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[연재] 공구 전문가로 부터 듣는다. 알루미늄 가공 동향 ③ – 자동차 부품을 위한 알루미늄 공구

향후 알루미늄 가공공구 시장은 연간 4.5~6%의 성장률을 기록하며 시장규모가 점차 확대될 것으로 전망된다. 자동차와 항공 산업을 중심으로 알루미늄 사용량이 크게 늘어나면서 해당 공구시장 역시 크게 확대될 것으로 예상되기 때문이다.
자동차산업에서는 CO2 배출 감축 규제로 인해 경량소재 사용이 확대되는 가운데 전기 자동차가 확산되면서 e-하우징과 커버, 스크롤, 배터리 트레이 등의 부품에서 새로운 알루미늄 수요가 발생하고, 항공산업에서는 2038년까지 항공기 25,000대가 새로 추가되고 노후화된 항공기 14,210대가 교체되면서 알루미늄 사용량은 크게 증가할 것으로 보인다.
발터는 이런 시장 변화에 발맞춰 자동차와 항공 분야의 알루미늄 소재 부품들을 최적으로 가공할 수 있는 공구와 솔루션을 개발하고 기술지원 역량을 갖춰 해당시장을 지원에 나선다.
지난 10월호 부터 계속되는 연재 기사를 통해 자동차와 항공 산업을 중심으로 알루미늄 가공 시장동향과 함께 발터가 개발, 공급 중인 알루미늄 가공 공구와 솔루션을 소개하고 있다.

전기자동차에서 알루미늄이 사용되는 대표적인 부품으로는 휠 캐리어, 스티어링 너클 부품, 서브 프레임 등의 섀시부품과 다양한 크기의 하우징과 커버, 펌프 압력을 만드는 스크롤을 들 수 있다. 이런 부품들을 가공하는 데는 보링 공구(파인 보링, 리밍, 황삭), 드릴, PCD 공구, 태핑, 포밍 툴, 솔리드 카바이드 엔드밀 등이 사용된다. 발터가 자동차산업을 타깃으로 생산 공급 중인 대표적인 알루미늄 가공용 공구에 대해 살펴본다. 

◼︎ DC 165/DC 165 스페셜 드릴
DC 165 및 DC 166 초경 드릴은 스페셜 제품으로 Walter Xpress를 통해 공급된다. DC 165 드릴은 스트레이트 플루트, DC 166 드릴은 헬리컬 플루트로, 두 제품 모두 플루트를 광택 처리해 칩 배출이 원활한 것이 특징이다. 논코팅 또는 NHC 코팅 적용으로 절삭조건과 공구수명을 한층 더 개선할 수 있으며, 3단까지 스텝 가공이 가능하다. 

 DC 165 초경 드릴
DC 165 초경 드릴
DC 166 초경 드릴
DC 166 초경 드릴

두 제품 모두 포인트 각 120~140° 또는 Form E 타입이며 여유각에 광택 처리가 되어 있으나, DC166 드릴은 포인트 각에 새롭게 설계된 포인트가 적용됐다는 점이 다르다. 날장길이는 8×Dc까지 가능하고 직경범위는 3mm~20mm이며, 생크 규격은 DIN6535 HA 생크 또는 DIN 69090 생크이다. 내부 쿨런트 제품으로 에멀션 절삭유의 적용도 가능하다. 

DC166 드릴은 특히 딥 홀 가공으로 추천되며 직경 4mm~20mm, 드릴깊이 30×D까지 가능하다. 주조와 단조 알루미늄 소재용으로 자동차, 일반기계 산업, 대량 양산부품에 이상적이다. 

 08_DC166_실린더헤드사례
08_DC166_실린더헤드사례

◼︎ WDN10, WNN10 재종
발터는 알루미늄 가공용으로 WDN10, WNN10, WK1 인서트 재종을 공급하고 있다. WDN10은 높은 내마모성과 낮은 인성 영역, WNN10은 중간 영역, WK1은 낮은 내마모성과 높은 인성 영역에 적용된다. 

WDN10은 PCD-ISO 표준 인서트로 공차는 G급이고 절삭날은 F버전으로 6~8㎛의 날카로운 형상으로 되어 있다. PCD 모재는 다결정 다이아몬드 중간 사이즈(10㎛) 입자와 범용 ISO N과 ISO O(열경화수지) 소재를 적용했으며, 0° 레이크각, 7~10° 레이크각, 칩 브레이커, 코너 전체 팁 처리로 폭넓은 애플리케이션에 적용할 수 있다. 

WNN10은 새로운 HIPMS 코팅으로 매우 부드러운 표면을 실현했으며, HIPMS PVD 고경질 층을 통해 인상적인 경도를 달성했을 뿐 아니라 기계적 물성을 크게 향상시켰다는 특징이 있다. 코팅층간 접착력이 뛰어나 코팅층의 박리를 방지하며 일정마모 패턴을 보여준다. 전주면 연마로 날카로운 날을 보유하고 있고, 특히 표면 거칠기가 개선되어 구성인선 발생을 방지하므로 긴 공구수명을 보장한다. 

FN2 형상은 정삭용 포지티브 인서트로 절삭부하가 낮고 진동발생이 쉬운 길고 작은 소구경의 샤프트 가공에 추천되며, MN2 형상은 중삭용으로 스틸과 스테인리스 고정밀 정삭에 적용된다. 

알루미늄합금, 구리합금, 마그네슘합금의 정삭과 황삭에 추천되며, 스틸, 스테인리스, 내열합금강 소재 소형제품의 정밀 정삭, 열경화수지의 정삭과 황삭에도 사용 가능하다.

