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DKSH KOREA의 판매 브랜드 ① – 초정밀 연삭 분야의 트렌드 세터, STUDER (스투더)

DKSH 코리아가 판매하는 브랜드 중 가장 대표적인 브랜드는 바로 STUDER(이하 스투더)다. 1912년에 스위스에 설립된 STUDER(Fritz Studer AG)는 고정밀 원통 연삭기와 시스템 솔루션 분야의 시장 및 기술력에서 세계 최고의 위치에 있는 기업이다. STUDER는 SCHAUDT, MIKROSA, STUDER 등 8개의 브랜드를 포괄하는 유나이티드 그라인딩 그룹(United Grinding Group)의 자회사다.

스투더는 한국코사리베르만 시절인 1980년대 초반부터 국내에 판매되기 시작했고, DKSH가 스투더 장비를 판매한지도 벌써 20년이 훌쩍 넘었다.

STUDER는 내경 연삭 전용설비의 경우 S120, S145, S151 포트폴리오로 내경 연삭의 수요에 대응해왔으나, 기존의 범용 외경설비에 내경 연삭 스핀들을 장착한 내/외경 복합 설비에 대한 강점이 지금까지 더 부각되어 왔다. 2014년부터는 정밀 내경 연삭에 대한 수요 증가에 대응하여, 내경 연삭 포트폴리오에 대한 전면적 개선을 진행해, 이제는 내경 연삭 분야의 스페셜리스트로의 자리를 확고히 하고 있다. 2014년 차세대 내경 원통연삭기인 S141을 발표한 이후 S151, S131, S122까지 차례로 선보인 후, 2015년 하반기에는 S121까지 런칭하며 기존 범용 내경 원통 연삭기 시리즈인 CT 700 및 CT 900을 완벽히 대체하는 제품군을 완성했다. 국내의 경우는 스투더 장비가 유니버설 타입으로 공급이 되기 때문에 ‘외경 전용’ 또는 ‘내경 전용’의 수요는 많지 않고 내/외경 둘 다 되는 장비를 선호하는 것이 특징이다.

내경 원통 연삭기 시장의 트렌드 세터 – STUDER S141
내경 연삭 가공은 외경 원통 연삭이나 평면 연삭보다 어렵다. 숫돌의 지름이 공작물의 지름보다 작은 만큼 고속으로 회전하면서도 진동이 없어야 하기 때문이다. 외경 원통 연삭처럼 숫돌을 주축에 직접 연결하는 것이 아니라 숫돌의 지름보다 작은 지름의 퀼에 장착하기 때문에 강성이 낮아 정밀도 확보가 어렵다. 숫돌의 마모도 훨씬 크다. 더군다나 긴 공작물의 내경 연삭은 퀼의 길이도 상대적으로 길어 퀼의 흔들림이나 휘어짐 등으로 인해 숫돌이 제대로 힘을 받기 어려운 문제가 있다.

 JIMTOF 2014에서 베일을 벗고 있는 STUDER S141
JIMTOF 2014에서 베일을 벗고 있는 STUDER S141

적용 가능한 공작물의 스펙트럼이 넓어
S141은 짧은 길이의 공작물에서 긴 길이의 공작물까지 모두 가공이 가능한 범용 내경 원통 연삭기다. 모든 제조 분야에서 다양한 크기의 공작물이 만들어지고 있는데, 특히 공구 제조 분야의 경우 길이가 짧은 공작물의 연삭은 가능하지만, 일정 길이를 넘어가는 긴 공작물은 연삭이 어려웠다. 하지만 S141은 최대 길이 1,300mm, 직경 400mm, 중량 250kg인 공작물의 연삭 가공이 가능해 다양한 공작물 크기에 대응할 수 있다. 외경 연삭 길이는 150mm, 내경 연삭 길이는 최대 250mm까지 가능하다.

 S141이 가공 가능한 내경 연삭 가공물. 최대 길이 1,300mm 까지 가능하다.
S141이 가공 가능한 내경 연삭 가공물. 최대 길이 1,300mm 까지 가능하다.

정밀한 가공을 위해 고려된 요소들
S141에는 외경, 내경, 길이 등을 측정하는 프로브가 장착돼 있어 가공 중 측정을 통해 가공 정밀도를 높인다. 또 이러한 고해상도 측정 시스템이 정확하게 위치를 결정하며 최적의 위치에서 한 번의 클램핑으로 완벽하게 가공할 수 있도록 한다. 

