어떤 산업이든 기계공업이 관여되지 않는 분야가 없듯이 공작기게가 관여되지 않는 기계공업은 생각할 수 없다. 이와같이 공작기계는 <기계를 만드는 기계> 라는 점에서 모든 산업분야의 근간을 형성하고 있으므로 공작기계의 품질과 성능은 곧 한나라의 기술수준을 가늠하는 척도로서 대표된다고 하여도 과언은 아 니다. 오늘날 선진국들은 수요자가 요구하는 다양한 초정밀공작기계까지도 만들고 있다. 크게는 우주개발에 서 항공기, 선박 및 자동차생산을 위시하여 건설장비, 전자 및 광학, 정밀화학, 각종 시험기기 등 공작기계의 손이 미치지 않은 곳이 없다. 이렇게 공작기계는 전산업에 걸쳐 크게 영향을 주고 있으며, 특히 최근의 산업 화 추세가 점차 자동화, 무인화, 초정밀첨단산업으로 비약함에 따라 공작기계의 역할은 더욱더 중요시되고 있 다. 우리나라 공작기계공업은 1960 년대의 이전 극히 영세한 중소기업중심의 보수공작기계부품 생산형태에서 1960 년대 후반부터 일부 범용기종의 생산이 시작되었으나 보다 본격화한 것은 1973 년 정부의 중화학공업육성 시책에 따라 대기업의 대거 참여로 공작기계제조업은 시설, 자산, 경영면에서 대형화 하였고, 동시에 선진국의 최신기술과 시설을 적기에 도입하므로써 품질향상, 신제품개발, 수출참여 등 공작기계공업 발전에 일대 전기를 마련하였다. 특히 '85 년에 들어서면서부터 3 저의 여파로 국내 자동차산업의 호황, 전자, 기계 및 관련수요 산업의 설비투자와 시설개체에 힘입어 공작기계생산도 활발하기 시작하여 그 어느때보다 생산기반혁신을 위한 구조적 대응책이 절실해지고 있다. 따라서 공작기계공업의 당면과제는 지속적인 기술개발과 품질향상으로 국산 화율을 제고시켜야 함은 물론, 이를 양산화하여 명실공히 선도산업으로서의 위치를 굳히고, 적어도 기계류의 수입국에서 기계류의 수출국으로 기치를 든 탈바꿈을 할때 비로소 불균형이 없는 흑자시대는 도래할 것이다.
공작기계의 자동화에 적용되는 ACO, ACC 및 GAC 등에 대한 원리와 이용방안 그리고 연구개발 되어져야 할 점들에 대하여 수학적인 논술을 피하고 그 기본개념 등을 소개하였다. 궁극적인 자동화의 목표가 공작기계에 인공지능을 부여하여 경험이 없는 작업자라고 하더라도 생산공정을 관리 감독할 수 있도록 하기 위하여는 지능있는 공작기계의 개발이 이루어져야 하겠다. 지능 있는 공작기계의 개발시 고려되어져야 할 사항들을 고찰해 볼 때 공작기계의 ACO, ACC 및 GAC 등에 대한 연구개발에 앞서 절삭공정매카니즘 그 자체의 연구개발은 물론 절삭상황을 실 시간으로 측정 및 인식 할 수 있는 측정장치들에 대한 연구들이 선행되어져야 할 것이고, 선진국 대열에 들어서기 위해서는 공작기계 산업에 대한 육성은 물론 연구개발에 집중적인 투자가 이 루어져야 하겠다.
국내 공작기계 시장은 일본 화낙사 컨트롤러를 사용하는 비중이 80[%] 전후이며 그 비중이 높다고 할 수 있다. 최근, 기계가공 분야에서도 IoT(Internet of Thins) 환경을 도입하여 공장의 스마트화가 이루어지고 있다. 대부분의 공작기계를 소유하고 있는 산업현장에선 공작기계에 관한 모니터링 시스템에 대한 필요성을 인식하고 있으며, 공작기계의 가동률 체크 뿐만 아니라 가공패턴 및 가공시간 등을 견적서 자료로 활용하려하고 하고 있다. 이러한 요구조건을 충족시키기 위하여 가공기계 분야에도 ERP(Enterprise Resource Planning)시스템을 도입하여 생산 공정관리의 기초 데이터로 활용하고 있다. 이러한 생산 현장을 감안하여 공작기계에 대한 공정 모니터링 기능 및 스마트화가 무엇보 다 중요하다고 할 수 있다. 본 논문에서는 화낙(fanuc)에서 제공하는 FOCAS 라이브러리를 활용하여 공작기계 가동률에 대한 체크가 가능하도록 Wi-Fi 기반의 데이터 전송 모듈을 개발하여 공작기계 모니터링에 필요한 소형의 통신모듈을 제시하고자 한다.
공작기계업계는 이와 같은 수출전략산업화라는 측면과 내수면에서의 압박을 벗어나기 위해서는 공작기예의 NC화, 자동화를 강력히 추진하지 않을 수 없는 입장인 바 본고에서는 첫째, 공작기계 의 NC화 배경을 좀더 상세히 고찰하고, 둘째, 미, 일등의 기술동향을 검토하여 한국 공작기계업 계의 방향을 모색하며, 세째, NC공작기계의 국산화에 따르는 제문제점을 검토하여 이에 대한 해결방안을 모색해 보려 한다.
