금속가공 5대 난제와 전문가 솔루션

금속가공에는 알아야 할 게 많습니다. 문제가 생기면 어떻게 하시나요? 평균 20년 이상 경력의 전문가들과 대화해 일반적인 금속가공 및 가공 이슈에 대한 최적의 솔루션을 알아냈습니다.

가장 큰 금속가공 과제는 무엇일까요? 최근 MSC 금속가공 전문가 레이 개빈, 테리 스탈, 돈 브래넘과 대화해 고객들이 겪는 가공, 공구, 공정 과제와 이를 극복하도록 돕는 방법을 물었습니다. MSC 금속가공 전문가들은 담당 고객과 긴밀히 협력해 가공, 공구, 유체 유지보수, 생산성 분야에서 벤더 중립적인 최적 솔루션을 찾습니다.

MSC 금속가공 전문가들이 정기적으로 이슈를 보는 상위 5개 영역을 정리했습니다.

1. 금속가공 소재

오늘날 제조 현장에는 주철 및 구상흑연주철, 저탄소강, 합금강, 공구강, 표면경화강, 스테인리스강, 초합금, 내열 합금 등 다양한 금속 소재가 쓰입니다. 이들 소재 범주는 구조에 따라 각기 다르게 가공됩니다. 종종 금속가공 전문가들은 적절한 초경 기판, 코팅, 인서트 또는 솔리드 초경 형상과 올바른 날 준비를 선정해 해당 작업에 최적의 공구를 확보하도록 돕습니다.

"고객이 특정 유형의 절삭 공구가 필요하다는 건 알지만, 티타늄이나 인코넬, 기타 난삭강을 절삭하기 위해 설계된 올바른 등급이 필요하다는 걸 인지하지 못하는 경우가 큰 이슈 중 하나입니다."라고 텍사스 샌안토니오 기반의 MSC 금속가공 전문가 테리 스탈은 말합니다. 스탈은 금속가공 업계 30년 이상, 그중 22년을 항공우주에서 보냈습니다. 동텍사스와 북루이지애나 지역의 많은 의료 제조업체를 담당하는데, 고객들이 초합금을 많이 쓰기 때문입니다. 이 난삭 금속이 전문가들이 고객 이슈를 가장 많이 보는 곳입니다.

"일부 고객은 자신이 쓰는 소재에 맞게 공구를 제대로 돌리지 않아 엔드밀과 인서트를 태워먹습니다."라고 스탈은 말합니다. "주로 프로그래밍 이슈를 봅니다. 종종 불필요한 추가 작업이 많아 이를 제거하도록 돕습니다."

공구 경로와 불필요한 공정 단계를 줄임으로써 공구 수명을 늘리고 부품 제작 시간을 단축할 수 있다고 스탈은 말합니다.

"많은 작업장에서 오버타임을 획기적으로 줄일 수 있었습니다."라고 스탈은 말합니다. "어떻게? 사이클 타임을 줄이고 부품 수를 늘려 같은 양을 내기 위해 주 10시간씩 초과 근무하지 않게 했습니다."

2. 냉각수 세척 및 절삭유

적정 농도의 깨끗한 냉각수가 실제로 공구 수명을 늘리고 안정화시킨다는 게 전문가들의 발견입니다. 올바른 농도와 월간 냉각수 관리는 공구 수명 연장, 거품/냄새/피부염 제거에 효과적입니다.

냉각수 이슈를 더 잘 이해하기 위해 플로리다 남동부 지역을 담당하는 레이 개빈의 실제 사례를 들어보겠습니다. 개빈은 40년 경력의 가공 및 금속가공 전문가입니다.

그의 고객 중 올랜도의 한 항공우주 제조사는 24/7 가동 중인데 냉각수 관련 두 가지 문제가 있었습니다. 첫째, 기계 내 오일 기반 잔여물로 부품이 오염되고, 둘째, 그 오일 묻은 부품을 세척 스테이션으로 가져가 닦아야 했습니다.

"합성 냉각수를 가져와 그들이 많은 부품을 만드는 잘 쓰이는 기계에서 3개월간 테스트했습니다."라고 개빈은 말합니다. "아주 잘됐습니다: 피부염도 없고, 부품에 자국이나 얼룩도 없어져 부품을 기계에서 훨씬 깨끗하게 꺼낼 수 있게 됐습니다."

기계 후드 유리도 깨끗해졌습니다. 이제 부품이 만들어지는 걸 훨씬 잘 볼 수 있게 됐죠. 오일 잔여물이 완전히 사라졌습니다. 이 시험의 최고의 결과 중 하나로는, 이 제조사가 공정 하나를 완전히 건너뛰고 제거할 수 있게 됐다는 점입니다. 부품 세척 및 블로오프 작업이 더 이상 필요 없게 된 것입니다. 부품당 세척 작업에서만 약 20분 절약, 하루 5회, 24시간 가동 기준으로 하루 약 100달러, 연간 36,500달러 절약.

