절삭유 완벽 가이드: 종류, 기능, 선택 기준 및 공작기계 수명 연장 효과

절삭유란 무엇인가?

절삭유는 금속 가공 과정에서 절삭 조건을 개선하고 공구 수명을 연장하기 위해 사용되는 기체 또는 액체 상태의 물질입니다. 냉각제, 윤활유, 절삭유, 절삭 화합물 등 용어는 사용되는 문맥과 절삭유의 종류에 따라 다르게 불립니다. 절삭유는 선삭, 드릴링, 밀링 등 가공 작업이 진행되는 동안 지속적으로 공급됩니다.

절삭유의 원료는 석유 증류물, 식물성 오일, 동물성 지방, 물, 공기 또는 기타 가스 등 다양합니다. 일반적으로 금속 가공 및 기계 가공 공정에서 사용되며, 사용할 절삭유의 종류는 피삭재의 재질에 따라 결정됩니다. 주철과 일부 황동은 건식 가공이 가능하지만, 황동의 경우 절삭유를 사용하면 가공성이 향상됩니다.

절삭유의 주요 기능

냉각 효과

가공 중 마찰과 소성 변형으로 열이 발생합니다. 공기는 열전도율이 낮아 냉각 효과가 미미합니다. 중절삭이나 장시간 가공 시에는 공기 냉각보다 액체 냉각제가 훨씬 더 많은 열을 빠르게 제거합니다. 이는 마찰과 공구 마모를 줄여 절삭 속도를 높여줍니다.

과도한 열은 공구와 공작물 모두의 템퍼를 망가뜨려 연화시키고, 인접 재료를 태우거나 원치 않는 열팽창 및 산화(화학적 반응)를 유발할 수 있습니다.

윤활 효과

절삭유는 공구 절삭날과 칩 사이의 계면을 윤활하여 마찰을 방지하고 열 발생을 억제합니다. 또한 칩이 공구에 용착되는 것을 막아 후속 가공에 지장이 없도록 합니다.

기타 종합 기능

• 가공 중 발생하는 열 방출
• 공작물 및 공구 냉각
• 마찰 및 마모 감소
• 절삭 저항 및 에너지 소비 절감
• 공구 수명 향상
• 칩 배출 원활화
• 양호한 표면 조도 확보
• 기계 가공면의 환경 부식 방지

절삭유가 갖춰야 할 물성

• 고온에서 사용 가능한 높은 인화점
• 공작물 표면으로 쉽게 흐를 수 있는 낮은 점도
• 고온에서의 안정성
• 거품 발생 억제 성질
• 공구와 공작물 간 마찰을 줄이는 우수한 윤활성
• 높은 열 흡수율
• 화학적으로 비반응성(불활성)
• 고온에서도 악취가 없는 무취성
• 인체 및 환경에 무해
• 가공 시야 확보를 위한 투명성

절삭유 선정 기준

절삭유 선정 시 가장 먼저 고려할 사항은 피삭재와 공구 재질입니다. 다음으로 가공 작업의 종류(선삭, 밀링, 드릴링 등)가 중요하며, 마지막으로 해당 재질에 대한 냉각 효과와 반응성을 평가해야 합니다.

피삭재	추천 절삭유
주철, 황동	건식(절삭유 미사용)
구리	테레빈유
알루미늄	등유
강철	절삭유 또는 절삭 화합물
고속도강	무수 절삭유
경강, 청동	광유

절삭유의 분류

업계 표준화된 분류 체계는 없지만, 일반적으로 다음과 같이 구분됩니다.

1. 공기
2. 수계 절삭유
   • a) 물
   • b) 에멀전(수용성 오일)
   • c) 화학 용액(합성유)
3. 순수 오일(Neat Oils)
   • a) 광유
   • b) 지방유
   • c) 복합유
   • d) 극압유(EP 오일)
   • e) 다용도 오일

주요 절삭유 종류 및 특징

물

열 방출에는 효과적이지만 윤활성은 부족하고 녹을 유발할 수 있습니다. 공구 연마처럼 비교적 짧은 공정에서 냉각제로 주로 사용됩니다.

수용성 오일(에멀전)

가장 널리 쓰이는 절삭유로, 수용성 오일, 유화제(술폰산나트륨, 지방산 비누, 에스테르), 방청제 등 첨가제, 희석용 물로 구성됩니다. 5% 희석이 일반적이며, 평균적인 윤활성과 우수한 냉각성을 겸비해 경절삭 및 범용 기계 가공에 적합합니다.

순수 오일(광유 또는 식물성 오일)

파라핀유, 나프텐유, 식물성유 등을 물과 희석하지 않고 그대로 사용합니다. 윤활성이 뛰어나며, 생분해성이 좋은 식물성유는 환경 친화적입니다. 다만 산패와 악취 발생 우려가 있어 사용에 주의가 필요합니다.

광유

우수한 윤활성으로 중절삭, 고금속제거율 가공에 적합합니다. 강철 가공에 최적화되어 있으나, 구리 및 합금에는 부식 작용을 할 수 있어 피해야 합니다.

합성유

광유를 전혀 포함하지 않은 수계 유체로, 입자 크기 약 0.003mm의 미세 입자 구조를 가집니다. 냉각성은 탁월하나 윤활성은 떨어지며, 방청제 첨가로 녹 방지가 가능합니다.

반합성유

수용성 오일(에멀전)과 합성유를 혼합한 것으로, 5~20%의 광유를 물에 마이크로 에멀전화시킨 형태입니다. 입자 크기 0.01~0.1mm로 두 유형의 장점을 모두 취해 가장 폭넓게 사용됩니다.

결론

절삭유는 현대 금속 가공 및 엔지니어링 산업에서 필수적인 요소입니다. 본문에서는 절삭유의 정의, 기능, 물성, 선정 기준, 분류, 종류 및 공급 방식까지 종합적으로 다루었습니다. 올바른 절삭유 선택과 관리는 공구 수명 연장, 가공 정밀도 향상, 생산성 증대에 직결됩니다.