요구조건이 많은 절삭

밀링, 드릴링, 터닝, 연마, 브러싱 등 무엇이 되었든, 절삭 분야 제조사들에게는 해결해야 할 도전 과제가 많이 산재해있다. 정밀하게 연마를 하기 위해서는 적합한 기술만큼 깨끗한 환경도 중요하다. 또한 연마 오일의 정밀 세척, 그리고 분진과 칩의 진공 배출도 중요하다. 독일 아우크스부르크에서 열린 Grindtec 박람회에서는 전시업체들은 연마 작업 시 그리고 주변 장치를 중심으로 무엇이 가능하고 무엇이 필요한지 보여주었다.

안네도레 문데

이절삭 부품, 드릴, 밀링 커터와 같은 기계 공구, 임플란트, 예민한 엔진 부품 또는 정밀 부품 등을 마지막으로 정밀하게 연삭하는 경우에는 항상 드래그 피니싱법을 사용한다. 디버링, 폴리싱, 라운딩 또는 평탄작업에 상관없이, 다양한 분야의 수많은 적용 사례에서 다른 무접촉 배럴 피니싱법으로 효율적으로 각 배치를 가공할 수 있었다. 드래그 피니싱 시스템은, 배럴 피니싱 또는 폴리싱 공정 중에 서로 접촉하면 안 되는, 손상에 예민한 고급 피삭재 가공에 적합하다. 이때 회전하는 캐리어 캐로셀은 이 캐로셀에 고정되는 피삭재를 쌓여있는 매체 안으로 묻고, 캐로셀 회전과 스핀들 회전 운동으로 인해 피삭재가 균일하게 가공된다. 매몰 깊이와 회전 운동의 속도가 가변적이어서, 종래의 배럴 피니싱보다 재료 제거율이 훨씬 높다. 그런데 지금까지는 수동으로 부품을 취급하는 것이 자동 제조 시 생산 흐름을 끊게 되어 단점이었다. 

Rösler Oberflächentechnik GmbH는 이제 이 방법을 자동화된 드래그 피니싱 공정을 위해 발전시켰다. 피삭재 핸들링과 관련하여 기계 기술을 최적화한 것이 이에 속한다. 산업 로봇이 준비 영역에서 원료 피삭재를 취출한 후 이를 자동화된 피삭재 클램핑 장치에 연결한다. 가공 종료 후 피삭재는 로봇이 다시 준비 영역으로 가져온다. 자동 드래그 피니싱 시스템은 선택적으로 회전 구동을 위한 서보 모터와 작업 스핀들을 장착할 수 있고 또는 정밀 포지셔닝 장치를 사용할 수 있다. 편리한 마스터 컨트롤 시스템이 모든 가공 절차를 조율한다. 피삭재 세척 유닛과 같은 주변 장치 자치도 연결할 수 있다. 이 드래그 피니싱 시스템은 아우크스부르크에서 소개되었다.

방음 후드가 소음을 줄여준다

진동법으로 배럴 피니싱을 할 때에 피삭재와 그라인더는 개방된 작업 케이스 안에 제공되고, 언밸런스 모터를 통해 짧은 진동에 노출되며, 이 진동이 혼합물을 균일하게 굴린다. 혼합물의 밀도가 일정하지 않아서 피삭재와 그라인딩 휠은 진동 중 상대 운동을 실행하고, 이 상대 운동이 재료를 제거한다. 배럴 피니싱 시스템 환경에서 작업자의 소음 노출을 방지하기 위해 Avatec GmbH가 방음 후드를 개발하였고, 이 방음 후드는 기계 하부에 고정한다. 후드 안쪽에는 견고한 방음재가 덮여 있고, 인간공학적 개방을 위해 가스 스프링이 부착되어 있다. 개방각도는 조절이 가능하고, 요구 조건에 맞추어 조정할 수 있다. 기존 기계에도 방음 후드를 장착할 수 있다.

