스테인리스강 부품의 CNC 가공 시 어려운 점은 무엇인가요?

5. 1.      높은 열 강도 및 인성
   스테인리스강은 높은 열 강도와 인성으로 인해 고속 절삭이 어렵고, 이는 CNC 가공에 직접적인 영향을 미칩니다. 이는 스테인리스강 CNC 절삭의 주요 과제입니다. 오스테나이트계 및 마르텐사이트계 스테인리스강은 40번 탄소강과 유사한 높은 경도나 인장 강도를 나타내지는 않지만, 연신율, 단면 감소율, 충격 강도는 훨씬 높습니다. 예를 들어, 1Cr18Ni9Ti의 연신율은 40번 탄소강의 210%에 달합니다. 이러한 특성으로 인해 고속 절삭 시 칩 파쇄가 어려워집니다. CNC 절단절단 변형으로 인한 상당한 에너지 소비도 수반됩니다.

   2.      가공 경화 및 접착성
   스테인리스강은 가공 경화 및 칩 부착성이 강하고, 열전도율이 낮아 절삭 공정이 더욱 어려워집니다. 고속 CNC 선삭 가공 시 스테인리스강은 가공 경화가 발생하기 쉽습니다. 공구 끝단에 의한 공작물 압출은 절삭 영역에 변형을 일으켜 입내 슬립, 격자 왜곡 및 미세 구조 치밀화를 유발합니다. 이로 인해 절삭 경도가 2~3배 증가할 수 있으며, 경화층의 깊이는 수백 마이크로미터에 달할 수도 있습니다. 또한, 스테인리스강 칩의 강한 부착성과 낮은 열전도율은 공구 끝단과 절삭 날에 구성날(built-up edge) 형성을 촉진하여 가공 중 진동을 악화시키고 공구 마모를 가속화합니다.

   3.      나사 가공 문제
   일반적인 문제점으로는 나사산 표면 조도 불량과 심각한 공구 마모가 있습니다. 스테인리스강 CNC 나사 가공 시, 나사산 표면 조도 불량, 비늘 모양 패턴, 공구 파임 등의 문제가 흔히 발생합니다. 이러한 문제는 주로 나사 가공 공구 양쪽의 릴리프 각도가 지나치게 작아 나사산 표면과의 마찰이 증가하고 가공 품질이 저하되는 데 기인합니다. 또한, 공구 마모는 경사각과 릴리프 각도를 변화시켜 절삭력 증가, 진동 발생, 가공 표면 손상으로 이어지기 때문에 간과할 수 없는 문제입니다.

   4.      공구 및 공작기계 요소
   공작기계의 강성 부족과 정밀도 저하는 진동을 유발하여 가공 품질에 악영향을 미칩니다. 공작기계와 툴링 시스템의 강성 또한 매우 중요합니다. 나사 가공 공구의 불안정한 클램핑, 과도한 공구 돌출, 공구 홀더의 강성 부족, 공작기계 정밀도 저하 등의 문제는 진동을 유발하여 나사산 표면 품질을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 작업 중에는 공작기계, 공구, 공작물의 안정성을 확보하고, 공구 끝단의 높이를 정밀하게 조정하여 공구가 공작물에 닿는 것을 방지해야 합니다.

6. 

하지만 정밀 CNC 가공 스테인리스강은 여러 가지 유익한 특성을 균형 있게 갖추고 있지만, 몇 가지 어려움도 따릅니다. 특히 오스테나이트계 스테인리스강은 가공 과정에서 경화 현상이 발생하기 쉬운데, 이로 인해 경도가 증가할 수 있습니다. 스테인리스강 가공에 익숙하지 않은 작업자는 이러한 경화 현상으로 인해 공구 마모가 가속화되고 최종 제품의 품질이 저하될 수 있습니다.

또한 스테인리스강은 일반적으로 열전도율이 비교적 낮아 절삭 부위에 열이 축적됩니다. 적절한 냉각과 절삭 매개변수가 없으면 온도가 너무 높아져 스테인리스강이 민감해질 수 있습니다. 스테인리스강 부품의 용도에 따라 이는 입계 부식 및 응력 부식 균열과 같은 문제를 야기할 수 있습니다.

이러한 어려움에도 불구하고, 숙련된 기계공은 고품질 스테인리스강을 안정적으로 생산할 수 있습니다. CNC 부품 적절한 도구와 장비를 사용하고, 최적화된 가공 방식을 적용한다면 가능합니다.