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절삭유(쿨런트)의 종류와 선택 방법

한미공작기계 2022. 9. 8. 11:39

절삭유는 "불수용성"과 "수용성"으로 크게 나눌 수 있습니다.
수많은 종류가 시판되고 있어 가공의 내용에 맞추어 구분하는 것이 중요해집니다.

절삭유제의 종류:
절삭유제에는 그대로 사용하는 불수용성 절삭유제와 물로 희석하여 사용하는 수용성 절삭유제가 있습니다.
불수용성 절삭유제는 윤활 작용에 중점을 두고 광유에 다양한 윤활 첨가제를 첨가한 것입니다.
수용성 절삭유제는 물의 뛰어난 냉각성과 안전성에 주목하여 윤활 성분을 물로 희석할 수 있도록 합니다.

절삭유의 종류

불수용성 절삭유

불수용성 절삭유는 오일이 주성분인 절삭유입니다.
「윤활」의 효과가 높고, 높은 정밀도가 정해지는 절삭 가공 으로 사용됩니다.

원액 그대로 얇게 하지 않고 사용하기 때문에, 「스트레이트 오일」이라고도 불려 NC공작기계 나 워크의 녹을 막는 효과도 있습니다.

수용성에 비해 열화하기 어렵지만 인화 등의 위험이 있으므로 무인 운전에는 주의가 필요합니다.

불수용성 절삭유에는 2종류가 있습니다.

  • 활성형
  • 불활성형

<활성형>

난 가공재나 기어가공 등의 저속 가공에 사용됩니다.
가공 정밀도의 향상에 효과를 발휘합니다.

<불활성형>

경절삭이나, 부드러운 금속의 가공에 사용됩니다.
공구의 수명 향상에 효과를 발휘합니다.

수용성 절삭유(수용성 쿨런트)

수용성 절삭유는 물과 기름을 혼합한 절삭유입니다.
「냉각」의 효과가 높고, 머시닝센터 의 고속 가공으로 널리 사용되고 있습니다.

물로 희석하여 사용하기 때문에 인화의 위험성이 없고, 무인의 자동 운전에도 최적입니다만, 박테리아에 의한 열화가 있기 때문에, 빈번한 메인터넌스가 필요합니다.

수용성 절삭유제에는 3가지 종류가 있습니다.

  • 에멀전
  • 솔루볼
  • 솔루션

<에멀젼>

물·기름·계면활성제로 만들어진 수용성 절삭유입니다.
기름 입자가 크고 유백색 액체입니다.

범용성이 높기 때문에 머시닝센터 에서 많이 사용되고 있습니다.

<솔루블>

물·유·계면활성제·가용성 물질로 만들어진, 수용성의 절삭유입니다.
오일 입자가 작고 반투명 액체입니다.

냉각성과 침투성이 우수합니다.

<솔루션>

물·가용성 물질로 만들어진, 수용성의 절삭유입니다.
오일 입자가 매우 작고 녹색 액체가 많습니다.

냉각성과 내구성이 우수합니다.

절삭유를 선택하는 방법

절삭유의 일반적인 특징을 정리했습니다.
(성능은 각각의 메이커에 의해 됩니다)

<분류표>윤활성(고정밀 가공에 최적)냉각성(고속 가공에 최적)방청성작업성(안전성 및 환경성)
  불수용성 절삭유 수용성 절삭유
에멀젼 솔루블 솔루션

절삭유(쿨런트)의 공급방법

절삭유의 효과를 최대한 끌어내기 위해서는 확실한 공급이 가해지지 않습니다.
가공중의 공구와 워크에 절삭유를 머무르기 위해 다양한 궁리가 되고 있습니다.

절삭유의 「외부 급유 방식」

"쿨런트 호스"를 사용하여 절삭유를 가공점에 적용하는 방법입니다.
가장 일반적인 방법으로 유연한 냉각수 호스를 사용하면 절삭유가 걸리는 위치를 수동으로 조정할 수 있습니다.