시뮬레이션과 가상 엔지니어링을 활용하여 공작기계 및 생산시스템의 초기 개발기간 또는 기존의 생산시스템의 변경기간을 단축하는 동시에 진단, 관리 기술에도 응용하여 생산시스템의 신뢰도를 높이기 위해서 시뮬레이션을 기반으로 하는 공작기계의 설계 및 관리도구가 필요하고 또 이 프레임을 일관되고 효율적으로 설계하고 구성하기 위해서 공작기계의 시뮬레이션 모델이 필요하다.(중략)
최근의 생산시스템은 수요자의 요구에 맞추어 다종소량화 경향이 뚜렷해지고 부품 또는 제품의 다기능화 및 소형화가 급속하게 진전되고 있으며, 여기에 보조를 맞추어 제품의 고정밀화가 그 어느 때보다 강하게 요구되고 있다. 이에 따라 공작기계를 이용한 정밀 가공기술의 필요성이 증가하게 되었고 공작기계가 공작물의 가공정도에 미치는 영향에 대한 평가가 많은 관심을 모으고 있다. 이는 가공된 공작물의 정밀도는 그것을 가공한 공작기계의 정밀도에 의해 좌우되기 때문이다.(중략)
공작기계는 금속가공 공업에 있어서 가장 중요한 생산수단의 요소이며, 공작기계의 발달없이 인류의 생활수준을 향상시킨다는 것은 생각도 할 수 없는 일이다. 선진국에서는 제조된 기계의 약 10%가 공작기계이며, 기계공업 노동력의 악 10%가 공작기계 산업에 종사하고 있다. 공작기계는 금속재료를 절삭(Cutting) 또는 연삭(Grinding)하여 원하는 모양, 치수 표면정도의 제품을 얻는 것이고 기계본체와 공구의 두부분으로 되어있어 동력에 의해 기계를 운전하고 절삭공구로써 가공을 한다. 국제 규격의 ISO에서는 '한 운동원에 의해서 작동하고 물리적, 화학적 또는 기타의 방법으로 성형해서 공작물을 생산하는, 수작업은 하지 않는 기계'라고 정의 하고 있으며 미국에서는 금속가공기계를 두가지로 나누어 정형형을 Forming machine이라 하고 절삭형을 Cutting machine 이라 분류하며 이 둘을 합하여 공작기계(Machine Tool)라고 부르고 있다.
수치제어(NC) 공작기계의 정도측정에 관하여, 지금 뜨거운 의논이 일본에서 일고 있다. ISO/TC39/SC2 (공작기계)를 중심으로 하여, 주로 위치결정 정도시험방법, machining center의 수취검사방법, 단운동시험방법에 관하여 의논이 진전되고 있다. 종래의 공작기계의 수취검사항목인 기하학적 정도시험이나 공작정도시험만이 아니 고, 수치제어공작기계 특유의 시험 방법에 관한 의논이다. 특히 단운동시험은 검사규격에는 없는 전혀 새로운 검 사항목으로서, 특히 전용의 측정기구를 필요로 할 것, 특정결과의 해석이 간단하지 않다는 것, 경우에 따라서는 제조회사의 설계. 제조능력을 폭로하는 일도 있어서 이미본의 기업은 이 검사규격의 제정에는 매우 민감하다. 필 자는 일본의 ISO대표 위원으로서 국제회의에 출석하여 의논에 참석함과 동시에 일본공업규격(JIS)의 공작기계에 관계한 각종위원회의 주요 menber로서 활동해 왔다. 그리고 한편, 표준화에 관한 연구도 해왔다. 따라서, 금회의 강연회에서는 수치제어공작기계의 단운동시험방법과 그 결과를 이용하여 정도진단강법에 관하여 소개한다.
탄자니아의 이시밀라 유적은 중부홍적세의 후반에 형성된 전형적인 아슐리안 석기공작을 출토하는 유적으로 알려지고 있는데 이 유적에 대한 3번째의 발굴조사에서 많은 주먹도끼를 비롯한 석기 공작들이 수습되었다. 그리고 이시밀라 유적의 층위는 확인된 것이 모두 13개 층으로 구성되는데, 상부의 라테라이트 토양군과 하부의 수성퇴적물로 구분된다. 수성퇴적물은 호소성환경과 유로환경에서 퇴적된 것으로 유적 형성 당시의 환경이 현재보다도 훨씬 습윤한 것으로 판단된다. 이점은 이번의 수습된 하마뼈와 악어뼈의 존재에서도 할 수 있다. 3개의 지점에서 실시된 발굴에서 드러난 양상은 상부층의 석기집합에서는 주먹도끼가 다수 포함된 반면에 하층에 해당되는 선인장 지점은 불규칙한 형태의 석기공작들이 산발적으로 출토되었다. 그리고 선인장 지점에서도 상부층에서 재퇴적된 석기공작에서는 많은 주먹도끼가 발견되는 것으로 보아서 상층부와 하층부 사이에 석기공작의 차이를 암시하고 있다고 판단되며 석기공작의 발달이 관찰될 가능성을 보여준다. 그리고 석기공작에서 주먹도끼를 비롯한 대형 자르개 석기들이 차지하는 비중이 높은 것으로 미루어 제작과는 별도의 행위가 당시의 물가 환경에서 이루어진 것으로 보인다. 이 유적에서 출토되는 주먹도끼의 형태적인 분석에서는 석재에 따라서 주먹도끼의 정형성이 크게 영향을 받고 있는 것이 확인되었다. 이점은 동아시아의 아슐리안 형의 석기공작이 서구의 비교에서 원시형을 유지하는 것은 석재에서 기인되었을 가능성이 많다는 증거가 될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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