[샌드빅코로만트 제공] 모든 제조업체의 목표는 최고 품질의 가공물을 적시에 최적의 비용으로 제공해 고객을 만족시키는 것이라는데 이견이 없다. 샌드빅코로만트의 제품 매니저 스타판 룬드스트롬(Staffan Lundström)이 특히 절삭유의 선택에서 강 선삭 가공의 비용 효율성과 품질이 정밀성을 의미하는 이유를 설명한다.

어떤 산업이든 생산 현장에서는 더 가벼운 가공물과 지속가능성 및 연료 효율성의 향상이 필요하다고 인지하고 청정강이나 내열합금(HRSA) 같은 고강도 내열 소재를 사용하는 방향으로 잰걸음을 걷고 있는 모양새이다.

그러나 이러한 상황은 제조업체들에게 공구 수명과 생산성뿐만 아니라 칩 컨트롤과 관련해 실제적인 과제를 던진다. 정밀 절삭유를 사용하면 이 각각의 요소들을 개선할 수 있다. 이러한 과제는 제조업체들만 경험하는 것이 아니라 샌드빅코로만트 같은 공구 제조업체들도 직면하고 있다. 샌드빅코로만트의 전문가들에게는 고객의 요구사항을 충족할 수 있는 인서트로 이러한 과제를 해결해야 할 책임이 있다. 선삭 인서트는 절삭하는 동안 고온을 견딜 수 있어야 한다. 

샌드빅코로만트가 정밀 절삭유의 사용을 추천하는 이유가 여기에 있다. 

절삭 영역으로 정밀하게 공급 

그렇다면 정밀 절삭유의 사용은 정확히 어떤 역할을 할까? 기계에서 강을 선삭 가공할 때 높은 압력을 생성시킬 수 있기 때문에 노즐이 있는 최신 선삭 공구는 고속 제트 절삭유를 공급할 수 있다. 

정밀 노즐이 있는 공구 홀더를 사용하면 인서트 경사면의 절삭 영역으로 정밀하게 제트 절삭유를 공급할 수 있다. 이것이 칩을 들어 올리는 유압식 웨지의 역할을 해 두 가지 효과를 제공한다. 먼저 인서트와 재료 간의 접촉 길이가 짧아지고 절삭 부하가 감소한다. 그 결과 칩 컨트롤이 개선돼 온도가 감소한다.

사전에 방향이 고정된 정밀 상부 절삭유는 칩 형성을 향상시키고 무인 공정 시간을 증가시킬 수 있다. 'Pricewaterhouse Coopers (PwC)의 Digital Factories 2020: Shaping the future of manufacturing' 보고서에 따르면 완전 자율 디지털 공장이 향후 5년 동안 두 배로 증가할 것으로 예상되기 때문에 이러한 이점은 더욱 부각되고 있다.     

그러나 이러한 장점은 관통 절삭유를 지원하는 드릴이나 제트 절삭유를 지원하는 선삭 공구처럼 정밀 절삭유를 위해 개발된 공구를 통해서만 실현할 수 있다. 왜냐하면 선삭 공구에서 칩을 브레이킹하는 데 필요한 절삭유 압력은 노즐 설계, 가공 소재, 절입 깊이 및 이송에 따라 다르기 때문이다. 필요한 절삭유 유량은 압력과 총 절삭유 공급 면적에 따라 달라진다.

모듈러 공구 선택

샌드빅코로만트가 T Max P 초경 선삭 인서트용 Coromant Capto 공구 홀더를 업그레이드한 이유가 여기에 있다. Coromant Capto는 셋업 및 공구 교환 시간을 단축하도록 설계된 퀵 체인지 공구 홀더이다. 또한 모든 제조업체들의 공통된 목표인 기계 가동률 향상도 도모할 수 있다.

Coromant Capto는 머시닝 센터용 모듈러 시스템이다. 즉, 기계 인터페이스에 상관없이 길이와 설계 특징이 서로 다른 공구의 조립을 지원하기 위해 다양한 연장 및 축소 어댑터를 제공한다. 최종 사용자에게 모듈성은 납기가 긴 값비싼 특수 공구의 필요가 줄어든다는 것을 의미한다. 생산 현장 전체에서 동일한 공구를 사용할 수 있어 유연성과 강도가 최적화되고 공구 재고를 최소화할 수 있다.