S141은 정밀도 향상을 위해 모든 축에 리니어 드라이브를 장착하여 축 이송 속도가 빠르며 볼 스크류 구동 방식에서 발생할 수 있는 백래시가 없다. 0.01㎛ 분해능의 직접 측정 리니어 스케일과 조합되어 반복 정밀도 및 치수 정밀도도 뛰어나다. 또한 최대 두 개의 고정식 또는 로터리 스핀들을 탑재한 드레싱 스테이션을 장착할 수도 있다. 따라서 연삭 공정에서 연삭공구를 공작물 가공에 최적화시킬 수 있기 때문에 공작물이 요구하는 고정밀의 치수 공차, 표면 조도, 형상 공차를 안정적으로 확보할 수 있다. 

S141의 리니어 모터가 있는 Z축
S141의 리니어 모터가 있는 Z축

베드의 뛰어난 완충성은 연삭 표면의 품질을 향상시키는 요소다. 특허 받은 미네랄 캐스팅 방식의 GranitanⓇS103으로 일반 회주철 재질의 베드와 비교 시 열 변형에 보다 안정적이며 연삭액 등에 의한 화학적 변형이 없고 진동 흡수 능력이 뛰어나다. X축과 Z축을 위한 Studer GuideⓇ의 가이드 시스템은 특허받은 표면 구조를 지닌 GranitanⓇS200으로 싸여 있고, 유정압 방식과 유동압 방식의 복합 구조로 되어 있어 추가적인 감쇠력 확보도 가능하다. 무엇보다도 기하학적으로 정확한 가이드웨이는 고속 연삭에서 정확하고 부드러운 동작과 정지성을 발휘하게 한다. Studer GuideⓇ가이드는 작업 방향으로 추가적인 감쇠 능력을 제공하기 때문에 유정압 방식에 비해 정위치 반복 제어 시 더 유리하다. 가늘고 긴 축의 내경 연삭을 위해 특별히 설계된 방진구의 사용도 가능해 공작물의 휘어짐도 방지할 수 있다.

 S141의 머신 베드. 수직 및 수평 슬라이드가 모두 있다.
S141의 머신 베드. 수직 및 수평 슬라이드가 모두 있다.

생산성 향상을 위한 연삭 스핀들 확장
최대 두 개의 외경 연삭 스핀들을 포함해 최대 4개의 연삭 스핀들을 터렛에 장착할 수 있는데, 회전축을 가진 연삭 리볼버가 최고 4개까지 연삭 스핀들을 사용할 수 있으며, 이 회전축에 직접 구동장치가 있어 신속, 정확하게 위치를 결정한다.

 자동 선회 기능은 한 번의 클램핑으로 원통이나 여러 가지 원추의 정확한 가공을 가능케 한다. 또 회전축에는 직접 구동장치가 있어 신속, 정확하게 위치를 결정한다. 이 외에도 고해상도 측정시스템이 정확하게 위치를 결정하며 최적의 위치에서 완벽하게 가공한다.
자동 선회 기능은 한 번의 클램핑으로 원통이나 여러 가지 원추의 정확한 가공을 가능케 한다. 또 회전축에는 직접 구동장치가 있어 신속, 정확하게 위치를 결정한다. 이 외에도 고해상도 측정시스템이 정확하게 위치를 결정하며 최적의 위치에서 완벽하게 가공한다.

또한 두 개의 큰 슬라이드 도어가 있기 때문에 육안으로 장비의 움직임을 쉽게 확인할 수 있고 작업자가 공작물 교환, 드레싱 또는 연삭판 교환 시 최적의 상태로 기계에 접근하도록 설계되었다. 이는 작업의 편의성과 효율성을 향상시킨다. 이처럼 크기가 다양한 가공물의 정밀 연삭이 가능한 S141은 주로 스핀들 샤프트, 스핀들 하우징, 로터 샤프트, 플랜지 부품 연삭 등에 적용된다.

통합 PC를 내장한 화낙 컨트롤 시스템 시리즈 31i-B의 15인치 터치스크린 패널도 도어 오른편에 부착되어 있어 더욱 쉽고, 빠른 셋업 및 프로그래밍 수정과 작업 검토가 가능하며 연삭 전문가에 의해 개발된 StuderWIN, StuderSIM 소프트웨어의 도움을 받아, 실 사용자에게 더 적합한 연삭 작업 환경을 제공한다.

