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제조 기업이 차세대 공구 솔루션을 선택해야 하는 이유 – 샌드빅 코로만트의 GC4415, GC4425

현대 정치 철학의 아버지인 마키아벨리(Machiavelli)는 “지속적인 성공을 원하는 사람은 시대에 따라 자신의 행동을 변화시켜야 한다”고 말했다. 우리는 COVID-19가 산업계에 지속적인 영향을 미치는 전례 없는 시대에 살고 있다. 금속 절삭 공구 분야의 글로벌 리더 샌드빅 코로만트의 제품 매니저 롤프 올로프손(Rolf Olofsson)이 왜 지금이 생산 현장에서 ISO P 강 선삭 가공의 과제를 해결하고 작업의 효율성과 생산성을 향상시키기 위해 차세대 공구 솔루션을 선택해야 하는 때인지 설명한다.

제조업체들이 생산 공정, 커뮤니케이션 방식, 기계나 공구의 선택 등 기존의 작업 방식에서 벗어날 경우 위험이 따른다. ‘고장 나지 않았으면 고치지 말라’는 옛 격언이 매혹적인 것도 당연하다. 새로운 공구나 디지털화된 공정이 제공하는 가치보다 더 많은 차질을 일으킬 수 있지 않을까?

그러나 대량 생산이든 배치 생산이든 제조업체들이 시대에 따라 변화해야 한다는 부담은 그 어느 때보다도 크다. 독일의 로펌 Pinsent Masons의 연구에 따르면 변화의 세 가지 주요 동인이 있다.

첫째, 100명의 독일 제조업체와 독일 학생을 대상으로 실시한 조사에 따르면 인공 지능(AI)이나 지능형 자동화 같은 와해성 인더스트리 4.0 기술이 ‘새로운 산업 혁명을 촉발’하고 있다. 둘째, 그린 아젠다로 인해 제조업체들이 저탄소 비즈니스 모델을 향해 더욱 빠르게 이동하고 있다. 셋째, Pinsent Masons에 따르면 ‘브렉시트나 현재의 COVID-19 같은 거시경제적 압력으로 인해 글로벌 공급망이 분열’될 것이다.

제조업체들은 어떻게 생산성 향상과 비용 감소라는 두 가지 주요 과제를 놓치지 않으면서 이 세 가지 장애물을 극복할 수 있을까? 또한 가장 일반적이고 복잡한 ISO P (강) 가공물 소재 중 하나를 가공하면서 이를 달성할 수 있을까? 정답은 이전 세대 공구가 고장 나지 않았지만 새로운 세대의 공구를 선택하는 데 있다.

올바른 공구와 솔루션
먼저 제조업체들이 수익성 있는 강 선삭 가공, 생산성 향상 및 비용 감소를 달성하는 두 가지 궁극적인 목표를 살펴보자. 제조업체들은 각자가 처한 상황에 따라 적절히 생산 비용을 낮춰야 한다. 상황은 대량 생산인지 배치 생산인지에 따라 달라지고, 제조업체들이 변덕스러운 저수요 또는 고수요 시나리오에 직면하고 있는 COVID-19의 시대에서는 더욱 예측하기 어려우며, 상황에 따라 적절히 대응해야 한다.

제조업체들은 가공 생산성을 극대화하는 방향으로 나아가야 하고, 샌드빅 코로만트의 조사에 따르면 이를 통해 전반적인 가공물당 비용을 15%까지 줄일 수 있다. 또한 기계 생산성을 높게 유지하려면 금속 제거율을 높여야 하고 폐기와 가공물 거부를 줄여 강 가공물 제조 시간을 단축해야 한다.

이 모든 것의 핵심은 제조업체의 공구 선택, 그 중에서도 특히 인서트의 선택이다. 이러한 이유로 샌드빅 코로만트는 가장 예측 가능하고 일관된 성능을 제공하는 강 선삭 인서트 재종의 선택을 권장한다.

샌드빅 코로만트는 기존의 GC4415와 GC4425에 두 가지 고성능 초경 인서트 재종을 추가했다.
샌드빅 코로만트는 기존의 GC4415와 GC4425에 두 가지 고성능 초경 인서트 재종을 추가했다.

모양 유지
샌드빅 코로만트는 기존의 GC4415와 GC4425에 두 가지 고성능 초경 인서트 재종을 추가했다. 인서트의 이름은 절삭 조건, 표면 조도, 절입 깊이, 가공 표면 또는 거친 표면, 연속 절삭 또는 단속 절삭 등의 다양한 가공 조건에 기인하는 다양한 절삭조건에 대한 요구사항을 나타내는 P15와 P25를 가리킨다.

샌드빅 코로만트의 두 가지 새로운 초경 인서트는 이러한 가공 조건을 충족한다. GC4425는 향상된 내마모성, 내열성 및 인성을 제공하고, GC4415는 더욱 향상된 성능과 내열성이 필요할 때 GC4425를 보완한다.

