스테인리스강 CNC 가공: 가공 경화, 구성 모서리 및 치수 편차를 극복하는 방법

스테인리스강은 식품 가공, 의료 기기, 화학 장비, 밸브, 계측기 및 부속품 등 당사가 가공하는 거의 모든 산업 분야에서 사용됩니다. 304 및 316 등급은 가장 널리 사용되는 재질입니다. 부식에 강하고, 강력한 세척에도 견디며, 가혹한 환경에서도 잘 견딥니다. 다만, 탄소강처럼 정밀 가공이 가능하지는 않습니다.

스테인리스 스틸이 반격하는 이유

스테인리스강 가공에서 가장 중요한 세 가지 문제는 가공 경화, 구성 모서리 및 열입니다.

오스테나이트계 스테인리스강은 절삭 대신 공구가 마찰하는 부분에서 경화됩니다. 무딘 공구를 사용하거나 표면을 연마하는 정도의 가벼운 마무리 가공을 하면 표면에 경화된 막이 생깁니다. 그러면 다음 공구가 이 막을 뚫고 절삭해야 하므로 공구가 더 빨리 무뎌지고 표면이 더욱 경화됩니다. 이러한 악순환이 계속됩니다.

열전도율이 낮기 때문에 절삭열이 칩과 함께 빠져나가지 않고 공구 날에 집중됩니다. 그 결과, 스테인리스강이 절삭 날에 용접되고, 칩이 절단되는 대신 찢어지면서 표면 마감이 저하됩니다.

또한 칩 자체는 길고 가늘어서 공구와 부품에 감겨 가공 표면에 흠집을 내고 자동화를 어렵게 만듭니다.

네 번째이자 덜 알려진 문제는 치수 편차입니다. 스테인리스강은 공구 마모가 가속화되기 때문에, 공정을 제어하고 모니터링하지 않으면 가공 초기에 가공된 형상과 4시간 후에 가공된 동일한 형상이 다를 수 있습니다.

1. 속도보다 강성 우선

스테인리스강은 유연한 설정을 어렵게 만듭니다. 기계, 공작물 고정 장치 및 공구 홀더는 작업 조건에 따라 최대한 견고해야 합니다. 즉, 공구 돌출부를 최소화하고, 유압식 또는 수축식 홀더를 사용하며, 하중을 받아도 휘어지지 않는 고정 장치를 사용해야 합니다.

어떤 변형이든 채터링으로 이어지며, 스테인리스강에서 채터링은 가공 경화 및 모서리 파손을 빠르게 유발합니다.

2. 공구가 마찰되지 않도록 하십시오.

대부분의 스테인리스 문제 발생을 예방하는 규칙은 다음과 같습니다. 공구가 절삭력을 유지하고, 절삭 깊이를 가공 경화층 아래로 유지하십시오.

오스테나이트계 합금에는 너무 가벼운 마무리 가공을 피하십시오. 절삭보다는 연마에 그치는 너무 가벼운 가공은 표면을 단단하고 윤이 나게 만들어 후가공이 매우 어려워집니다. 포지티브 레이크 인서트와 날카롭게 연마된 엔드밀을 사용하고, 급격한 절삭 깊이 변화 없이 일정한 칩 부하를 유지하십시오.

3. 공구 형상을 선택할 때는 마모뿐 아니라 접착력도 고려해야 합니다.

• 선삭 가공: 스테인리스강 가공용으로 설계된 날카로운 모서리와 칩 브레이커가 있는 포지티브 레이크 인서트.
• 밀링: 진동을 줄이기 위해 가변 피치 엔드밀을 사용하고, 점착을 줄이기 위해 플루트를 연마합니다.
• 코팅: AlTiN 유형 코팅은 절삭날이 고온으로 작동하는 스테인리스강에서 그 값어치를 합니다.

4. 트로코이드형 및 박리형 분쇄법을 사용하십시오.

반경 방향 접촉이 바로 지렛대 역할을 합니다. 스테인리스강에 전체 폭의 슬롯을 가공하면 절삭날의 작은 부분에 엄청난 열이 집중됩니다. 트로코이드형 공구 경로는 작은 반경 방향 접촉과 더 큰 축 방향 절삭 깊이를 사용합니다. 따라서 공구가 접촉하는 시간이 줄어들고 열이 발산되어 공구 수명이 크게 향상됩니다. 화면에서는 생소하게 보일 수 있지만, 스테인리스강 가공에 능숙한 업체에서는 표준적인 가공 방식입니다.

