2. 목목
차차
1) MQL 특징
2) MQL 가공이 란 ?
3) MIST 반송 기술
4) 절삭가공에서 절삭유 문제
5) MQL 로 생산성을 향상 시킨 케
이스
6) 후 공정을 생각
7) 개선 사례
3. 1. MQL 의 특징
1) 절삭유 사용량의 대폭적 삭감
● 가공부에 대한 공급량은 수천분의 1 에서 수만분의 1
● 절삭유제의 총 사용량을 1/20∼1/50 으로 삭감
2) 폐기물 처리
● CHIP 의 리싸이클성 향상
● 소재 세척공정 간략화
3) 절삭유 순환계의 간소화 · 소형화
● 소비전력 대폭 삭감
● 공작기계 소형화
● 절삭유제 관리 경감
4) 가공성능 향상
● 공구 과냉각 방지로 공수 수명 연장
● 구멍가공 등에서 칩 배출성 향상
MQL 의 利点
4. MQL 의 특징
1) 냉각이 불충분
● 에어에 의한 어느 정도의 냉각 효과는 있으나 , 액체 만큼의
냉각은 기대할 수 없음
2) CHIP 처리
● 공작기계 내부로부터 CHIP 을 배출시키는 액체가 없음
3) MIST 발생
● 가공 時 MIST 가 발생하여 , MIST COLLECTOR 를 사용할 필요가
있음
MQL 의 問題點
5.
6. 2. MQL 가공이란
?
극미량의 를油劑 搬送 AIR 에 의해 에加工点
분사시켜 을 도와주는 절삭유 공급 방법加工
MQL 가공의 유제공급량 = 數∼수십 ㎖ /h 정
도
( 종래 급유는 5ℓ/min 이상 = 300ℓ/h 이상 )
▶ 절삭유 사용량을 비약적으로 절감이 가능
▶ 전력 소비 절감
▶ 작업환경 개선
등의 기대가 가능한 환경을 배려한 절삭방법
7. 2-1) 절삭유의 역할
절삭유를 사용하지 않는 건식 가공은 환경과 비용 측면에서
매우 이상적이다 .
그러나 , 절삭유 효과 없이 고품위 및 고효율을 달성하는 것
은
매우 어렵다
절삭유를 사용하지 않는 건식 가공은 환경과 비용 측면에서
매우 이상적이다 .
그러나 , 절삭유 효과 없이 고품위 및 고효율을 달성하는 것
은
매우 어렵다
8. 被削材別 使用 油種 - 일본 절삭유 기술 연구회 (1993)
DRY 불 수용성 수용성
선반
鋼 24% 18% 58%
鑄物 42% 4% 54%
알루미늄 10% 20% 70%
MCT
鋼 5% 36% 59%
鑄物 23% 14% 63%
알루미늄 3% 17% 80%
주물은 DRY 가공이 쉽고 , 알루미늄은 절삭유 효과가 크다 .
이와 같이 피삭재에 따라 절삭유의 효과가 다르다 . 또한 가공 내용
별로는
경험적으로 단속 절삭인 밀링 , 엔드밀 계의 공구는 DRY 화가 쉽고 ,
구멍 가공을 하는 드릴 , TAP, 리머는 절삭유 효과가 크다고 할 수
있다 .
선반가공은 중간 정도이나 , 공구 날끝이 항상 소재 안에 있다는 점
에서
연속가공 시간이 길면 냉각의 필요성이 크다고 할 수 있다 .
9. 2-2) MQL 가공방법
Minimal(Minimum) Quantity Lubrication
( 최소량의 오일을 사용하는 가공 방법 )
MQL 가공은 약 3∼25 ㎖ /h 의 절삭유를 공급하는 방식이다 .
절삭유를 압축공기와 함께 미스트화 시켜서 절삭점에 공급한다 .대체 절삭유
■ 윤활 : 최소의 필요한 양으로 윤활 . 발열 억제
■ 냉각 : AIR BLOW 에 의한 냉각 효과
■ 칩 제거 : AIR BLOW + TOOL SHAPE
다른 특징
■ 환경 보호 〓 > 폐액 및 오일을 최소화 시킴으로 환경오염
방지
■ 원가 절감 〓 > 절삭유제 사용 감소 .