두 제품 모두에 2세대 Inveio® 코팅 기술이 적용되었다. Inveio가 특별한 이유는 현미경으로 관찰하면 확인할 수 있다. 소재의 표면이 일방향 결정 구조로 되어 있어 모든 결정이 절삭날을 향해 배열되기 때문에 강한 방어벽이 생성되어 상면 마모와 전면 마모에 대한 내마모성이 향상된다. 또한 열이 절삭 영역으로부터 더욱 빠르게 소실되어 절삭 중에 절삭날의 모양이 더 오래 유지된다.

그 결과 GC4415와 GC4425는 대량 생산과 배치 생산에서 더 많은 가공물을 생산할 수 있다. 각 인서트가 갑작스러운 파손을 방지하고 재작업과 폐기를 최소화해 공구 수명 연장에 기여한다.

한 번의 셋업으로 더 많은 가공물을 가공할 수 있는 새로운 인서트 재종은 현대의 생산에서 최대의 시간 낭비 요인으로 간주되는 빈번한 인서트 교환으로 인한 생산 중단과 작업이나 소재별로 적절한 인서트를 찾느라 보내는 시간을 최소화한다.

GC4425 인서트는 향상된 내마모성, 내열성 및 인성을 제공한다.
GC4425 인서트는 향상된 내마모성, 내열성 및 인성을 제공한다.

절삭유는 인서트 성능을 포함해 모든 측면에서 성능을 더욱 향상시키고 전반적인 생산 비용의 절감에서 중요한 역할을 수행한다. 하부 절삭유는 절삭 영역의 열을 제어해 공구 수명을 향상시키고 예측 가능한 가공을 보장한다. 그 결과 작업자가 절삭 속도나 이송을 높일 수 있어 생산성과 생산량을 극대화할 수 있다.

또한 미리 방향이 지정된 노즐을 통해 절삭 영역에 직접 분사되는 정밀 절삭유는 칩 컨트롤을 위한 효과적인 방법이다. 따라서 절삭유를 올바르게 적용하면 생산성이 극대화되고 공정 안정성이 개선되며 절삭 공구 성능과 가공물 품질이 향상된다. 이러한 사항은 모두 성공적인 가공을 위한 토대이다.

지금까지 공구 선택이나 절삭유 사용 같은 요인들이 명백한 가공상의 이점을 제공한다는 사실을 살펴보았다. 그렇다면 제조업체들이 강 선삭 가공에 새로운 가공법을 적용하면 무엇을 얻을 수 있을까?

샌드빅 코로만트의 전문가들은 스스로에게 이 질문을 던졌고, 그 결과로 탄생한 것이 빈번한 셋업 변경과 공구 교환이 필요한 대량 생산이나 가공물을 위해 개발된 PrimeTurningTM이라는 새로운 가공법이다.

선삭 가공이 병목 현상을 일으킬 경우 제조업체들은 생산되는 가공물 수가 제한되는 어려움에 처한다. 따라서 제조업체들은 현재 충분히 활용되지 않고 있는 최신 가공 기계의 생산성을 극대화하기 위해 선삭 공정을 재고할 필요가 있다. 

이 부분에서 모든 방향에서 선삭 가공이 가능한 PrimeTurning이 효과를 발휘할 수 있다. PrimeTurning을 적용하면 공정 안정성과 공구 수명의 저하 없이 생산성을 몇 배 더 향상시킬 수 있다. 이 선삭 가공법은 기존의 선삭 가공에 비해 훨씬 더 효율적이고 생산적인 것으로 나타났다.

긍정적인 변화
GC4415와 GC4425는 올해 초 시장에 출시된 이후 그 장점이 이미 입증되었다.

한 예로 일반 엔지니어링 분야에 속한 한 제조업체는 브리넬 경도가 220 HB인 AISI/SAE CMC 02.1 강 가공물을 가공하여 GC4415 인서트와 경쟁사의 인서트를 비교했다.

고객은 축 방향 외경 선삭 가공과 경황삭 가공을 수행했고, GC4415의 경우 300m/min(984ft/min)의 절삭 속도(vc)와 0.33mm/rev(0.013inch/rev)의 이송률(fn)에서 가공할 수 있었던 반면, 경쟁사의 인서트는 250m/min(820ft/min)의 vc와 0.25 mm/rev (0.009inch/rev)의 fn에서 가공할 수 있었다. 경쟁사의 인서트는 파손되기 전에 날당 200개를 가공한 반면, GC4415는 파손 징후가 나타나기 전에 이미 256개를 가공했다. 고객은 GC4415로 바꾸고 절삭 조건을 높인 결과 210%의 생산성 향상과 53%의 비용 절감을 달성할 수 있었다.

이 예가 보여주듯이 제조업체들은 ‘지속적인 성공을 원하는 사람은 시대에 따라 자신의 행동을 변화시켜야 한다’는 마키아벨리의 말을 입증할 수 있을 것이다.

About 이상준 기자

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

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