CNC MQL 제어 마스터: 정밀 프로그래밍으로 최소량 윤활 최적화

이 영상은 CNC 선반에서 최소량 윤활(MQL) 시스템이 작동하는 방식과 설정 방법을 간략히 설명합니다. 영상 제공: Unist Inc.

가공 공정 제어의 중요성

대부분의 머시니스트는 가공 공정을 최대한 제어하기를 원합니다. 선반에서 칩 생성 공정 중 공급되는 냉각수의 양과 적용 방식도 예외가 아니어야 합니다. Unist Inc.는 MQL 출력을 직접 제어하기 위해 공작기계의 CNC(컴퓨터 수치 제어)와 직접 통신하는 MQL 시스템을 제공합니다. 이를 통해 작업자는 부품 프로그램에 코드를 입력하여 윤활 파라미터를 지정할 수 있습니다. 이 회사의 Quantum 디지털 제어 윤활 공급 장치는 단일 공작기계에서 각 가공 작업별로 MQL 유량을 최적화하도록 설계되었습니다. 유량이 가시적이고 편집 가능하기 때문에 작업자는 최상의 결과를 위해 각 작업을 미세 조정할 수 있습니다.

왜 MQL인가?

아직 유럽에서 더 널리 사용되지만, 왜 더 많은 미국 공작기계 업체들이 기존의 플러드 쿨런트 공급 방식의 대안으로 이 기술을 도입하기 시작했을까요? 한 가지 이유는 '더 많은 것이 항상 더 좋은 것은 아니다'라는 점입니다. MQL은 기존 방식처럼 공구와 공작물에 다량의 액체 냉각수를 범람시키는 대신, 매우 소량의 윤활제를 오일 미스트 또는 에어로졸 형태로 공구 절삭날에 공급합니다. 플러드 쿨런트로 절삭할 때와 달리, 절삭 작업 중 칩, 공작물, 기계에 남는 에어로졸의 양은 극히 미량입니다.

플러드 쿨런트가 여전히 전 세계적으로 가공 공정의 냉각 및 윤활에 가장 널리 사용되는 방법이지만, Unist 측에 따르면 MQL 기술의 다른 이점들도 명확하고 상당합니다. MQL을 도입한 업체들은 다음과 같은 환경적, 기업적, 경제적 이점을 경험할 수 있습니다.

• 환경적: 고품질 MQL 오일은 무독성이며 생분해됩니다. 오일에는 박테리아가 번식하지 않으므로 살생물제가 필요하지 않습니다. 또한 플러드 쿨런트에 비해 1/10,000 미만의 유체만 사용하며, 폐기하거나 재활용할 것이 없습니다. 재활용 장치와 펌프가 필요 없어 에너지 소비를 줄입니다. 플러드 쿨런트와 비교했을 때 MQL의 환경 발자국은 거의 보이지 않는 수준입니다.
• 기업적: MQL을 도입하면 공작기계 현장이 더 깨끗해지고(안전해지며), 장비가 냉각수로 코팅되지 않습니다. 고품질 윤활제와 적정량을 사용하면 절삭 공정에서 우수한 표면 조도를 얻을 수 있습니다. 그리고 열충격이 줄어들어 공구 수명이 늘어납니다. 공작기계 현장 직원들은 금속가공유와의 접촉으로 인한 피부 자극 문제가 줄어들고, 냉각수와 첨가제를 흡입하지 않아도 되는 추가 이점을 누립니다.
• 경제적: MQL 오일의 온스당 가격은 일반적인 플러드 쿨런트보다 상당히 높을 수 있지만, 사용량이 매우 적기 때문에 부품당 전체 유체 비용은 보통 더 낮습니다. 다른 영역의 절감 효과(공구 수명 향상, 유체 유지 장비 불필요, 에너지 절감)와 결합하면 MQL은 업체의 수익에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

완전한 MQL 제어 및 모니터링

기계의 CNC, PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러) 또는 내장 인터페이스와 직접 인터페이스하는 기능을 추가하면 MQL의 이점이 극대화됩니다. 특히 가공 중인 부품이 여러 작업을 필요로 할 때 더욱 그렇습니다.

Quantum은 사용자가 각 작업의 필요에 따라 MQL 공급을 프로그래밍할 수 있는 자유를 제공합니다. 사진 제공: Unist Inc.

각 가공 작업은 종종 서로 다른 MQL 유량에 가장 적합하며, 사전 프로그래밍된 비율이나 단일 고정 수동 조절 비율로 제한되지 않습니다. Quantum MQL 시스템은 사용자가 각 작업의 필요에 따라 MQL을 프로그래밍할 수 있는 자유를 제공합니다.

