[산업일보]
솔리드 세라믹 엔드밀은 만지면 플라스틱 같지만, 니켈계 합금의 절삭 성능은 초경 공구 성능의 20배에 달한다. 대부분 가공 업체는 가공 시간을 단축하거나 공구 수명을 연장하거나 부품 품질을 개선하기 위해, 때로는 이 세 가지 모두를 위해 새로운 절삭공구를 평가한다.
펜실베이니아 주 저넷에 위치한 I 항공우주관련 2차 공급업체인 Stellar Precision Components Ltd.는 이와는 다른 이유로 절삭공구를 평가하고 있다.
프로덕션 매니저 Edward Frieze는 "일부 인코넬 부품에 대한 주문을 수주했다. 당시 우리 중 아무도 공구수명 또는 작업에서 수익을 내는 것에 전혀 걱정하지 않았고, 단지 8주 만에 어떻게 출하할 수 있을지에 대한 관심사가 유일했다"고 말했다.
창업40년 전, Mike Vucish Sr.는 해군 핵 부품 제조업체에서 근무하면서 개인 사업을 시작할 기회를 확인했다. 그는 장비를 구매하고 자신이 야간에 실무를 가르쳤던 기술 학교 학생을 몇 명 초빙해서 1978년에 Stellar Precision의 문을 열었다. 그의 창업 회사가 완전히 자리 잡을 때까지 계속해서 작업장에서 일을 했지만 한편으로는 도움을 받기 위해 가족을 영입하기도 했다.
Stellar Precision의 현재 소유주이자 회장인 Lori Albright(Mike Vucish Sr.의 딸)는 "우리는 이 분야의 다른 대형 작업장에서 과부하가 걸려 넘어온 일을 하며 사업을 시작했지만 제 부친이 이 분야에 경험이 있으셨기 때문에 다양한 핵 프로그램을 직접 지원하는 회사로 발전했다"며 "이후로 여러 핵 및 의료 고객뿐만 아니라 Boeing, Lockheed 및 Raytheon를 포함한 여러 주요 항공우주 및 방위 계약업체의 핵심 공급업체가 됐고 현재는 70명 이상의 직원을 보유, 매출액만 1천만 달러 수준"이라고 말했다.
Stellar는 장비 현황을 지속적으로 업데이트하는 것에 스스로 자부심을 갖고 있으며 Haas Automation과 Okuma의 CNC 장비를 골고루 구비하고 있을 정도다. 작업장의 구형 장비가 단종됨에 따라 Haas 쪽으로 가닥을 잡아가고 있다.
Albright는 Haas 장비가 외산 경쟁제품보다 가격 경쟁력이 있을 뿐만 아니라 'Made in America'는 많은 Stellar 고객들에게 반향을 불러 일으키고 있다며 "이러한 접근 방식을 통해 우리는 보다 더 정기적으로 장비를 교체할 수 있고, 그 결과 최신 기술을 보유할 수 있게 됐다"고 강조했다.
핵심 장비에는 36인치 직경 부품을 최대 120인치 길이(91mm x 305cm)로 선삭할 수 있는 Okuma LB-45 선반, X축 이동 거리 10피트(305cm), 테이블 부하 강성 1,814kg(4,000lb.)의 Haas VF-11 5축 머시닝 센터가 있다.
Stellar에는 다양한 와이어 EDM, 12개 정도의 3, 4 및 5축 머시닝 센터와 밀턴 선반은 물론, 비파괴 테스트, 용접, 열 처리 및 Teflon 코팅 등의 부가 가치 서비스도 제공하고 있다.
최근 RAM Block II 대함 미사일, CCtCap 승무원 수송 차량, 155mm의 장거리 지상 공격 발사체(LRLAP) 첨단 건 시스템, Atlas Five 발사체의 로켓 모터 케이스 등의 부품 관련한 프로젝트를 계획하고 있는 것으로 전해지고 있다.
미 공작기계협회(National Tooling and Machining Association) 현지 지부에서 후원하고 러트로브 인근 도시의 Kennametal 기술 센터에서 주최한 학습 행사에서 Frieze는 프로덕트 매니저 Matthieu Guillon는 "절삭공구는 플라스틱 장난감 엔드밀처럼 보이고 그렇게 느껴졌다"고 말했는데 이 공구는 바로 Kennametal의 4 및 6 플루트 고성능 솔리드 세라믹 엔드밀 시리즈였던 것으로 뒤늦게 알려졌다.
