※ 표면거칠기기계가공된 표면은 절삭공구의 날이나 연삭 숫돌의 입자 등에 의하여 표면에 오목하고 볼록한 기복이 생긴다. 어떠한 가공법에 의해서도 기하학적인 이상적인 표면으로 가공되지 않는다. 표면이 거친 것부터 아주 매끄러운 표면까지 다양하게 가공될 수가 있다. 따라서 이상적인 표면에서부터의 거칠기를 표면거칠기라 한다.기계 가공된 표면의 표면거칠기의 정도는 가공방법, 가공조건, 가공하는 절삭날 등에 따라 좌우되며 부품의 정밀도 등을 고려하여 도면에 표면 거칠기를 표시한다.도면에 표시하는 방법으로는 다듬질 기호와 표면거칠기 기호를 사용하여 표시한다.1.표면 거칠기가공된 표면이 얼마만큼 정밀하게 가공되어 있나를 측정하는 표면거칠기의 측 정방법은 크 게 나누어서 최대높이(Rmax),중심선 평균거칠기(Ra), 10점 평균 거칠기 (Rz)의 세 종류가 있는데 KS 공업규격의 규격으로 되어 있다.1)최대높이(기호:Rmax)최대높이는 채취부분의 최대높이 단면곡선에서 기준 길이 만큼 채취한 부분의 평균선에 평행한 두 직선 사이에 채취부분을 끼울대 이 두 직선의 간격을 단면곡선의 세로배율 방 향으로 측정하여 이 값으로 미크론 단위로 표시한 것을 말한다.{여기에서 단면곡선을 피 측정면의 평균표면에 직각인 평면으로 피측정면을 절단하였을 때 그 단면에 나타난 윤곽을 말한다.2)중심선 평균 거칠기(기호;Ra)중심선으로부터 아래쪽 면적의 합을 S1, 중심선으로부터 위쪽의 면적의 합을 S2라 할 때,S1=S2가 되도록 그은 선을 중신선이라 한다. 다음 중심선 이하의 부분을 중심선 위로 올리면 파선과 같게 되고 이들의 면적의 합 즉S1+S2=S를 구하고 이S를 측정길이l로 나눈 값이 Ra가 된다.이는 중심선에 대한 산술평균 편차에 상당하는데, 이와 같은 계산은 모두 측정기에서 하 게 되며, 결과값만을 지시계에서 직접 읽을 수 있게 된다.{『거칠기 곡선의 컷 오프값과 측정 길이』거칠기 곡선의 컷 오프값은 원칙적으로 다음의 6가지 종류가 있고 측정 길이는 이 값의 3 배 이상으로 한다.0.08, 0.25, 0.8, 2.5, 8, 25(단위 : mm)컷 오프의 표준값은 특별히 지정할 필요가 없고 다음 표에 따른다.{중심선 평균 거칠기의 표준값(Ra)컷 오프값 (mm)초과이하0.013μm12.5μm0.812.5μm100μm2.5 중심선 평균거칠기를 구할 때의 컷 오프값3)10점 평균거칠기(기호:Rz)10점 평균거칠기란 표면곡선에서 기준길이 L을 빼내고 가장 높은 곳에서 5번째 의 봉우 리 가지의 표고의 평균값과 가장 깊은 곳으로부터 5번째까지 골 밑의 표고 평균값과의 차 이를 미크론 단위로 나타낸 것을 말한다.{4)표면 기호다듬질 기호만으로는 표면거칠기를 표시할 수 없고 정밀한 표면거칠기를 요구할 경우에 는 표면 기호를 사용하여 다음과 같이 나타낸다. 표면 기호를 나타내려면 가공방법, 표면 거칠기의 상한, 하한 구분치, 기준길이의 상·하한 구분치, 가공 모양의 종류를 표시한다.2. 표면거칠기의 측정법금속표면은 주조, 소성가공, 용단, 절삭가공 등에 의하여 크고 작은 불규칙한 요철(凹 凸) 로 되어 있고, 이 상태를 나타내기 위하여 다음과 같은 용어가 사용된다.1)표면(surface): 한 물체가 다른 물체 또는 물질과 분리되는 경계면 이다.2)이상표면(normal surface): 이론적으로 정확한 면으로서, 일반적으로 설계도면 에 표시되는 면이다.3)표면의 불규칙성(surface irregualities): 이상표면으로부터 일탈 정도로서, 표면거칠기 및 파상도로 표시한다.4)단면곡선 (unfiltered profile):측정면의 평균 표면에 직각인 평면으로 절단하였 을 때 그 면의 윤곽선을 말하며, 특별한 언급이 없으면 조도가 가장 크게 나타나는 곡선을 단면의 윤곽선이라 한다.5)조도곡선(roughness profile):단면곡선으로부터 저주파 성분의 불규칙한 것을 제거하는 방법에서 정해지는 곡선이다.6)파상도(waviness): 깊이에 