1. 316 스테인리스의 소재 특성과 가공 난이도
316 스테인리스강은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo)을 포함한 오스테나이트계 합금으로, 뛰어난 내식성과 내열성을 갖춘 고성능 소재입니다. 특히 염분 환경에서의 탁월한 부식 저항성으로 인해 해양, 제약, 화학 플랜트 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
하지만 이와 같은 장점은 CNC 가공 시 도전적인 요인으로 작용하기도 합니다.
316 스테인리스는 경도는 낮지만 전단 저항과 점성이 높아, 절삭 공구에 큰 부하를 주고 공구 수명을 단축시킵니다.
또한 열전도율이 낮아 열이 절삭 지점에 집중되며, 이는 가공면의 품질 저하, 칩 배출 문제, 가공 시 진동 발생 등 다양한 문제를 야기합니다.
2. 대표적인 가공 문제: 칩 배출, 공구 마모, 표면 품질 저하
316 스테인리스 가공에서 가장 자주 접하는 문제는 **칩 배출 불량(Chip Evacuation)**입니다.
316은 연성과 점성이 높아 절삭 시 **가늘고 긴 연속칩(Long Continuous Chip)**이 형성되며, 이로 인해 공구에 감기거나 이송 방해가 발생합니다.
또한 고온에서도 강도를 유지하는 성질은 공구와의 마찰을 증가시켜, **공구 마모(Wear)**를 빠르게 유도합니다.
이로 인해 가공면에는 **버(Burr)**나 미세 균열이 발생할 수 있으며, 정밀 부품 생산에 필수적인 Ra(거칠기) 수치를 만족시키지 못하는 경우도 자주 발생합니다.
✅ 주요 문제 요약
문제 항목원인결과
칩 배출 불량 연속 칩 형성 공구 손상, 작업 중단 공구 마모 고온 집중, 마찰 증가 공구 교체 주기 단축 표면 품질 저하 진동, 절삭 조건 미세오차 가공 불량, 품질 미달
3. 효율적인 공구 선택과 절삭 조건 조절
316 스테인리스의 가공성 문제를 해결하기 위해 가장 먼저 고려해야 할 것은 공구 재질과 형상 선택입니다.
초경합금(Tungsten Carbide)이나 **코팅된 공구(CVD 또는 PVD 방식의 TiAlN, AlCrN 등)**을 사용하는 것이 효과적입니다.
특히 고온 환경에서 내구성이 뛰어난 공구는 공구 수명을 연장시킬 수 있으며, 이는 가공 품질의 일관성을 확보하는 데 매우 중요합니다.
또한, 절삭 조건은 **낮은 절삭 속도(Low Cutting Speed)**와 **적절한 이송(Feed Rate)**을 유지하면서, 냉각수를 충분히 공급하여 열 축적을 방지해야 합니다.
고압 쿨런트(High Pressure Coolant, HPC) 시스템은 칩 배출과 공구 냉각을 동시에 해결할 수 있어 매우 유용한 옵션입니다.
4. CAM 전략 및 가공 공정의 최적화
CNC 가공에서의 성능은 장비나 공구 선택뿐 아니라, CAM 소프트웨어 설정과 가공 경로 최적화에 의해서도 크게 달라집니다.
316 스테인리스는 고속 가공보다는 고강성 저속 가공 전략이 적합하며, 인터폴레이션(Helical interpolation)이나 **트로코이달 가공 경로(Trochoidal Toolpath)**를 활용하면 절삭력 분산에 효과적입니다.
또한 다단계 드릴링이나 피치 조절 가공법을 적용하면 진동을 줄이고, 전체 가공 시간도 줄일 수 있습니다.
각 가공 단계 후에는 **인라인 계측(In-line Measurement)**을 통해 품질을 실시간으로 확인하고, 오차 발생 시 즉각 수정하는 것이 필수입니다.
📌 CAM 세팅 팁
- 클라이밍 절삭 방식 사용 (Conventional 대비 진동 감소)
- 백앤드 릴리프(back-end relief)가 있는 공구 사용
- Z축 반복 패스 대신 스파이럴 또는 트로코이달 패턴 적용
5. 결론: 공정 전반의 통합적 관리가 고품질의 핵심
316 스테인리스의 CNC 가공은 고난이도의 작업이지만, 적절한 공구 선택, 절삭 조건 조절, 냉각 시스템 최적화, CAM 전략 정비 등 다방면에서의 대응을 통해 충분히 극복 가능합니다.
단순히 “가공하기 힘든 재료”로 치부하기보다는, 그 특성을 정확히 이해하고, 그에 맞는 전략을 단계별로 적용한다면 지속 가능한 고품질 생산이 가능합니다.
특히 제약기기, 의료장비, 고부가 산업부품 생산에서는 316의 가공 안정성이 곧 브랜드의 신뢰로 이어지므로, 체계적인 접근과 반복 개선이 필요합니다.