WNN10 재종
WNN10 재종

알루미늄 외에 티타늄합금의 그루빙에도 적용되어 뛰어난 가공성능을 발휘하는 GX PCD 그루빙 인서트는 직선형과 라운드형이 공급된다. 직선형은 F1 칩 브레이커로 매우 우수한 칩 형성하고, 라운드형은 MI 칩 브레이커로 카피 형상이나 백 터닝 작용 시 유용하다. 특히 라운드형의 경우 230° 폭 가공, 백 그루빙이 가능하다. 레이저로 형성한 칩 브레이커 형상으로 그루빙 작업 시 안정성이 크게 향상된다. 

 GX PCD 그루빙 인서트

GX PCD 그루빙 인서트

◼︎ PCD 공구
표준 PCD 공구는 최상의 정밀 블레이징과 레이저 형성 절삭날을 보유해 높은 생산성과 공구수명을 보장하며 리컨디셔닝이 가능하다. SC 실린더 생크 Z2 직경 Ø20mm까지, ScrewFit 어댑터 Z4 직경 Ø40mm까지, Z5/Z6의 쉘 밀링 직경 Ø80mm까지 표준공구로 공급되며 모두 내부 쿨런트가 공급된다.

 

 PCD 표준 공구
PCD 표준 공구

스페셜 PCD 공구로는 강 소재 커터, 초경 바디 커터, 일체형 모노블록, 복잡한 형상을 조합한 스텝 공구 등이 공급되며, 어댑션에 따라 공구길이 444mm까지 제작이 가능하다. 최대 커터 직경은 Dc Ø300mm까지, 초경바디는 Ø25mm까지 가능하다. 

PCD Special 공구
PCD Special 공구

MQL이나 에멀션의 사용이 가능하도록 설계할 수 있으며 최신 레이저 기술을 통해 정밀한 절삭날과 칩 브레이커로 칩 문제를 개선할 수 있다. 특히 PCD 칩 분리 형상, PCD 칩 포머, PCD 칩 브레이커로 문제가 많은 애플리케이션에 대응이 가능하다. 예를 들어 Xtra.tec 포인트 드릴 인서트와 긴 PCD 커터 날(46mm)올 결합한 PCD 복합공구의 경우 칩 브레이킹으로 칩 컨트롤을 개선하므로 알루미늄 단조 합금처럼 롱 칩이 형성되는 소재에 적합하다. 

PCD 칩 분리 형상은 폭이 넓은 절삭날에 주로 사용한다. 칩을 좁은 폭으로 분리해해 주므로 스폿 페이싱 작업이나 매우 긴 축 작업 시 유리하다. PCD 칩 포머는 일정한 실리콘이 함유된 합금에 적용하며 롱 칩을 짧게 분절한다. 부드러운 절삭작용과 낮은 절삭부하를 실현한다. 

◼︎ BLAXX F5055 슬리팅 커터
최적화된 톱 클램프 방식으로 인서트가 안정적으로 고정되고, 가공부하가 인서트 시트 방향으로 전달되도록 설계해 공정안전성이 뛰어나며, 반경 및 축 방향 런아웃 정밀도가 우수하다. 또한 포지티브한 셀프 로킹 인서트 클램핑을 적용해 사용자 편의성을 높였을 뿐 아니라 범용 시스템 인서트 적용으로 슬리팅 커터와 그루빙 홀더에 동일한 인서트를 사용할 수 있어 경제적이다. 

새로운 SK8 형상의 칩 브레이커를 적용해 칩 배출이 원활하며 날카로운 절삭날 형상으로 낮은 절삭부하를 실현한다. 논코팅 재종인 WK1이 사용되며 알루미늄의 절단 및 슬롯 작업에 이상적이다.

BLAXX F5055 슬리팅 커터
BLAXX F5055 슬리팅 커터

자동차를 생산 또는 조립하는 OEM 또는 Tier 1 그룹은 생산성 향상이 무엇보다 중요하기 때문에 복합가공장비에 사용되는 복합공구와 공구관리에 대한 수요가 높은 반면, 자동차부품을 직접 생산하는 Tier 2 및 Tier 3 그룹은 표준공구의 변경 가능 여부 즉, 스페셜 공구의 공급과 가공공정과 애플리케이션에 대한 지원, 전체 가공공정에서 대해 하나의 서플라이어를 요구하기 때문에 앞으로 이런 요건을 모두 충족시키는 공구 제조기업이 선호될 것으로 보인다. 

발터는 고객의 가공공정에 맞춰 최적의 가공 솔루션과 기술을 지원하고 Walter Xpress를 통해 범용공구는 물론 스페셜공구까지 1~3주 내에 빠르게 공급하고 있을 뿐 아니라, 인더스트리 4.0 기술을 활용해 가공계획 수립부터 공구 관리 전 과정에 대한 지원이 가능하므로, 이런 요구에 얼마든지 대응이 가능하다. Walter Xpress에 대해서는 다음 호에서 더 언급하기로 한다. 

한국발터 마케팅팀 강희성 부장
한국발터 마케팅팀 강희성 부장

다음 연재 안내: 다음 호에서는 ‘항공 부품에서 알루미늄의 수요, 그리고 항공 산업에 특화된 공구’에 대해 알아봅니다.

[연재] 공구 전문가로 부터 듣는다. 알루미늄 가공 동향 관련 기사 

[알루미늄 가공동향] ① 우리가 알루미늄에 주목하는 이유

[알루미늄 가공동향] ② 급변하는 자동차 시장과 알루미늄 가공

[알루미늄 가공동향] ③ 자동차 부품을 위한 알루미늄 공구

[알루미늄 가공동향] ④  늘어나는 항공 분야 알루미늄 가공 수요에 대응하는 법

About 이상준 기자

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