(NC제어[M코드]를 사용하여 노즐 각도를 조정할 수 있는 시스템 등도 시판되고 있습니다)

테이블 전체에 절삭유를 걸어 절분을 떨어뜨리는 「샤워크런트 방식」도 있습니다.

절삭유의 급유에는 0.5Mpa 정도의 저압 펌프가 사용됩니다.

절삭유의 「내부 급유 방식」

주축이나 공구 내부에서 절삭유를 가하는 방법입니다.

쿨런트 호스에 비해 고압으로 보다 정확하게 절삭유를 분사할 수 있습니다.
절삭유의 머무르기 어려운 깊은 구멍 가공이나, 절분을 확실히 씻어내는데 사용됩니다.

전용 주축과 툴링 (오일 홀 홀더 등)이 필요하므로 비용이 듭니다.
또한 ATC 에서는 공구 안에 남은 절삭유를 빨아들여야 하므로 공구 교환 시간이 길어집니다.

공구의 선단으로부터 절삭유를 분사하는 「센터 스루」와, 주축의 주변으로부터 절삭유를 분사하는 「사이드 스루」가 있습니다.

센터 스루 방식

전용 오일 홀 드릴 엔드밀 을 사용하여 절삭유를 고압으로 분사합니다.
절삭유를 가공점의 중심에 확실히 둡니다.

통상의 공구에 비해 심이 중공이기 때문에, 강성이 떨어지므로 주의가 필요합니다.

절삭유의 급유에는 1.5Mpa 정도의 중압 펌프가 사용됩니다.

사이드 스루 방식

주축 주변의 구멍에서 절삭유를 고압으로 분사합니다.

절삭점으로부터 멀어지기 때문에 냉각 효과는 떨어집니다만, 센터 스루 방식에 비해 고압으로, 절분을 확실히 씻어낼 수 있습니다.

절삭유의 급유에는 15Mpa 정도의 고압 펌프가 사용됩니다.

절삭유(쿨런트)에서 사용되는 첨가제에 대해서

절삭유에는 기능과 품질 향상을 위해 많은 첨가제가 포함되어 있습니다.
자주 사용되는 첨가물에 대해 간단히 소개합니다.

유성제극압 첨가제산화 방지제녹방지・부식 방지제소포제
공구와 워크 사이에 피막을 만들어 마모·마찰을 저감합니다
공구와 워크와의 사이에 피막을 만들어 마모·마찰을 저감해, 한층 더 굽힘을 방지합니다
절삭유의 산화·부패를 저감해, 성능을 장시간 유지시키는 효과가 있습니다
금속의 표면에 피막을 형성해, 공작 기계 본체나 가공 워크의 녹·부식의 발생을 억제합니다
가공중의 미스트(안개)나 거품의 발생을 억제해, 절삭유의 윤활이나 작업성을 향상시킵니다

절삭유를 사용하지 않는 「드라이 가공」 「세미 드라이 가공 MQL」이란?

최근에는 에너지 절약과 환경을 배려한 "건조 가공"과 "세미 드라이 가공"이 증가하고 있습니다.

건식 가공

절삭유를 전혀 사용하지 않는 가공을 「드라이 가공」이라고 하며, 절삭유의 메인터넌스나 폐유의 처리가 불필요하고, 발열이나 절삭성에 문제가 없는 경우에 사용됩니다.

냉각수 호스와 기름 구멍이 있는 드릴 의 구멍을 응용하여 냉풍을 보내는 방법도 있습니다.

강화 플라스틱 등의 가공에서는 분진이 흩어지기 때문에, 집진(슈진) 시스템이 걸릴 수 없습니다.

세미 드라이 가공(MQL)

절삭유를 안개(미스트)로 하고, 소량의 쿨런트로 가공을 하는 방법입니다.
MQL (Minimal Quantity Lubrication)이라고도합니다.

미스트화한 절삭유를 외부급유나 내부급유로 분사함으로써 적은 절삭유를 효율적으로 공급.
쿨런트의 탱크나 펌프가 소형이 되기 때문에, 에너지 절약·공간 절약이 됩니다.