SiAlON KYS40 재종 세라믹으로 제작되고 니켈계 내열 합금의 황삭용으로 특수 설계된 이 엔드밀은 초경의 성능을 최대 20배까지 능가하는 경우가 많다.
Guillon에 따르면, 최저 825SFM에서 최대 3300SFM(250 ~ 1,000m/min)속도에서 가공을 시작할 것을 권장하며 공구 직경과 기타 조건에 따라 시작 이송은 약 0.001IPT(0.03mm)다. 훨씬 높은 절삭 속도에도 불구하고, 일부 고객들은 초경보다 2 ~ 3배 향상된 공구 수명을 보고하고 있다.
Stellar는 세라믹 공구에 즉시 사용하지 않았지만 일부 빠른 이송 및 속도 계산 후 Frieze는 적합한 애플리케이션에 적용하면 효과적인 솔루션이 될 것이라는 것을 감지하고 있었다. 몇 개월 후 이 애플리케이션이 인코넬 플레이트와 함께 도착했다. 그는 Guillon에게 전화를 걸어 그들이 이야기를 나누었던 세라믹 커터를 효율적으로 사용할 수 있을 것 같다는 이야기를 했고 얼마나 빨리 확보할 수 있는지 궁금해 했다. 마지막 순간까지 회의적Frieze는 회의적 반응을 보였다.
그는 과거에 밀링과 선삭 작업 모두에 인덱서블 세라믹 절삭공구를 시도했으며 썩 좋지 않은 결과를 확인했기 때문이다. 고객 납기일 준수를 위해선 무엇이든 시도해 볼 요량이었다.
Guillon이 세라믹 엔드밀을 가지고 며칠 후 도착했을 때, Frieze는 Kennametal의 권장 이송 및 속도를 철저하게 따르고 행운을 빌며 사이클을 시작했다.
그는 "우리는 어떤 일이 일어날지 확신하지 못한 채 몇 가지 테스트 소재로 시작했다"고 운을 뗀 뒤 "세라믹에 절삭유가 아니라 에어 블라스트만 사용했으며, 작업장의 모든 사람이 장비 주변에 몰려 들어 '와, 이거 보세요!' 여기 저기에서 불꽃이 일어났고 이전에 결코 보지 못한 것이었다. 하지만 1시간도 되지 않아서, 가공이 잘되고 있구나 하는 것을 알았다"고 당시를 회고했다.
그는 "공구가 저렴하지 않았다. 어느 시점에서 Lori는 약 2만 달러 가치의 엔드밀을 재고로 두게 돼 투자에 대한 의문을 가졌지만 장비 비용과 단축된 사이클 타임을 계산한 후에 이대로 가는 것이 3 ~ 4배 정도 경제적일 거라 판단했다. 각 엔드밀의 절삭 시간은 30분이었으며, 이 시간이 되면 마모 여부와 상관 없이 교체했다. 공정은 너무나 예측 가능해서 소등이 가능했고 그로 인해 현저하게 절감할 수 있었다"고 언급했다.
만족스러운 성과보다도 Stellar는 스크랩 없이 제 시간에 부품을 납품했으며 수주건을 점차 넓혔다.
소유주 Lori Albright는 결과에 꽤 만족하고 있다.
Lori Albright는 "이같은 유형은 비즈니스 기본 특성인데 결국 고객의 요구 사항에 반응하고 그렇게 할 수 있는 최상의 기술을 채택해 왔기에 Kennametal이 이곳에서 환영을 받는 이유 중 하나"라며 지속적인 성장을 기대하고 있다.
Stellar의 기존 설비를 6배 확장하면서 가까운 부지에 전혀 다른 신축 건물을 계획하고 있다. 젊은 인재를 가공 업무에 추가 영입하는 것도 고려중인 Albright는 "몇몇 지역 학교와 견습 프로그램을 운영하고 있는데, 그 중에는 제 부친이 가르치던 곳도 있다. 혁신을 주도할 주인공은 젊은 인재라는 것을 알고 있다. 기존 방식을 지속하는 것은 너무 쉽고 툴링과 장비에 투자하지 않거나 새로운 기술을 추구하지 않는다"며 "대량 생산의 24시간 펜더 클립 제조 시대는 갔으며, 제조 공정으로 지속적으로 개선하는 것만이 회사가 성공하고 성장할 수 있는 유일한 방법이라고 강조했다.