存在は、製品の寸法精度や加工精度に直接的な悪影響を及ぼします。具体的には、寸法測定時にバリが基準面に干渉し、正確な測定が困難になることがあります。この結果、測定誤差が生じ、製品が設計通りの寸法を満たさない可能性があります。さらに、加工工程において、治具やクランプにバリが噛み込むことで、ワークピースが傾いたり、位置ずれが発生し、加工面の平面度や直角度が損なわれることがあります。これにより、最終製品の品質が低下し、場合によっては再加工や廃棄が必要となることもあります。
2. 製品寿命の低下や不良品の発生
   バリが組み立て部品間に残存すると、製品の機能性や耐久性に深刻な影響を及ぼします。例えば、摺動部や回転部にバリが存在すると、部品間のスムーズな動きを妨げ、摺動不良や異音の原因となります。また、バリが他の部品と干渉することで、局所的な応力集中が発生し、早期摩耗や破損を引き起こす可能性があります。これらの問題は、製品の寿命を著しく短縮させ、信頼性の低下や不良品の発生率増加につながります。さらに、バリが脱落して製品内部に入り込むことで、内部機構の故障や動作不良を誘発するリスクも考えられます。
3. 作業者の怪我
   鋭利なバリは、作業者やエンドユーザーにとって重大な安全リスクを伴います。製造や組み立ての過程で、作業者がバリに触れることで、手や指を切るなどの怪我を負う可能性があります。特に、目視で確認しにくい微細なバリであっても、皮膚に刺さることで痛みや炎症を引き起こすことがあります。また、最終製品にバリが残存した状態で市場に出回ると、エンドユーザーが製品を使用する際に怪我をするリスクが生じます。このような事故が発生すると、製品のリコールや企業の信用失墜、さらには法的責任を問われる可能性があり、製造物責任に関わる重大な問題となります。

以上のように、バリを放置することは、製品の品質低下や安全性のリスクを高めるだけでなく、企業の信頼性や経済的損失にも直結します。そのため、適切なバリ取り工程を導入し、バリの発生を未然に防止・除去することが極めて重要です。

バリの効果的な対策方法

金属加工におけるバリの発生を効果的に抑制・除去するためには、以下の対策を講じることが重要です。これらの対策を組み合わせることで、製品の品質向上と生産効率の改善が期待できます。

1. 工具の適切な選定と管理
   バリの発生を抑制するためには、切れ味の良い工具を選定し、適切な切削条件を設定することが重要です。具体的には、工具のすくい角を大きくし、刃先を鋭利に保つことで、切削時の抵抗を減らし、バリの発生を抑えることができます。ただし、工具の強度も考慮する必要があり、過度に鋭利な刃先は工具の寿命を短くする可能性があるため、バランスの取れた設計が求められます。また、工具の摩耗を定期的にチェックし、早めの交換を心掛けることで、常に最適な切削性能を維持し、バリの発生を最小限に抑えることが可能です。さらに、工具の材質やコーティングもバリの発生に影響を与えるため、加工する材料や条件に適した工具を選択することが推奨されます。
2. 加工条件の最適化
   切削速度や送り速度、切込み量などの加工条件を最適化することで、バリの発生を効果的に抑えることができます。特に、切削速度を適切に設定することで、材料の塑性変形を最小限に抑えることが可能です。例えば、切削速度を上げることで、切削面の仕上がりが向上し、バリの発生を抑制できます。一方で、送り速度や切込み量を適切に調整することで、切削抵抗を減らし、工具への負担を軽減し、バリの発生を防ぐことができます。これらの条件は、加工する材料の特性や工具の種類、加工機械の性能などに応じて最適化する必要があります。また、クーラントの使用も加工条件の一部として考慮され、適切なクーラントの選択と供給により、切削熱の抑制や切粉の排出性向上が期待でき、結果としてバリの発生を抑えることができます。
3. 材料の固定強化
   加工中に材料が動かないよう、しっかりと固定することは、バリの発生を防止する上で非常に重要です。適切な治具やクランプを使用し、材料の逃げを防止することで、加工精度の向上とバリの抑制が可能になります。材料の固定が不十分だと、加工中に材料が振動したり、位置がずれたりして、工具との相対的な位置関係が変わり、結果としてバリの発生や加工不良の原因となります。特に、複雑な形状や薄肉の部品を加工する際には、専用の治具を設計・使用することで、材料の安定性を確保し、バリの発生を効果的に抑えることができます。また、加工中の振動を最小限に抑えるために、機械の剛性や振動対策も考慮することが望ましいです。
4. 金型の精度向上
   鋳造やプレス加工においては、金型の精度を高め、合わせ面の隙間を最小限に抑えることで、バリの発生を防止できます。金型の合わせ面に隙間があると、加工時に材料がその隙間に流れ込み、バリが発生する原因となります。そのため、金型の設計段階から高い精度を追求し、製造時にも厳密な品質管理を行うことが重要です。また、金型は使用を重ねるごとに摩耗や損傷が生じるため、定期的なメンテナンスや修理を行い、常に良好な状態を維持することが求められます。さらに、金型の材質選定や表面処理の工夫により、耐摩耗性や耐久性を向上させることで、長期間にわたり高い精度を保ち、バリの発生を抑制することが可能です。
5. バリ取り工程の導入
   加工後にバリが発生した場合、適切なバリ取り工程を導入することが必要です。バリ取りの方法としては、手作業によるバリ取りや、専用のバリ取り機を使用する方法があります。手作業によるバリ取りは、熟練した作業者によって細かな調整が可能であり、特に複雑な形状や微細なバリの除去に適しています。一方、専用のバリ取り機を使用することで、効率的かつ高精度なバリ除去が可能となり、大量生産や一貫した品質管理が求められる場合に有効です。

バリの発生を完全に防ぐことは難しいですが、上記の対策を組み合わせることで、バリの発生を最小限に抑え、製品の品質向上と生産効率の改善を図ることができます。 弊社では、長年の経験と技術を活かし、さまざまな金属加工に対応した高品質なバリ取り機を製造・販売しております。お客様のニーズに合わせた最適なソリューションをご提案いたしますので、ぜひ弊社製品をご検討ください。