미스트가 인체에 필요하지 않도록 미스트 컬렉터(흡진 장치)의 설치가 걸리지 않습니다.

「절분」의 처리와 주변 장치에 대해서

절삭유로 씻어낸 절분은 「칩 컨베이어」로 기외로 반출되어 「절분 처리 장치」로 처리됩니다.
또한 절분과 분리된 절삭유는 "여과"되어 재사용됩니다.

여기서는머시닝센터 에서의 구성을 바탕으로 절삭유와 절분의 처리에 대해 설명합니다.

칩 컨베이어 및 절분 처리 장치

「칩 컨베이어」는 테이블의 옆에 흘려진 절분을, 기외로 반출하기 위한 장치입니다.
테이블이나 기계의 구석에 쌓인 절분은 가공 불량의 원인이 되므로, 즉시 배출할 필요가 있습니다.

절분의 크기는 가공 워크의 재질에 따라 흩어져 있기 때문에 다양한 반출 방법이 있습니다.

컨베이어로 반출된 절분은, 파쇄기나 압축기 등의 「절분 처리 장치」로 세세하게 분쇄되어 압축되어, 회수 업자에게 인출됩니다.

압축된 절분은 절삭유를 완전히 분리할 수 없기 때문에 중량이 있어 부패 등에도 주의가 필요합니다.

힌지 플레이트 방식

캐터필라식의 만능형 벨트 컨베이어입니다.
다양한 절분에 대응할 수 있습니다.주물이나 연삭 쓰레기등의 세세한 절분은, 벨트의 스키마에 들어가 버리기 때문에 적합하지 않습니다.

스크레이퍼 방식

판 모양의 스크레이퍼로 절분을 긁어 올리면서 반송하는 벨트 컨베이어입니다.
주물 이나 연삭 쓰레기 등의 미세한 절삭에 적합합니다.

스크류 방식

나선형 스크류를 돌리면서 반송하는 직선형 컨베이어입니다.
절분을 기내에서 기외로 반출하는 데 사용됩니다.

푸시바 방식

좌우의 돌기로 절분을 밀어내면서 반송하는, 직선상의 컨베이어입니다.
절분을 기내에서 기외로 반출하는 데 사용됩니다.

냉각수 탱크

절삭유를 모아 두기 위한 탱크입니다.
슬러지라고 불리는 침전물이 바닥에 모이기 때문에 「오일 세퍼레이터」나, 자석으로 절분을 흡착시키는 「마그넷 세퍼레이터」등의 장치에 의해 여과됩니다.

슬러지는 절분의 쓰레기나 금속편의 모임으로, 절삭유에 섞으면 워크에 상처를 붙여 버리기 때문에, 확실한 분리·제거가 걸리지 않습니다.

또 쿨런트의 부패를 막기 위해, 「오일 스키머」등에 의한 부상유(혼입한 작동유 등)의 회수도 걸리지 않습니다.

냉각수 냉각기

절삭유의 온도를 관리하고 일정한 온도로 유지하기 위한 장치입니다.

머시닝센터의 장시간 가동에는 절삭유의 온도 관리가 필요하지 않습니다.
절삭유에 의한 기계의 열 변위나 냉각력의 저하를 방지하고 가공 정밀도를 안정시킵니다.

미스트 수집가

미스트(안개) 형상의 절삭유를 흡인하기 위한 장치입니다.
정전기나 흡입 필터에 의해 공기 중의 절삭유를 흡인하여 회수합니다.

미스트를 방치해 버리면, 건강 피해나 바닥의 끈적임에 의한 슬립 사고, NC공작기계 의 트러블의 원인이 되기 때문에, 매우 위험합니다.

이 기사의 편집자 프로필

 

카이모토 (KAI Satoshi)

1979년 고베 출생
타마 미술대학 수료 후 공작기계 주변기기 메이커의 판매촉진부문
15년 이상에 걸쳐 공작기계업계·FA업계의 웹마케팅에 종사하는
메이커에서는 각종 기술전문지에 기고문