비하여 큰 간격으로 반복되는 이상표면으로부터의 일 탈 편차로서, milling cutter의 편심, 공작기계 또는 공구 의 진동 등에 의하여 생긴다.7)파상도 높이 (wainess heigth) : 연속되는 파상선(wave)의 산(peak)과 골(valley)간의 거 리이다.8)파상도폭(waviness width): 연속되는 파(waveness)의 산과 산 또는 골과 골간의 거리이 다.9)lay 또는 lay direction: 절삭공구의 작용에 의하여 생기는 자국의 방향이다.10)flow: 불규칙적으로 나타나는 균열(crack), 기공(blow hole), 긁힘(scratch) 등을 말하며, 특별한 지시가 없으면 표면거칠기의 측정에 포함시키지 않는다.11)표면거칠기(roughness): 상대적으로 작은 범위에서 표면의 요철의 정도로서, 파상도에 중첩되며 높이, 폭, 방향이 표면거칠기의 형상을 정해 준다.12)평균선(mean line): 단면곡선(profile) 또는 거칠기 곡선의 채취 부분에서 측정면의 기하 학적 형태를 갖는 선으로서 단면곡선까지의 편차의 제곱의 합이 최 소가 되는 직선이다.{평균선13)중심선(centerline, arithmetric mean line of profile): 평균선에 평행하며 단면곡선으로 둘러싸인 상하 면적이 같게 되는 위치의 직선이다.{중심선14)cut-off 값: 조도곡선을 구할 때 감쇠율이 -12dB/oct의 고역 filter의 사용에서 그 이득 이 75%가 되는 주파수에 해당하는 파장으로서 0.08, 0.25, 0.8, 2.5, 8.25mm 로 되어 있다.{용어 정의 및 조도의 기록법3.조도 표시법1)중심선평균조도(arithmetical average roughness, centerline average roughness)중심선에서 단면곡선까지의 평균 높이로서 Ra, CLA, AA 의 기호로 표시한다.{{ R}_{a }= { 1} over {L } INT _{ a}^{ L} vert { H}_{ 1} vert * { d}_{ x} APPROX { vert { H}_{ 1} vert + vert { H}_{ 2} vert + CDOT CDOT CDOT + vert { H}_{ N} vert } over { N} [ mu m ]{중심선평균조도cut-off의 표준값은 0.8mm 이며, 조도의 표시 단위는 mm, μmRa, λc...mm이며, 다음 표 를 참조한다.{2) 최대높이조도(maximum height roughness)채취 부분의 기준길이(cut-off) 내의 조도곡선에서 중심선에 평행하고 그 곡선의 최고점과 최저점을 지나는 두 평행선간의 상하 거리로 조도의 크기를 나타내며, cut-off는 위의 표 와 같다.{최대높이조도3) 10 점평균조도(ten point median height){KS에서는 채취 부분의 기준길이(cut-off) 내의 조도곡선에서 제일 높은 곳에서부터 3번째 의 봉우리와 가장 낮은 쪽에서 순번대로 3번째의 골을 지나고 중심선에 평행한 2선간의 거리로 나타내고, ISO에서는 제일 높은 봉우리에서 5번째까지의 평균 높이와 제일 낮은 골에서 5번째까지의 평균 골깊이 사이의 거리로 나타내는 조도 표시법이다. 10점평균조도 Rz는 다음과 같이 구하며 cut-off와 Rz의 단위는 위의 표와 같다.{10 점평균조도{{ R}_{ Z} = { ( { R}_{ 1}+ { R}_{ 3}+ CDOTS + { R}_{ 9} )-( { R}_{ 2}+{ R}_{ 4} + CDOTS + { R}_{ 10} ) } over { 5}Rmax, Rz, Ra 및 삼각기호의 관계는 다음 표와 같다.{4.가공면의 표면거칠기가공물에서 불필요한 부분을 절삭공구인으로 제거하여 소정의 형상과 치수로 가공을 완성 한 가공면을 미시적으로 보면 수많은 요철(凹凸)이 있으며, 일정한 간격에 있는 요철의 빈 도와 크기를 표면거칠기(roughness)라 하고, 가공정밀도를 평가하는 중요한 인자이다. 