선반용 MQL 시스템은 균일하고 정밀한 윤활제 공급을 위해 공기 라인과 오일 라인을 가능한 한 멀리, 터렛에서 혼합될 때까지 분리하여 유지합니다. 이 이중 채널 공급 시스템은 호스 내에 호스가 있는 구조로 설계되었습니다. 내부 호스는 오일을 공급하고 외부 호스는 공기를 공급합니다. 이 라인을 분리하면 유체의 일관된 미세 분무가 유지됩니다. 이는 호스 외벽에 유체가 모이는 것을 방지하여 윤활제가 튀거나 떨어지는 현상을 막아 부드러운 분무를 생성합니다.

또한 이중 채널 시스템을 사용하면 공급 시스템 내 오일과 공기의 비율 변경을 덜 문제적으로 구현할 수 있습니다. 이 방식을 사용하면 변경이 즉각적이며, 변경 전에 호스 내부에 배출해야 할 혼합물이 없습니다.

"황삭, 정삭, 나사 가공 또는 기타 작업이든 상관없이 공기와 오일의 켜기/끄기 및 비율을 완전히 제어할 수 있습니다."라고 Unist Inc.의 제품 관리자인 Tim Bangma는 Quantum에 대해 설명합니다.

각 가공 공정에 적절한 윤활제 양과 유량을 결정한 후, 머시니스트는 명령을 부품 프로그램에 삽입합니다.

Quantum은 개별 또는 직렬 인터페이스를 통해 공작기계에 연결됩니다.

Quantum은 최대 6개의 윤활제 출력을 제어할 수 있으며, 시간당 윤활제 1온스의 일부만 사용할 수 있습니다. 또한 각 작업에 윤활제 에어로졸, 순수 유체 또는 공기만 공급할 수 있습니다.

정확한 MQL 적용을 위한 정밀 제어 기능과 함께, 이 시스템은 유체 및 공기의 낮은 레벨과 유체 흐름에 대한 모니터링 기능도 제공합니다. Quantum의 내장 모니터링 시스템은 이러한 문제 중 하나가 발생하면 모니터링 중인 기계를 일시 정지하고 알람을 점멸하여 작업자에게 문제를 알립니다.

"Quantum 시스템의 포지티브 디스플레이스먼트 펌프에는 펌프가 사이클링될 때 유체가 공급되는지 확인하는 유량 센서를 장착할 수 있습니다."라고 Bangma는 설명합니다.

윤활 공급 장치 설치

Quantum은 개별 또는 직렬 인터페이스를 통해 공작기계에 연결됩니다. Unist에 따르면 CNC 선반에 Quantum을 설치하는 과정은 간단하지만, 일부 공작기계 업체는 Unist 담당자가 현장을 방문하여 어플리케이터를 설치하는 것을 더 선호합니다. 그러나 동일한 수의 업체가 스스로 프로세스를 완료하는 데 편안함을 느낍니다.

이 직렬 연결 회로도는 Quantum이 Haas VF2 머시닝 센터에 연결되는 방식을 보여줍니다. 그러나 이는 모든 시스템에 대한 기본 지침을 제공합니다.

누가 설치를 완료하든, 제대로 수행할 때 프로세스는 주로 다섯 부분으로 구성됩니다:

1. 윤활 공급 장치를 공작기계 위 또는 근처에 장착합니다. 리저버 리필이 편리한 영역을 찾는 것이 이상적입니다.
2. 기계 가드를 제거하고 관통 터렛 공구에 공급되는 기존 플러드 쿨런트 라인을 찾습니다. MQL 튜브는 기계를 통해 라우팅되어 플러드 쿨런트가 터렛으로 들어가는 지점에서 터렛에 연결되어야 합니다.
3. 압축 공기를 윤활 공급 장치의 입구에 연결합니다.
4. 기계 지침 문서를 사용하여 기계 제어 캐비닛에서 어플리케이터로 전원 및 제어 신호를 연결합니다. 적절한 단자를 찾을 수 있습니다.
5. CNC 선반에 설치할 수 있는 다양한 공구로 각 터렛 공구 스테이션에 노즐을 설치합니다.

시스템이 완전히 설치되면, 적절한 노즐 위치 설정도 성공적인 MQL 적용을 위해 매우 중요합니다. "가장 정확한 펌핑 및 공급 시스템을 갖췄더라도 노즐이 제대로 조준되지 않으면 큰 문제가 될 수 있습니다."라고 Bangma는 말합니다.

또한 MQL 공정에서 일부 미스트가 발생할 수 있으므로 기계에 미스트 컬렉터를 설치해야 할 수도 있습니다.

윤활제에 대하여

MQL에 고품질 윤활제를 사용하는 것은 공구 표면에 부착되어 절삭 공구와 공작물 사이에 얇고 낮은 마찰의 장벽을 제공하는 데 필수적입니다. 예를 들어 Unist의 Coolube는 금속 표면과 윤활제 사이에 강하고 일관된 결합을 생성하는 극성 특성을 포함할 뿐만 아니라, 바이오 기반이어서 환경 친화적이고 작업자의 피부에도 안전합니다.

"Coolube는 고도로 정제되어 많은 불순물과 첨가제가 없습니다."라고 Bangma는 설명합니다. "선반에서 매우 오랫동안 보관할 수 있습니다."

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