농도관리 비용 과 폐액의 폐기가 불필요
■ 청결 〓 > 매우 작은 양의 절삭유는 누유에 의한 공장
오염을
제거
10. 2-3) 절삭유 배제 배경
유해 물질의 생성
절삭유는 염소 화합물과 같은 유해물질이 포함되어
있음
산업 폐기물 증가
오염된 슬러지로 폐기
● 환경 문제
절삭유 폐기 문
제
● 제조 비용 절삭유와 관련된 비용
절삭유 처리 비용 작업비용의 7∼17% 점유한다는 보고
서
( 공구비 : 2∼4%)
처리 비용은 환경문제로 증가
에너지 소비 고압 혹은 저압 절삭유 펌프의 전기 소
비는
( 폐액 처리 + 유실된 절
삭유 )
11. 2-4) 절삭유 배제 배경①
( 에너지 절감 )
전통 절삭유 시스템에서는 많은 양의
절삭유가 사용된다 .
절삭유의 75 % 는 공기 중에 증발한
다
약 30% 의 전기가 가공라인의 절삭
유
펌프에 소비된다 .
12. 2-5) 절삭유 배제 배경②
( 폐액 처리비용 절감 )
가공라인에서 발생되는 폐기물 :
슬래그 , 슬러지 , 폐공구 및 폐액
슬래그 , 슬러지 및 폐공구는 재생될
수
있으나 , 폐액은 태워야 한다
폐액의 처리 총 폐기물 처리 비용의
40% 차지
13.
14. 3. MIST 반송 기술
가공 공구 외부의 노즐로 미스트를 공급하는 「외부 노즐 식」과 공구
내부의 노즐을 통한 「내부 급유」 방식이 있다 .
- 노즐에 의한 미스트 급유의 원리는 분무기와 같으며 , 방식은
크게 나누어
① 벤츄리의 원리로 부압을 이용하여 액체를 빨아 분무하는 방법
② 탱크에 공기를 가압 , 토출된 유제와 공기를 혼합하여 살포하는 방법
③ 펌프 ( 가변 펌프 또는 정량 실린더 ) 를 사용하여 일정량의 유제를
노즐에 주입 노즐에서 안개화 시키는 방법
17. 4. 절삭가공에서 절삭유 문제
금속 가공 공장의 환경 문제
① 에너지 절약
② 화학 물질의 관리 · 절감
③ 폐기물 감소
④ 작업 환경의 개선
매우 중요
▶ 에너지 절약
절삭유 양의 적정화 및 절삭유 모터의 에너지 절약
▶ 폐기물 삭감
절삭유의 수명 연장
18. 5. MQL 로 생산성을 향상시킨 케이스
MQL 가공으로
① 생산성과 환경을 동시에 개선하는 경우
② 생산성은 종래와 같지만 환경에 장점이 있는 경우
③ 환경 장점은 있지만 생산성이 떨어지는 경우
- 1990 년대 MQL 가공의 효과를 최초로 채용한 곳은 건축 자재 업계
: 알루미늄 건축자재는 절삭유가 없으면 가공 할 수 없지만 , 미관을
중시하기 때문에 기름을 사용하지 않고 가공을 했다 . 따라서 MQL
가공과 수요가 일치했습니다 . 동시에 성능이 높은 식물성 유제를
사용하여 절단용 톱날 수명을 비약적으로 향상
-1990 년대 후반 머시닝 센터의 고속화에 따라 금형 가공법이 바뀜
: 고속 · 저 절입 절삭법에 의해 열 발생을 억제해 고정밀 금형을
만들게 됨 . 이 방법에 대한 미스트 절삭 효과가 인정되어 많은
금형 제조 공장에서 채용
19. - 2000 년대 들어 가늘고 깊은구멍 가공용 초경 드릴이 개발됨
: Φ4-8mm 깊이가 지름의 20 배 이상 드릴에서는 GUN DRILL
및 HSS DRILL 을 사용했으나 , 초경 드릴을 사용하여 기존의 5 배
능률로 가공이 가능하게 되었다 . 이 가공에서는 다른 유제보다
MQL 가공과의 궁합이 좋고 , CHIP 이 잘게 파쇄되어 깊은 홀에서
효율적으로 배출되는 것을 알게 되었다 .