이러 한 요철은 내부응력, 변질층과 함께 내마모성, 내식성 등을 저하시키는 영향을 준다.조도의 표시법에는 중심선평균조도, 최대높이조도, 10점평균조도 등이 있으며, 여기에서는 조도에 영향을 주는 인자에 대한 것만을 기술한다.1) 이론적 조도절삭가공에서 이론적 조도(ideal roughness)란 built-up edge, 진동, 공작기계의 부정확 등 이 없이 단지 절삭공구형상 및 이송(feed)에 의한 자국으로 정해지는 조도를 의미한다.1 선삭에서 공구선단 반지름 re = 0인 경우정의에 의하여 이송방향으로의 최대높이조도 Rmax과 평균조도 Ra는 다음과 같이 전개 된다.{{ R}_{ a} = { vert 면적abc vert + vert 면적cde vert } over { f}그런데 , |면적abc| + |면적cde|{THEREFORE { R}_{ a} = { 2 TIMES (면적abc)} over { f} = { 2} over { f} CDOT { 1} over { 2} ( { f} over { 2} CDOT { { R}_{max } } over { 2} )= { { R}_{max } } over { 4}
1. 3차원측정기란3차원 측정기는 측정 대상과 프로브의 상대적 3차원 운동을 실현하기 위한 기계기구이다.즉, 공간상의 위치를 디지탈화 하여 정밀하게 3차원 수치로 표현할수 있는 장치이다.3차원 측정기(3-Coordinate Measuring Machine)는 측정점의 위치, 즉 물체의 측정표면 위 치를 검출할 수 있는 측정 침(Probe)이 3차원 공간으로 운동하면서 각 측정점의 공간좌표 를 검출하고, 그 데이터를 컴퓨터가 처리함으로써 3차원적인 위치나 크기, 방향 등을 측정 하는 만능 측정기라 할 수 있다.2. 3차원 측정기의 특징전술한 데이터의 취득, 처리에서 3차원 측정기에 의한 측정으로 아래와 같은 특징을 들 수 있다.(1) 데이터의 범용성A, C면의 측정 데이터는 치수 측정과 형상(평행도) 측정의 양쪽에 이용된다. 즉 데이터 취득에는 그것이 어떻게 이용되는 가는 불문하고 메모리에 기억시켜 놓으면 언제라도 다 른 항목의 평가에도 사용할 수 있다.(2) 치수와 형상의 동시 평가A, C면의 측정 데이터를 처리함으로써 치수와 형상이 동시에 결정되고 있다. 즉, 종래의 치수와 형상은 독립되어야 한다는 원칙(독립의 원칙)에 구애 받을 필요가 없어졌다.(3) 유연하고 팽대한 데이터의 처리측정 데이터에서 각 면을 결정하고 치수나 형상을 평가하는 작업은 모두 컴퓨터에 의한 처리이다. 예를 들면 그림 1의 실재하지 않는 선의 위치, 방향 등도 3차원 측정기에 의하 면 간단히 측정할 수 있다. 또 그림 1에서 3차원 측정기의 X Y Z좌표계와 측정 대상의 x y z좌표계를 일치시키는 작업(얼라이먼트, 센터링)도 필요 없어 좌표의 환산은 모두 컴퓨 터가 처리한다.(4) 치수나 형상의 새로운 개념 형성A,C면간의 치수는 종래의 개념으로 말하면 마이크로 미터, 버니어 캘리퍼스에 의한 2점 측정이 일반적이다. 그러나 3차원 측정기에 의한 경우, 2점측정에 충실한 데이터 처리는 곤란하다. 여기에서는 Q'에서 A면까지의 거리로 치수를 계산했지만 실제로 데이터 처리 로써 A, C면이 수학적으로 정해져버린 단계에서는 그림 2(a), A, C면간의 치수를 어떻게 생각해야 할 것인가, 새로운 치수의 개념 형성이 시급해 진다. 형상이나 기하편차에 관해 서도 마찬가지로 예를 들면 A, B면의 직각도를 평가할 경우, 데이터 처리로써 그림 2(b) 와 같이 A, B면이 결정되어 있다고 한다. 이때 종래법과 같은 거리에 의한 직각도의 표시 또는, 그림 2(b)의2면간의 각도에 의한 표시 중 바람직한 방향으로 선택이 검토중이다.3. 3차원측정기의 종류XYZ 좌표형, 원통 좌표형, 구면 좌표형, 관절형 등으로 분류된다.가장 일반적인 XYZ좌표형에는 아래 그림과 같은 형식이 있다. (JIS B 7440)XYZ 축의 구동 방식은 아래와 같이 분류된다.