절삭 공구의 수명이 길수록 해당 공구의 비용은 줄어들고, 작업 효율은 높아집니다. 그렇다면 수명을 늘리는 가장 좋은 방법은 무엇일까요?
순수하게 언어적인 관점에서 볼 때, 절삭 공구의 '수명'이라는 용어는 다소 직관적이지 않게 느껴질 수 있습니다. 이는 공구가 쓸모없이 방치되어 있는 시간을 의미하는 것이 아니라, 정반대의 의미를 지닙니다. 수명이란 절삭 공구가 교체되어야 할 때까지 실제로 사용되어(즉, 실제로 칩을 제거하며) 작동하는 총 시간을 의미합니다. 따라서 공작물을 교체하는 데 소요되는 시간은 사용 수명에 포함되지 않습니다.
반면 공구를 교체하는 것은 여러 측면에서 비용을 발생시킵니다:
- 새 공구를 구입하여 장착해야 하고, 기존 공구는 재연마하거나 폐기해야 합니다.
- 기존 공구를 제거하고(나중에 재연마해야 할 경우) 새 공구를 장착하는 데는 작업 시간이 소요됩니다.
- 공구를 교체하는 동안 기계는 가동 중단되고 생산 공정이 멈춥니다. 즉, 교체 빈도가 높을수록 생산 손실도 그만큼 커집니다.
- 공구 재고 관리에 따른 보관 비용과 조달 비용도 증가합니다.
따라서 공구 수명이 길어지면 기계 가동 중단 시간이 줄어들어 전반적으로 더 효율적인 작업이 가능해지며, 결과적으로 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
공구를 재연마함으로써 공구 신규 구입을 피할 수 있습니다. 공구 절삭면을 재연마하면 절삭 공구의 수명이 상당히 연장되어 새로운 공구 구입 비용을 절감할 수 있습니다. 이때 »edgeControl« 측정기가 유용합니다. 이 장치는 절삭날의 가장 심한 마모 부위를 감지합니다. 이를 통해 실제로 필요한 범위 내에서만, 그것도 µm 단위의 정밀도로 공구를 재연마할 수 있습니다.
공구의 수명이 애초에 한정되어 있는 데에는 단순한 물리적 이유가 있습니다. 절삭 가공 과정에서 공구는 마모되며, 결국 공구를 구성하는 재료는 기계적인 부하를 받고 가열되기 때문입니다.
따라서 수명에 영향을 미치는 가장 중요한 요인들도 논리적으로 도출됩니다:
공구의 형상, 즉 공구의 구체적인 형태,
공구를 제작하는 데 사용된 재료,
가공의 구체적인 조건(특히 절삭 속도, 이송 속도 및 절삭 깊이),
공작물의 재질(공작물 또는 절삭재) 및
공구의 온도 또는 온도 변화.
이러한 요인들을 고려할 때, 예를 들어 더 낮은 절삭 속도, 정밀하게 계산된 절삭 깊이, 적절한 냉각제의 사용, 그리고 당연히 공작물에 적합한 고품질 소재로 제작된 공구의 사용은 공구 마모를 늦추기 때문에 공구 수명을 부분적으로 현저히 연장할 수 있음을 알 수 있습니다.
특정 조치를 실행함으로써 이 분야에서 뚜렷한 개선을 이룰 수 있습니다. 동시에, 이러한 조치들이 일상적인 사용 중에 얼마나 효과적인지 지속적으로 모니터링하는 것이 중요합니다. 이를 위해 공구 모니터링 및 관리 기술을 활용하는 것이 현명합니다.
공구의 마모는 다양한 방식으로 나타납니다. 기본적으로 절삭 공구의 마모에는 두 가지 형태가 있습니다. 바로 ‘자유면 마모’(이름에서 알 수 있듯이 공구의 자유면에서 발생하는 마모)와 ‘절삭면 마모’(절삭면에서 발생하는 마모)입니다.
마모 흔적의 폭과 홈 깊이는 공구를 교체하거나 재연마해야 하는지, 즉 공구의 수명이 다했는지 여부를 판단하는 기준으로 자주 사용됩니다("수명 기준").
자유면 마모와 홈 마모 외에도 다른 형태의 마모가 있습니다:
- 산화(즉, 공기 중 산소에 의한 공구 표면의 산화 현상으로, 특히 고온에서 발생할 수 있음),
- 공구 표면의 파손,
- 주로 변화하는 기계적 및 열적 부하로 인해 발생할 수 있는 균열 등이 있습니다.
특히 높은 온도나 급격한 온도 변화로 인한 공구 마모의 경우, 상황에 적합한 냉각제를 사용하는 것이 도움이 됩니다. 이는 정밀 공구의 수명을 크게 연장할 수 있습니다.
공구 마모가 심해질수록 당연히 공구의 절삭 성능은 저하되지만, 무엇보다도 날이 닳은 칼처럼 가공 대상 부품의 정밀도와 품질이 저하됩니다.
더 긴 수명, 더 많은 가동 시간
적절한 조치와 고품질 공구 선택을 통해 공구의 수명을 연장하면 많은 이점이 있습니다. 기계 가동 중지 시간을 줄이고, 생산 공정 시간을 최적화하며, 작업 효율을 높이고, 작업 품질이 저하되지 않는 한도 내에서 정밀 공구를 최대한 오래 사용할 수 있습니다.
결과적으로 중장기적으로 생산이 가능한 가동 시간이 크게 증가하므로 전반적인 생산성이 향상됩니다.