MQL 분사 장치에서는 오일의 양, 토출량 및 공급 압력 등을 디지털 프로세스 체인에서 직접 조작할 수 있습니다. 이것이 기존의 금속 가공유와 비교되는 분명한 장점입니다.

효과적인 금속 가공유 공급

금속 가공유, MQL 그리고 극저온 가공기술은 복잡한 문제입니다. 가공 방법에 관계없이 금속가공 산업의 기본 목표는 높은 공정 안정성과 높은 생산성입니다. 경제적인 측면 외에도 생태학적 측면 또한 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 일이 잘 풀리면 에너지와 기타 자원을 절약할 수도 있습니다.

MQL을 포함하여 윤활 방법과 연관되어 있는 모든 금속 가공유에는 공통된 특성이 있습니다. 가공 영역으로 금속가공유를 지속적으로 목표 지점에 공급하는 것입니다. 금속 가공유는 공구의 절삭날에 정확하게 전달되어야 합니다. 이는 내부 공급을 통해 쉽게 달성할 수 있습니다.

MQL 프로세스 및 장점

MQL 프로세스는 오일과 공기 혼합물로 구성된 에어로졸을 생성합니다. 이 혼합물은 가공 중에 마찰을 줄이고 공구의 마모를 직접적으로 방지하는 보호막을 형성합니다. 절삭 공구의 냉각은 압축 공기, 젖은 표면 및 증발 엔탈피를 통한 강제 고속 절삭(HSC) 또는 고이송 절삭(HFC)과 같은 공정들은 성공적인 MQL가공을 위한 기본 전제 조건입니다. 이 경우 MQL에 최적화된 가공 프로세스에는 공구로 이전되는 총 열을 낮추기 위해 더 작고 일정한 랩 각이 필요합니다.

최근 몇 년 동안 MQL 장치, 공급 시스템 및 절삭 공구 자체 분야에서 상당한 발전이 있었습니다. 습식 가공에 비해 MQL은 더 적은 양의 유제가 공급되기 때문에 더 유연한 응용 분야입니다. 그러나 이러한 유제 감소로 인해 MQL 에어로졸을 필요한 곳에 지속적으로 공급하는 데 세심한 주의를 기울여야 합니다. 낮은 에너지 소비, 가공물 및 칩의 청결성, 우수한 재질 적합성은 또 다른 장점입니다.

MQL과 Industry 4.0

디지털 프로세스 체인에서 MQL과 최신 MQL 시스템의 통합은 기존의 금속 가공유 방식보다 더 쉽고 빠르게 실현될 수 있습니다. 농도, pH 값 등과 같은 항목의 정기적인 측정이 완전히 불 필요해집니다. MQL은 일반적으로 오일을 의미하므로 불순물, 입자 크기 등을 감지하는 데 거의 문제가 없습니다. MQL 가공 과정에서 공급된 오일과 압축 공기의 양이 최신 MQL 시스템에 기록됩니다(유량 및 압력). 이 데이터는 제품 및 디지털 프로세스 체인의 프로세스 데이터에 직접 연결될 수 있습니다. 따라서 원하는 시간에 절삭 공구부터 공작 기계, 이송, 속도 및 윤활유 공급에 이르는 모든 필수 프로세스 변수들을 모니터링할 수 있습니다.
압축 공기 소모량, 관련 전력 소모량 및 손실과 같은 고려 사항은 Dr. Ivan Iovkov(cf. Iovkov, 2016)에 따라 조정 및 예측할 수 있습니다. 노즐을 통해 분사되는 에어로졸의 품질 및 오일 분사의 측정은 더 복잡한 작업이지만 각 공구 상태에 대한 작업자의 주관적인 조정으로 해결할 수 있습니다.

아래의 높은 이송 속도를 가진 스테인리스강(Inox) 절삭가공 사례는 MQL 전략의 잠재력을 매우 잘 보여줍니다.

Blaser Swisslube 기술 센터에서 진행되는 성공적인 MQL 테스트

최근까지 1.4307재질의 밀링 공정은 주로 건식으로 가공되었습니다. 프로젝트의 목표는 MQL을 이용하여 본 공정을 최적화하고 부가가치를 만들어 내는 것이었습니다. 첫 번째 단계는 다양한 Fraisa 밀링 공구와 Blaser Swisslube에서 제조한 MQL 제품을 비교하는 것이었습니다. 그후에 최고의 공구와 최고의 MQL 오일을 사용하여 다양한 공정을 평가했습니다. 최적의 MQL 가공을 위해서는 전체 가공 프로세스에 대한 전반적인 이해가 반드시 필요합니다. 여기에는 MQL 시스템과 잘 준비되고 공급되는 에어로졸이 포함됩니다. 툴링은 MQL 공급에 맞추어 처음부터 설계되어야 합니다. 스프레이 능력이 좋은 일정하고 일관된 에어로졸(그림 1)이 공구의 공급 노즐을 통해 생성되는 경우에만 개선이 성공적으로 구현될 수 있습니다.

결과: 늘어난 공구 수명과 생산성 향상

테스트 진행중에 MQL 제품인 Vascomill MMS FA2는 인상적인 성능을 보였으며 공구 수명을 243% 늘리는 동시에 이송 속도와 절삭 속도를 높였습니다. 절삭 속도는 130m/min에서 390m/min으로 빨라졌습니다. 이를 통해 전체 생산성이 70% 이상 향상되었습니다. 또한 최적의 MQL 전략은 절삭날의 구성인선을 방지했습니다(그림 2).

그림 2: MQL 구성인선 방지

공구 수명 12배 증가

열이 칩을 통해 쉽게 발산될 수 있는 알루미늄 합금, 일반 강철 및 스테인리스강과 같은 재료는 MQL 가공에 매우 높은 잠재력을 제공합니다. 터보차저 생산 분야에서는 기존의 금속 가공유 및 건식 가공에 비해 공구 수명이 최대 12배 증가했습니다. 이는 깨지기 쉽고 단단한 인서트가 절삭유를 이용한 가공 중 온도 변화에 반응하기 때문입니다. 때문에 기존의 절삭유 가공에는 연성 인서트와 코팅이 요구되었습니다. 이것이 MQL 가공의 장점입니다. (그림 3)

그림 3: 공작물이 12개 또는 24개인 경우1.4837 low Ni재질의 MQL 과 습식 선반 작업

MQL을 이용한 티타늄 가공

티타늄 및 인코넬과 같이 가공하기 어려운 재질은 MQL 적용 분야의 주요 과제입니다. 티타늄의 나사선 rolling과 cutting 공정에서 뛰어난 공구 수명과 절삭 속도를 달성할 수 있습니다. 그러나 밀링 및 드릴링에서는 적절한 공구 및 가공 전략이 아직 완전히 마련되지 않았습니다. 이 영역에서 몇 가지 질문이 아직 남아 있습니다. 가공 공정에 대한 추가 연구와 심도 있는 이해 및 추가 개발이 필요합니다.

사례들:

Iovkov, Ivan (2016): MQL 및 시물레이션 기반 보상을 이용한 심공 드릴링 기술 분석. ISF TU-Dortmund