모듈 구조의 미세 필터 Micropur는 거의 원하는 대로 규모를 바꿀 수 있다. 사진은 자동 집중장치 AK 20을 적용한 소형 시스템이다
모듈 구조의 미세 필터 Micropur는 거의 원하는 대로 규모를 바꿀 수 있다. 사진은 자동 집중장치 AK 20을 적용한 소형 시스템이다

우수한 성능의 연마오일이 공구 수명을 늘린다

금속 가공 산업에는 칩, 미세 분진 또는 금속 가공유와 같은 오일이 발생하는 작업 공정이 많다. 최대한 제품 품질과 작업 안전을 유지하기 위해, 진공 배출 장치와 필터 장치를 사용한다. 그러나 우수한 연마 오일도 공정 안전과 공구 수명에 기여한다. Oemeta Chemische Werke GmbH는 혁신적인 천연가스 액화기술(Gas-to-Liquids, GTL) 제품을 올해 Grindtec에서 선보였다. 이 새로운 무광유 연마 오일은 기화량이 적어 특별한 연마 성능을 유지하고, 종래 하이드로 크랙 오일에 비해 확연히 우수한 성능 데이터를 확인할 수 있다고 한다. 그로 인해 소모량은 줄어들며, 공구 수명이 늘어나 작업 안전의 개선을 의미한다. “당사 합성오일 제품 Oemetol 610 GT는 차세대의 오일을 기반으로 합니다. 기유는 이른바 GTL법으로 획득합니다.“(말테 크로네, Oemeta 제품 관리 매니저) GTL법은 천연 가스에서 순수한 합성 기유와 무광유 기유를 얻는다. 이 기유에는 유기 질소, 방향족 화합물, 중금속, 아연 화합물과 염소 화합물이 없다. Oemeta가 제시한 GTL 제품 성능값 이 스스로를 증명한다. Oemetol 610 GT의 인화점은 종래의 광유 또는 하이드로크랙 오일에 비해 17% 높고, 기화 경향은 최대 60% 정도 낮다. 

미세필터 Mikropur의 필터 카트리지는 정기적으로 프로세스와 병행하여 역세척된다. 마모 시 간단하고 깔끔하게 그리고 최단시간에 교체할 수 있다
미세필터 Mikropur의 필터 카트리지는 정기적으로 프로세스와 병행하여 역세척된다.
마모 시 간단하고 깔끔하게 그리고 최단시간에 교체할 수 있다

초경합금 공구연마와 HSS 공구연마에서 시작하여 주철 소재의 로터 연마에 이르기까지 미세 필터는 연마 오일의 세정을 책임진다. 미세 필터는 어떤 크기로도 제작 가능하다. Knoll Maschinenbau GmbH도 Grindtec 박람회에서 모듈 구조의 필터 Micropur를 선보였다. 이 필터의 여과 단위는 3μm보다 작다. “이 필터는 소모재가 필요 없는 특수한 구조를 가지고 있어 경제적입니다.“ Knoll사는 각 시스템 크기에 맞추어 정비가 필요 없는 자동 슬러지 제거 시스템을 필터 시스템의 통합 요소로 제공하고 있다. 이 슬러지 제거 시스템은 오일과 칩을 걸러서 임의의 탱크로 보내고 오일은 다시 기계로 환급된다.

“Micropur는 전체 제조 영역을 위해 개별적으로 구성되는 중앙 필터 시스템에 사용하는 경우가 많아 정밀 연마 시 장점이 많습니다. 작업장 내부에 시스템 콤포넌트가 없고 칩/오일 혼합물을 지면의 파이프 라인을 통해 배출하지 않아도 되기 때문에 기계를 더욱 조밀하게 그리고 유연하게 세울 수 있는 공간이 늘어납니다. 또한 이러한 시스템은 분산된 솔루션에 비해 정비하기가 더 간편합니다. 추가로 작업장은 더 청결하게 유지되고 연마 오일 온도와 기계 온도를 기계 전체에서 제어할 수 있습니다.“