초기 시험 성공으로 동일 합성 냉각수를 약 20대 CNC 기계에 확대 적용하는 대규모 프로젝트로 이어졌습니다. 결과? 전반적인 비용 절감: 연간 냉각수 비용 4만 달러 절감(이전보다 적은 냉각수 필요), 섬프 유지보수 연간 6천 달러 절감(훨씬 깨끗해짐), 폐기물 관리 4천 달러 절감.

유체의 미래는? "금속가공유, 기계 윤활유, 냉각수의 미래"를 읽어보세요.

3. 고정구 및 공작물 고정

셋업 시간과 고정구 사용은 시간을 많이 잡아먹습니다. 더 짧은 셋업 시간은 비용 우위를 만듭니다. 선삭과 밀링 애플리케이션을 높은 반복정밀도와 정확도의 빠르고 정밀한 퀵체인지 고정구로 전환해 고품질 생산성을 보장할 수 있습니다.

"더 많은 아웃풋을 더 적은 시간에"가 만트라입니다. 더 높은 생산성 추구가 이 솔루션 트렌드의 동력입니다.

"공작물 고정이 더 강성할수록 부품 정밀도가 높아집니다."라고 스탈은 말합니다. "게다가 더 높은 속도와 이송으로 가공할 수 있죠... 공작물 고정은 큰 문제입니다. 특히 밀링 영역에서요. 절삭 공구로부터 많은 사이드 로드 압력이 가해지니까요."

4. 금속가공 기술과 혁신

변화의 속도를 따라잡기 힘든 작업장이 많습니다. 다행히 기술이 기술 격차 극복을 도울 수 있습니다. 만약 어떻게 기술을 활용할지 안다면요. 주요 툴링 및 가공 파트너와 함께하는 금속가공 전문가들은 고객이 혁신을 이점으로 활용하는 방법을 보여줄 수 있습니다. 작업장이 충분한 신입 공작기사를 채용 못 한다면, 혁신과 기술이 도울 수 있습니다.

"기술이 너무 빨리 변하고, 고객들은 우리에게 업계 최신 툴링 혁신을 보여주길 의존합니다."라고 스탈은 말합니다.

기술과 혁신이 고객의 가공을 어떻게 바꾸고 있을까요? 우선 더 깊은 기능을 가진 통합 공구 사용을 가능하게 합니다. 예를 들어 스탈은 5축 기계를 가진 고객에게 여러 작업을 수행하는 공구를 찾아주곤 합니다. 이는 아웃풋을 늘리고 시간을 아껴줍니다. 드릴 하나로 드릴링, 카운터싱크, 챔퍼링이 가능한 공구들이 있습니다. 과거엔 세 개 별도 공구였죠.

"우리는 객관적으로 봅니다. 한 제조사에 얽매이지 않습니다."라고 브래넘은 말합니다. "어떤 단일 제조사도 모든 것에서 최고일 순 없습니다."

5. 공정 및 프로그램 개선

가공 또는 공구 공정을 더 높은 금속 제거율 방향으로 변경하면 수익에 실질적 차이를 만들 수 있습니다. 적절한 공구 경로, 절삭 깊이, 속도와 이송, 초경 등급, 형상으로 생산성을 개선하면 비용을 줄이고 더 많은 시간을 부품 생산에 투입할 수 있습니다.

종종 공구나 접근법의 아주 단순한 변경으로 수익 영향과 공정 개선을 이룬 몇 가지 사례를 소개합니다.

직경 8.5인치 부품을 만들던 오일앤가스 고객이 초경 절삭 인서트에서 세라믹 인서트로 전환해 877%라는 엄청난 공정 개선을 이루고 연간 89만 1천 달러 비용 절감을 실현했습니다. 초경 인서트로 80 SFM에서 세라믹 공구로 625 SFM으로 빨라졌습니다.

"엄청난 시간 절약이었습니다."라고 앨라배마 남동부 지역 담당이자 MSC 9년 차인 브래넘은 말합니다. "가장 큰 시간 절약은 사이클 타임 개선이었습니다. 훨씬 높은 표면 속도로 부품을 돌릴 수 있게 됐으니까요."

또 다른 고객 사례. 한 항공우주 제조사에는 5인 디버링 부서가 수작업으로 부품 디버링을 수행했습니다. 수작업 디버링 5분을 컨볼루트 휠로 1분으로 줄이는 건 대수롭지 않아 보일 수 있지만 시간은 쌓입니다. 이 작업장은 연간 약 3,600개 부품을 만들었는데, 부품당 5분이면 연간 약 18,000분을 디버링에 썼습니다. 이제 휠로 3,600분 만에 디버링 가능해 연간 약 2만 달러 절약했다고 개빈은 말합니다.

같은 항공우주 작업장은 U자형 주조 부품 디버링도 필요했습니다. 5인 디버링 부서가 주당 약 15분 수작업 디버링했는데, 개빈이 필라멘트 브러시 휠을 시도하게 했고 시간이 5분으로 떨어졌습니다. 부품당 10분 절약, 디버링 부서 여유가 약 65%(900시간) 생겼고 약 5만 1천 달러 비용 절감 효과도 나타났습니다.

현재 금속가공의 어느 영역에서 가장 많은 문제를 겪고 계신가요? 여러분의 이야기를 공유해 주세요.