스테인리스강은 기계 가공 산업에서 널리 사용되며 식품 장비, 의료 기기, 자동차 부품, 화학 장비 및 정밀 기계에서 흔히 찾아볼 수 있습니다. 그러나 일반 탄소강에 비해 스테인리스강은 선삭 가공 시 훨씬 더 가공하기 어렵습니다. 많은 작업장에서 스테인리스강 가공은 공구 마모 가속화, 표면 조도 불량, 진동, 치수 불안정, 칩 제거 어려움 등의 문제로 이어집니다. 절삭 매개변수와 공구 선택이 적절하지 않으면 가공 경화 및 공구 파손 또한 쉽게 발생할 수 있습니다. 스테인리스강 선삭 가공 시 발생하는 일반적인 어려움을 이해하면 가공 효율과 공작물 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
스테인리스강은 왜 가공하기 어려울까요?
스테인리스강 가공의 난이도는 재료의 물리적 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 일반 강철과 비교했을 때, 스테인리스강은 가공 과정에서 더 많은 열을 발생시키고 절삭 저항이 높아 절삭 공구와 기계의 강성에 대한 요구 조건이 더 높습니다.
강력한 소재의 인성
스테인리스강은 인성이 매우 높아 절삭 작업 중 칩 파쇄가 어렵습니다. 칩은 길고 연속적인 가닥을 형성하여 공구와 공작물을 쉽게 감싸는 경향이 있습니다.
일반적인 효과는 다음과 같습니다.
- 칩 배출이 어렵습니다
- 공구 온도 상승
- 공작물 표면의 긁힘
- 가공 안정성 저하
이 문제는 심공 가공 및 세장형 축 선삭 작업 중에 더욱 두드러지게 나타납니다.
열전도도가 낮음
스테인리스강은 일반 탄소강보다 열전도율이 낮아 절삭 시 발생하는 열이 빠르게 발산되기 어렵습니다.
많은 양의 열이 다음 주변에 집중됩니다:
- 최첨단
- 절삭 접촉면
- 공작물 표면
이러한 상황은 공구 마모를 가속화하고 날끝 파손 위험을 증가시킵니다.
심각한 작업 경화
스테인리스강은 가공 과정에서 쉽게 경화됩니다. 절삭 공구가 공작물 표면에 반복적으로 마찰될 때, 재료의 경도가 점차 증가합니다.
가공 경화가 발생한 후에는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
- 절단 저항 증가
- 더 빠른 도구 마모
- 표면 조도 불량
- 차원 불안정성
절삭 깊이가 너무 얕으면 이 문제는 더욱 심각해집니다.
스테인리스강 선삭 가공 시 흔히 발생하는 문제점
실제 선삭 작업 중 스테인리스강은 여러 가지 전형적인 가공 문제를 야기하는 경우가 많습니다. 가공 조건을 적시에 조정하지 않으면 생산 효율이 크게 떨어질 수 있습니다.
빠른 도구 마모
스테인리스강 가공 시 절삭 온도가 높게 발생하며, 스테인리스강 자체도 접착력이 강합니다. 따라서 공구 수명은 일반적으로 일반 강철 가공 시보다 짧습니다.
일반적인 마모 조건은 다음과 같습니다.
- 빠른 측면 마모
- 최첨단 칩핑
- 갈퀴면의 크레이터 마모
- 코팅 벗겨짐
고속 가공 시에는 공구 마모가 훨씬 더 심해집니다.
빌드업 엣지 형성
스테인리스강 가공 시 재료가 절삭날에 쉽게 달라붙어 구성날을 형성합니다.
이러한 상황은 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다:
- 공작물 표면의 찢어짐
- 불안정한 치수
- 비정상적인 절단 소음
- 공구에 가해지는 절삭력이 고르지 않음
모서리 부분이 반복적으로 떨어져 나가면 공작물 표면에 흠집이 생길 수도 있습니다.
심각한 진동 문제
스테인리스강은 비교적 큰 절삭력을 발생시킵니다. 기계 강성이 부족하거나 공구 돌출부가 너무 길면 진동이 쉽게 발생할 수 있습니다.