 통합PC를 내장한 화낙 컨트롤 시스템 시리즈 31i-B의 15인치 터치 스크린 패널
통합PC를 내장한 화낙 컨트롤 시스템 시리즈 31i-B의 15인치 터치 스크린 패널

컴팩트하고 정밀한 원통형 연삭기 – STUDER S11
스투더의 양산용 원통형 연삭기 S11은 이 회사의 연삭기 중 가장 작은 장비이다. 하지만 연삭 속도는 140m/s에 이른다. 이를 가능하게 한 것은 새롭게 개발된 HSG 스핀들이다. 또한, 200mm의 가공 소재까지 연삭할 수 있음에도 크기가 1.8㎡로 컴팩트해 동일 작업 영역에서 기존 자사 장비 대비 두 배 이상의 생산성을 낼 수 있다. 예를 들어 스투더의 S36이라는 기종이 차지하는 공장 면적에 S11 두 대를 놓을 수 있다고 한다. 게다가 S11이 S36 대비 약 15% 생산성이 향상되었으므로 총 동일 면적 대비 230%의 생산성이 향상된 셈이다. 

 컴팩트하고 정밀한 원통형 연삭기 S11
컴팩트하고 정밀한 원통형 연삭기 S11

작고, 정밀하고, 단단한 연삭기의 수요
정밀 원통형 연삭이 사용되는 예를 들어보면, 우선 스마트폰에 들어가는 카메라 렌즈 금형에 쓰이는 정밀 부품이 있다. 이는 절삭 가공만으로 원하는 정도를 얻을 수 없기 때문에 원통형 연삭기를 이용한 연삭 공정을 거친다. 또한, 산업용 모터의 부품 중 전기자축(armature shaft)은 고속으로 회전하며 큰 회전력을 받기 때문에 요구되는 가공의 수준이 매우 높다. 게다가 강성이 높은 소재를 사용하기 때문에 일반 절삭 가공으로 끝낼 수 없어 정밀 연삭 공정이 필요하다. 최근 정밀도는 물론 공장 면적 효율화에 대한 요구가 커지고 있어 S11과 같은 작고 정밀한 연삭기의 요구는 계속될 것으로 예상된다.

 정비성이 용이해서 크로스 슬라이드를 전체 교환하는 오버홀이 하루면 가능하다.
정비성이 용이해서 크로스 슬라이드를 전체 교환하는 오버홀이 하루면 가능하다.

컴팩트해도 문제는 없나?
정밀도를 필요로 하는 원통형 연삭기는 성능과 안정성의 저하 없이 소형화되는 것이 중요하다. 이 장비는 안정성 향상을 위해 Granitan 소재의 머신 베드를 채용하고, 고정밀 롤러 베어링, 수랭식 모터 스핀들을 장착했다. 또한, 이 장비에는 유압 장치가 없다. 5.5 bar의 공압과 전기 장치만 사용해서 열 영향을 줄였다. 

컴팩트한 만큼 작업성을 저하하면 안 되는데 이를 위해 다단 도어를 적용했다. 1단은 빠른 수동 로딩 또는 간단한 점검을 위해 최소한으로만 열리게 했고, 전면부를 모두 열어주는 3단 도어는 유지보수 때 사용한다. S11은 작은 장비에는 배치하기 어려운 로터리 드레싱 유닛과 지름 500mm의 연삭 휠을 장착하여 대량 생산에 대응할 수 있다.

계속 진화하는 S11
S11의 수요가 높아짐에 따라 스투더는 계속 장비에 대한 업데이트를 진행하고 있다. 우선 소프트웨어 면에서 많은 변화가 이뤄졌다. 사용자들은 S11을 통해 스투더의 표준 연삭 사이클과 오프라인 프로그래밍을 위한 연삭 소프트웨어 StuderGRIND를 활용할 수 있다. StuderGRIND는 나사 연삭을 위한 StuderThread, 금형 연삭을 위한 StuderForm 등 다양한 모듈로 구성된다. 다운 타임과 에어 그라인딩을 줄여주는 SBS 다이내믹 밸런스 시스템 역시 특징 중 하나 다. 사용자들은 SBS 다이내믹 밸런스 시스템을 통해 연삭 시 소음 수준 등 다양한 프로세스를 감시할 수도 있다.

스투더 장비에 대해서 더 궁금하다면
DKSH 코리아 김영재 차장
youngjae.kim@dksh.com
010-5326-6215

About 이상준 기자

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