5. 냉각수: 압력 및 방향

스테인리스강 칩은 파쇄하여 절삭면 밖으로 제거해야 합니다. 고압 냉각수는 가능하면 공구 내부로 직접 분사하여 칩을 제거하고 절삭날을 냉각하는 두 가지 역할을 모두 수행합니다. 깊은 구멍을 뚫을 때는 냉각수를 사용한 펙 사이클이 필수적입니다. 이는 칩이 구멍 내부에 용접되는 것을 방지하는 데 중요합니다.

6. 달리기 내내 허용 오차를 유지하세요

공구 마모는 시간이 지남에 따라 변하기 때문에 최종 검사뿐 아니라 생산 과정 중에도 중요한 형상을 지속적으로 모니터링해야 합니다. 공정 중 검사를 통해 치수 변동을 사전에 방지하고 불량품 발생을 막을 수 있습니다. 장기 생산의 경우, 고장 발생을 기다리는 대신 정해진 간격으로 공구 교체 및 인서트 회전을 계획하면 치수 변동을 최소화하고 공구 비용을 예측 가능하게 유지할 수 있습니다.

KGL은 스테인리스강을 어떻게 가공할까요?

저희 공장에서는 밸브, 계측기, 의료기기 및 산업 장비에 사용되는 304, 316 및 그 이상의 합금을 매주 가공합니다. 3축, 4축, 5축 밀링, CNC 선반 및 선반-밀링 복합기를 보유하고 있으며, 주요 형상에 대해 ±0.005mm에서 0.01mm의 정밀도를 유지합니다.

이 공정은 일정한 칩 부하, 견고한 공구 고정, 필요한 형상에 고압 냉각수 사용 등의 규칙을 중심으로 진행됩니다. 품질은 초도품 검사, 공정 중 검사, 최종 검사를 통해 검증되며, 복잡한 형상에 대한 CMM 검사도 포함됩니다.

스테인리스 부품에 가공이 잘 되지 않는 단단한 부분이 있거나, 생산 배치에 따라 치수가 달라지는 경우 도면과 3D 모델을 보내주십시오. 대부분의 경우 견적을 내기 전에 원인을 파악할 수 있습니다.

결론

스테인리스강 가공에는 기교보다는 규율이 중요합니다. 견고한 설치, 날카로운 공구, 끊임없는 노력, 그리고 절삭면에 제대로 도달하는 냉각수. 이 네 가지를 제대로 갖추면 304와 316 스테인리스강은 예측 가능한 소재가 됩니다. 예측 가능한 소재는 예측 가능한 결과물을 만들어냅니다.

FAQ

Q: 내 스테인리스 스틸 부품에 가공이 잘 안 되는 딱딱하고 반짝이는 부분이 생기는 이유는 무엇인가요?

A: 그것은 가공 경화 현상입니다. 어느 시점에서 절삭이 아닌 마찰이 발생했는데, 보통 무딘 공구나 연마 과정에서 그렇게 됩니다. 일단 표면 경화층이 형성되면 다음 절삭 시 그 경화층을 뚫고 지나가야 합니다. 해결책은 공정 개선에 있습니다. 날카로운 공구를 사용하고, 적절한 절삭 깊이를 확보하며, 공구가 표면에 오래 머무르거나 마찰되지 않도록 해야 합니다.

Q: 304 스테인리스강을 가공하는 가장 좋은 방법은 무엇일까요?

A: 대부분의 304 부품 가공 시에는 견고한 설정, 양의 경사각 공구, 일정한 칩 부하, 그리고 슬롯 및 포켓 가공에는 트로코이드 밀링을 적용하십시오. 고압 냉각수를 사용하여 칩을 제거하십시오. 절삭이 아닌 마찰을 유발하는 가벼운 마무리 가공은 피하십시오.

Q: 스테인리스강은 왜 알루미늄보다 가공 비용이 더 많이 드는가?

A: 절삭 속도가 느리고 공구 수명이 짧으며, 스테인리스강은 가공 과정 전반에 걸쳐 재료의 특성상 어려움이 더 큽니다. 또한, 칩 제어에 더욱 세심한 주의를 기울여야 하고 검사 횟수도 늘어납니다. 재료비도 더 비싸고, 부품 가공 시간도 더 오래 걸립니다.