20. 6. 후 공정을 생각
MQL 가공은 절삭유 문제 해결 수단으로 , 생산성을 향상시키고 혹은
환경을 개선시키기 위해 채용해 왔다 .
생산성이라고 하면 공구 수명과 사이클 타임을 주로 생각하기 쉽지만 ,
절삭유 LESS(MQL) 가 후 공정에 미치는 영향을 생각하면 새로운
생산성에 공헌이 가능하다 .
대표적인 예로는 구리 , 알루미늄 등 고가의 금속은 CHIP 을 회수해
다시 용해되지만 기름이나 물에 젖은 CHIP 은 다시 용해하기 어려워 ,
가능한 한 건조한 상태로 CHIP 을 회수하고자 하는 요구가 있다 .
또한 부품 가공에서 세척 및 탈지 공정이 따르나 , MQL 로 하면 세정 공
정을 단순화 할 수 있는 경우가 있다 . 이러한 장점을 이끌어내므로
생산성에 기여하고 , 절삭유의 환경 문제를 해결하고 있는 곳도 많다 .
21. 7. 개선 사례
- 생산 공장의 환경 문제와 에너지 절약
에
대한 대응
- 일본 , 1998 년에 오사카에서 개최된
제 19 회 일본 국제 기계 박람회에서
주목
- 지구 온난화 가스의 배출을 삭감하는 등
의
환경 대응을 염두에 두고 , 비용 절감
및
고 능률화의 요청에 대해 크랭크 샤프
트
경사 OIL HOLE 의 MQL 을 활용한
작은 구멍 Deep Hole 고속 가공이
가능 해져 , 자동차 부품의 가공에 그치
지
7-1) MQL 가공 동향
22. OIL HOLE 이 있는 초경 LONG DRILL 로
수용성 절삭유와 MQL 가공을 비교해 보면
- 절손 수명 : MQL 가공이 2 배 이상
- 가공 중 주축전력 변화량
① MQL 가공 : 변화량이 작다
② 수용성 절삭유 가공 : 가공 도중 전력
상승 , 칩 막힘 발생 추측
③ CHIP 상태 비교해 보면 ,
MQL 가공 CHIP 이 수용성 절삭유 가공과
비교해서 CHIP 의 CURL 지름이 작아서 잘게 절단된다 .
7-2) MQL 가공 효과
23. 1) 高速 이송이 가능한 MQL 加工
기존의 GUN DRILL 또는 HSS LONG DRILL 에 의한 DEEP
HOLE
가공에 비해 MQL 가공은 가공 능률 ( 절삭 이송 속도 ) 이 3 ~ 5
배
증가한다
7-3) CRANK SHAFT 가공라인의 高能
率化
24. 각각의 가공 방식을 모식화해서 ,
스트로크 100mm 를 가공 할 경우
가공 시간을 비교해 보면 ,
종래의 가공 은 1 개의 구멍 에 40 초
이상 가공시간을 요하여 , 크랭크 샤프트
와 같은 구멍이 많은 소재는 가공 능률
향상이 요구되고 있었다 .
이에 대해 MQL 가공을 크랭크 샤프트
오일 구멍 가공에 적용 하므로 , 종래의
GUN DRILL, HSS LONG DRILL 을
사용하는 Deep Hole 가공 과 비교하여 가공 시간을 기존 가공
의
1/3 ~1 /4 로 줄일 수 있었다 .
또한 GUN DRILL 가공에 필요한 고압 절삭유 장치가 불필요 하
게
되는 등 설비 비용의 저감에도 기여하고 있다 .
25. ① 절삭유 LESS 化에 의한 油劑 및 에너지 消費量 削減
② 加工能率 向上 ( 高速化 ) 에 의한 “기계 대수” 저감으로 초기 비
용 低減
③ 머시닝 센터에 의한 生産이 可能하게 되어 “전용기가 불필요”하
게
되어 “ FMS 대응”이 용이하게 됨
④ 고압 절삭유 펌프 및 펌프 LESS 에 의한 , 초기 비용 및 운영
비용 저감
⑤ 工具改善으로 세미 드라이 효과가 더해져서 고가인 공구 수명
연장
등의 효과로 “高能率 小徑 深穴 高速加工은 COST DOWN 및
환경부하의 저감이 가능하게 되었다 .
7-4) MQL 개선후 여러 가지 효과