진동 현상이 나타난 후에는 다음과 같은 일반적인 문제들이 발생합니다:
- 표면 파상도
- 가공 소음 증가
- 치수 정확도 저하
- 공구 수명 단축
이 문제는 특히 가느다란 축을 가공할 때 두드러지게 나타납니다.
스테인리스강 선삭 안정성을 향상시키는 방법
스테인리스강 가공은 어렵지만, 적절한 가공 조정을 통해 안정성과 가공 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.
적합한 공구 재료를 선택하십시오.
스테인리스강 가공에는 일반적으로 내열성이 뛰어난 인서트가 필요합니다.
일반적으로 사용되는 도구는 다음과 같습니다.
- 코팅된 초경 인서트
- 스테인리스강 전용으로 설계된 인서트
- 고강도 인서트 등급
인서트의 경사각은 절삭 저항을 줄이기 위해 더 날카롭게 설계되는 경우가 많습니다.
절단 매개변수 최적화
스테인리스강 가공 중에는 절삭 매개변수가 안정적으로 유지되어야 합니다.
기계 가공 작업에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.
- 절삭 속도 제어
- 절삭 깊이가 지나치게 얕지 않도록 하십시오.
- 연속 절단 유지
- 공회전 시 불필요한 마찰 감소
매개변수 값이 지나치게 높으면 공구 파손이 발생할 수 있고, 반대로 매개변수 값이 너무 낮으면 가공 경화가 증가할 수 있습니다.
냉각 및 칩 배출 개선
스테인리스강 가공에서 냉각수는 매우 중요합니다.
효과적인 냉각은 다음과 같은 이점을 가져올 수 있습니다:
- 공구 끝 온도 낮추기
- 건물 경계면 형성을 줄입니다
- 공구 수명 향상
- 표면 마감 품질 향상
동시에 칩 얽힘을 방지하기 위해 칩 배출은 원활하게 이루어져야 합니다.
스테인리스강 등급별 가공 차이점
스테인리스강의 등급에 따라 가공 성능에도 상당한 차이가 나타납니다. 실제 가공 시에는 재료 특성에 따라 공구와 매개변수를 조정해야 합니다.
오스테 나이트 계 스테인리스 강
304 및 316과 같은 오스테나이트계 스테인리스강이 가장 널리 사용됩니다.
가공 특성은 다음과 같습니다.
- 높은 인성
- 도구에 집착하는 경향이 강함
- 심각한 작업 경화
- 칩 배출이 어렵습니다
날카로운 절삭 공구와 안정적인 냉각 조건이 특히 중요합니다.
마르텐 사이트 스테인리스 강
마르텐사이트계 스테인리스강은 비교적 높은 경도를 가지고 있습니다.
일반적인 기계 가공 문제점은 다음과 같습니다.
- 빠른 도구 마모
- 높은 절삭 저항성
- 모서리 깨짐 위험 증가
일반적으로 내마모성이 더 뛰어난 절삭 공구가 필요합니다.
페라이트 계 스테인리스 강
페라이트계 스테인리스강은 일반적으로 가공성이 더 우수합니다.
오스테나이트 스테인리스강과 비교했을 때:
- 가공 경화가 더 가볍습니다.
- 절삭 저항이 더 낮습니다.
- 칩 제거가 더 쉽습니다.
하지만 고속 가공 중에도 공구 온도 제어는 여전히 중요합니다.
스테인리스강 선반 가공 시 흔히 저지르는 실수
많은 기계 가공 공장에서 스테인리스강을 일반 강철과 동일한 가공 매개변수로 가공하는데, 이로 인해 가공 문제가 악화되는 경우가 많습니다.
일반적인 실수는 다음과 같습니다.
- 절삭 깊이 설정이 너무 작습니다.
- 마모된 공구로 계속 가공 작업을 진행함
- 냉각수 공급 부족
- 장시간 연속 고속 절단
- 칩을 제때 제거하지 못함
일부 작업자는 공구 마모를 줄이기 위해 의도적으로 절삭 속도를 낮추지만, 지나치게 낮은 속도는 구성날 형성과 가공 경화를 증가시킬 수 있습니다. 스테인리스강 가공에는 반복적인 정지와 공작물 표면과의 과도한 마찰보다는 안정적이고 연속적인 절삭 조건이 필요합니다.
