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장비 윤활, 얼마나 알고 계십니까? – MFG와 함께하는 장비 윤활 캠페인

장비 윤활의 중요성에 대해 모르는 제조인은 없을 것이다. 시기적절하게 윤활을 하는 현장도 있지만, 그렇지 못한 현장도 많다. 실제로 장비에 발생하는 문제의 상당수는 윤활이 적절하게 되지 않아서다. 공작기계를 예로 들어보자. 가공에 대해 일가견이 있는 전문가도 실제로 공작기계에 여러 윤활 포인트가 있다는 것을 모르고 있는 경우가 많다. 각 부위마다 다른 윤활제가 적용되며 그 수명도 제 각기라는 것을 파악하고 있지 않은 경우가 많았다. 장비 매뉴얼에서 윤활유 교체 주기를 확인해 본 적도 없고, 어떤 윤활유가 적절한지 판단하기도 어렵기는 마찬가지다. 근본적으로 윤활유가 장비의 유지보수는 물론 가공 정밀도와 생산성에 큰 영향을 미친다는 걸 망각하고 있는 경우가 많다는 이야기다.

 실상, 공작기계 사용 매뉴얼에 윤활유의 관리 방법이나 교환 주기가 자세히 언급돼 있지 않고, 작업자가 윤활유에 대해 잘 몰라 경험에 의존하여 쓰는 경우가 많다. 적절한 윤활유 관리와 교체 없이 장비가 장기간 방치되면 고장으로 가동이 중단되는 경우도 적지 않다. 원가 절감이라는 명분하에 값싼 윤활유를 도입해 더 큰 비용이 발생하고 장비의 성능과 가공정밀도를 떨어뜨리기도 한다. 

MFG는 공작기계를 기준으로 장비에 어떤 윤활 요소가 있는지를 알아보고, 연재를 통해 각 윤활 요소   관리를 위해 필요한 내용에 대해 보도할 예정이다.

공작기계 내부 윤활 포인트
공작기계 내부 윤활 포인트

기어박스
기어박스는 헤드스톡(Headstock) 처럼 큰 하중을 받거나 고속으로 회전하는 부위이므로 고온의 열이 발생하기 때문에 그에 맞는 윤활이 필요하다.

유압 시스템
유압 시스템의 오일은 유압 펌프의 열에 의해 산화되어 슬러지라는 산화물이 생긴다. 이슬러지가 침전되어 유압 시스템 내부 부품에 들러붙으면 작동부의 원활한 운전을 방해하여 가동 정밀도에 안 좋은 영향을 미친다. 이에 가공 전 굳은 슬러지를 연화시키기 위해 장비를 일정 시간 예열하기도 한다. 여기에 불필요한 에너지와 시간이 낭비된다.

공작기계에 장착된 유압 시스템
공작기계에 장착된 유압 시스템

슬라이드 웨이 (습동면)
슬라이드웨이(습동면)는 가공 정밀도를 좌우하는 키포인트다. 베드가 정확한 위치로 이동하는데 기여하기 때문이다. 물론 예를 들어 ‘10μm을 이동하라’라고 입력되는 ‘전기적 신호’가 정확히 10μm만 움직이는 ‘기계적 출력’으로 구현되는 것은 이론적으로만 가능하다. 이는 베드면에서 스틱-슬립(Stick-Slip)이 발생하기 때문이다.

멈춰있는 물체가 힘을 받으면 자체의 무게와 마찰력 때문에 계속 붙어 있으려는 힘(Stick)이 작용한다. 반대로 움직이던 물체가 정지하려면 이동하면서 받고 있던 에너지 때문에 바로 멈추지 못하고 미끄러진다 (Slip). 즉, 작동 신호를 받더라도 멈춰있던 베드가 갑자기 움직이려면 스틱에 의해 움직임이 지연되거나 덜컹거리고, 움직이다가 갑자기 멈추려면 슬립에 의해 멈춰야 할 지점에서 더 나아가게 된다.

이 현상 때문에 마이크로미터 단위의 가공 정밀도가 나빠지게 된다. 그래서 필요한 것이 습동면 윤활유다. 멈춰 있는 것은 부드럽게 이동하도록 미끄러뜨리고, 움직이는 것은 정확하게 멈추도록 잡아주는 것이다. 이 모순되는 요구를 만족시키는 것이 바로 윤활유의 가장 중요한 기능인 마찰조정성능이다. 이로써 스틱슬립을 효과적으로 제어해 마모를 예방하고 정밀도 향상에 기여한다.

스핀들 베어링
또 하나의 중요한 윤활 포인트는 스핀들 베어링이다. 스핀들 베어링의 마모를 줄이고 최적의 온도를 유지하려면 스핀들 베어링의 속도에 적합한 점도의 윤활유를 선정·사용 해야 한다.

윤활유 자체의 유지보수도 필수
윤활유는 기계에 투입됐다고 해서 끝이 아니다. 그 후에도 점검과 관리가 필요하다. 그것이 윤활유의 수명, 장비의 유지보수, 생산성, 정밀도, 에너지 절감, 환경, 안전까지 연결되기 때문이다. 따라서 윤활유의 점검·관리는 정밀도와 생산성을 중시한다면 마땅히 알아야 할 수칙이다.

 

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About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.