Coromant Capto가 샌드빅 코로만트가 중대형 가공물의 일반 선삭 가공에 우선 추천하는 T-Max P를 지원하도록 업그레이드되었다. T-Max P 인서트는 내마모성, 내열성 및 인성이 향상된 GC4425 및 GC4415를 포함해 다양한 샌드빅코로만트 강 선삭 재종을 사용한다. 

두 재종 모두 2세대 Inveio 코팅 기술이 적용되어 개선된 결정 방위에 의해 향상된 내마모성과 더욱 일관된 성능을 보장한다.

특히 T-Max P는 공구를 관통해 정밀 상부 및 하부 절삭유를 공급한다. 새로운 홀더는 가장 일반적이면서 복잡한 소재 중 하나인 ISO S, M 및 P 가공물 소재의 공구 수명과 생산성을 향상시킨다. 정밀 절삭유는 이러한 난삭재에서 특히 효과적이다.

공구 수명 향상 

긴 공구 수명과 향상된 칩 컨트롤은 비용 효율적인 가공을 위해 필수적이다. 공구 수명과 칩 컨트롤 모두 절삭유를 사용해 공구의 열 축적을 줄이면 도움이 된다. 한 샌드빅코로만트 고객은 저압 절삭유를 사용해 비합금강인 P1.2.Z.AN (CMC 01.2) 소재의 허브 가공물을 가공하면서 이를 경험했다. 기존 공정에서는 Okuma 수평 선반에서 가공물을 황삭 선삭 가공했고, 공구에서 마모의 징후가 발견되기 전에 최대 30개의 가공물을 생산했다. 

생산 현장에서는 칩 컨트롤과 공구 수명을 향상시켜 공정 안정성을 높이고 사이클 시간을 단축하기 원했다. 이를 위해 고객은 기존 인서트를 저압 절삭유 대신 정밀 절삭유를 사용하는 CoroTurn 300 QS 섕크 공구로 교체했다. 그 결과 고객은 공구에서 마모의 징후가 발견되기 전에 최대 79개의 가공물을 가공하고 공구 수명을 263% 이상 증가시킬 수 있었다.

전반적으로 정밀 절삭유를 지원하는 CoroTurn 300 QS를 사용해 생산 현장의 생산성이 180% 증가했다.

물론 이러한 이점은 수익성에도 긍정적인 영향을 미친다. 또 다른 예로, 우주 항공 산업에 속한 한 샌드빅코로만트 고객은 GC4425와 상부 및 하부 절삭유를 사용하여 한 공구로 항공기용 메인 랜딩 기어 두 세트를 가공할 수 있었다. 경쟁업체의 공구와 저압 절삭유를 사용하는 기존 솔루션은 마모의 징후가 발견되기 전에 0.8개의 가공물만 가공할 수 있었다. 그 결과 공구 수명이 무려 250%나 증가했다.

이제 이 고객은 인서트 파손 위험이 나타나기 전에 두 개의 가공물을 완전히 가공할 수 있다. 인서트 교환을 위한 가동 중단이 감소해 생산성이 높아지고 사이클 시간이 단축됐으며, 그 결과 29%의 비용 절감 효과를 누릴 수 있었다.

내열성 및 인성이 향상된 GC4425 [사진=샌드빅코로만트]

새로운 가공 아이디어

이러한 사례가 보여주듯이 정밀 상부 및 하부 절삭유는 공구 수명과 가공물 품질을 크게 향상시킨다. 뿐만 아니라, 정밀 상부 절삭유는 칩 브레이킹을 제어해 안정적인 가공을 보장하고, 하부 절삭유는 온도를 제어해 길고 일관된 공구 수명을 보장한다. 

또한 이 절삭유 기술은 표면 품질에도 긍정적인 영향을 미치기 때문에 품질에 대한 제조업체의 접근 방식에서 필수적이다. 이를 지원하기 위해 샌드빅코로만트의 전문가들은 강 선삭 가공의 절삭유 사용과 압력에 관한 전문적인 조언을 제공한다.

또한 샌드빅코로만트의 PrimeTurningTM 전방향 선삭 가공법을 통해 생산성을 극대화할 수 있다. 이 가공법은 척에서 가공물로 절입해 가공물의 끝을 향해 이동하면서 소재를 제거하는 공구에 기반을 두고 있다. 가장 중요한 금속 제거율을 최우선시하여 더욱 빠른 고품질 생산과 전환을 실현한다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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