Micropur의 핵심 구성 요소는 필터 카트리지이다. 이 특수 요소는 별 모양의 나선으로 인해 세척 성능이 약 60 l/min인 큰 필터면을 달성한다. 이 필터 카트리지는 필터 공정을 중단시킬 필요 없이 개별적으로 순수 매체로 역세척된다. 가능한 역세척 효율을 높이기 위해, Knoll은 적합한 세척 펌프를 사용하는데 이 펌프는 필터 카트리지의 수명을 늘리고 정비 비용은 낮춘다. “역세척 절차는 필터 엘리먼트당 4초도 걸리지 않아 전체 성능 면에서는 아무런 문제가 발생하지 않는다.“ Grindtec에서 새로 소개된 콤팩트 시스템은 2단계 필터링을 위한 시스템이다. 이 시스템에서는 Micropur 필터 대신 콤팩트 필터 KF-E를 사용하는데, 이 필터는 칩을 사전 분리하여 정밀 필터링의 부담을 완화하였다. 기계에서 기계로 옮겨 다니면서 세척하기 위한 이동식 필터 컬럼은 자체적으로 사용하기 위해 개발하였다. 이 필터에는 역세척 시스템이 없고 1회용 필터 카트리지가 있다.

적합한 진공 솔루션

큰 제조 시설에서는 고정 설치된 전통적인 진공 시스템을 갖추고 작업하는 경우가 많다
큰 제조 시설에서는 고정 설치된 전통적인 진공 시스템을 갖추고 작업하는 경우가 많다

제조 설비 크기에 따라 그리고 발생하는 칩의 양에 따라 진공 시스템을 결정하는 것이 중요하다. 이때 핵심은 이동식 진공 유닛을 사용할 것인가 아니면 중앙 설치식 진공 시스템을 사용할 것인가 결정해야 한다. 이동식 진공 시스템은 유연하게 여러 작업장에 사용할 수 있어, 금속 가공유에서 떠 있는 가벼운 칩과 일반적인 오염물을 없앨 수 있다. 작업장 구조에 따라 작업자는 이동식 진공 시스템을 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨야 하고, 호스를 이용하여 수동으로 칩을 진공 제거하고 칩 용기를 비워야 한다. 이는 가장 간단한 솔루션으로 규모가 작은 작업장에는 충분한 방법이다. 보다 큰 제조 시설은 고정 설치된 전통적인 진공 시스템을 갖추고 작업한다. 이 경우는 중앙 장치에 파이프 라인과 호스를 통해 작업장과 연결되어 있다. 또한 진공 배출은 수동으로 이루어지는데, 진공 배출 시스템에서 칩 컨베이어를 통해 기계 밖으로 칩을 배출하고, 칩은 머시닝 자리 아래에 있는 칩 용기에 수거된다. 이 정도로 부분 자동화만 이루어져도 생산성이 현저히 높일 수 있다. 하지만 칩 용기를 비우기 위해 작업 공정이 중단된다. 

Ringler GmbH는 산업적 진공 배출 장치 제조사이다. 이 업체는 절삭 기계를 위한 전자동 진공 배출 장치를 개발하고 있다. “이동식 진공 유닛뿐만 아니라 고정 설치하는 진공 배출 시스템도 생산 공정을 중단시키는 수동 개입이 어느 정도 필요합니다. 이로 인해 작업이 중지되고, 그로 인해 생산성은 떨어집니다. 이에 대비하여 칩 프로세스 체인 전체가 전자동으로 작업하는 솔루션이 등장하였습니다. 칩이 발생하는 모든 절체, 그러니까 절삭 머시닝부터 리사이클러에 이르기까지 자동화한 것입니다. 이 기술에 대해 발생하는 투자비는 빠르게 회수되는데, 생산성과 공정 안전성이 좋아지고 인건비가 줄어들기 때문입니다.“