(1) 메뉴얼식각 축의 이동, 조작을 사람의 손으로 한다.(2) 모터 드라이브식각 축에 모터 등이 부착되어 이동, 조작이 조이스틱 등으로 원격조작된다.(3) CNC 식각 축에 NC용 모터 등이 부착되어 이동, 조작이 컴퓨터로 수치제어된다.-3차원 측정기의 종류 -4. 3차원 측정기의 분류(1) 구조에 따른 분류1) 이동 브리지형(Moving Brdige Type)① 가장 많이 쓰이고 있는 형태로 휨이 적다.② 측정대 자체를 Y축으로 사용할 수 있어 넓은 측정범위를 갖고 있다.③ 피측정물의 설치와 해체가 쉽다.2) 캔틸레버형(CanTilever Type)① 측정대보다 크기가 큰 피측정물을 설치할 수 있다.② 피측 정물의 중량에 의한 오차요인이 적다.③ 구동부의 중량이 작아 수동식에 많이 사용됨.④ 3면이 개방되어 있어 측정물의 설치 해체가 용이함3) 컬럼형(Column Type)① 아베의 원리에 가까운 구조로써 측정의 정확도가 높다.② x,y,z 축의 움직임이 독립되어 진직도, 직각도의 변화가 작다.③ 소형의 정밀 부품 측정이나 게이지 등의 검사에 주로 이용된다.4) 고정 브리지형(Fixed Bridge Type)① 브리지가 고정되는 대신 측정대가 이동한다.② 칼럼형과 같이 측정의 정확도가 높다.③ 넓은 측정범위를 갖고 있으며, 기계적 안정성을 유지한다.④ 피측정물의 중량의 영향을 받는다.(2) 구동 방식에 따른 분류1) 구동형(Manual Type)① 각 축의 이동 및 조작을 사람의 손으로 한다.② 고정식 프로브의 사용이 가능하다.③ 구조가 간단하고 가격이 저렴하다.④ 소형의 이동 브리지형에 주로 사용된다.2) 조정간형(Joystick Type)① 각축에 전동기가 부착되어 조정간으로 원격조작을 하여 측정한다.② 반복 정밀도가 좋고 측정자에 따른 개인오차를 줄일 수 있다.③ 넓은 측정 영역을 가지기 때문에 큰 용량의 3차원 측정기에 적합하다.3) CNC형① 프로그램에 의해 컴퓨터로 자동 측정한다.② 자동화, 무인화로 가동효율을 극대화 시킬 수 있다.③ CAD/CAM 과의 통합으로 CIM 구축이 가능하다.④ 측정과 컴퓨터에 대한 전문지식이 필요하다.5. 3차원 측정기의 구조(1) 몸체(측정대)1) 화강암① 경년 변화가 작고 방진효과가 우수하다.② 열적인 특성이 좋다.③ 가공이 어렵고 습기에 의한 변형이 유발될 수 있다.④ 무게에 의해 측정속도의 제약을 받는다.2) 주강① 가공성이 용이하고 가격이 저렴하다.② 측정대와 가이드를 일체로 제작할 수 있어 구조적으로 안정하다.3) 알루미늄 합금① 열전도율이 좋고 가볍다.② 중소형 측정기, 빠른 측정이 요구되는 곳, 현장에서의 사용에 적합하다.4) 세라믹① 기계적 특성 및 열적 특성이 우수하다.② 화강석에 비해 가공성이 우수하다.③ 가격이 비싸고 충격에 약하다.(2) 베어링1) 형식① 공기 베어링 : 일반적으로 많이 사용② 구름 베어링 : 컬럼형 대형의 캔티레버형, 컬럼형 등에 사용2) 공기 베어링의 특징① 비접촉이므로 구동력이 작고 고속 운전이 가능② 마모에 의한 정밀도 손상이 없어 반영구적임.③ 공기의 압축에 의해 강성이 낮고 진동등에 불안정함.6. Layout M/C 구성- Column : 상하(Z축)로 구동되는 기둥.- Arm : 전후(Y축)로 구동하며 맨 앞에는 Touch Probe가 장착된다.- Base : 좌우(X축)로 구동(정반과 조합되어 측정기를 구성하는 기준이된다.)- Table (정반) :주물(주로FC25로 제작)된 평판으로 제작하여 플레너 밀러로 정밀 가공한것으로서 측정기 BASE와 조합된다.- Digital Display ( 측정 S/W ) : Touch Probe 에서 터치시 보내온 신호를 X,Y,Z 좌표로 Display 하고 그 값으로 각종 연산기능을 수행한다.- Scale : 각축의 이동에 따른 수치를 표시하기 위한 매개체.Magnetic Scale - 자성을 이용하는 방식으로 분진,기름 등에 영향을 받지 않아서 일반 적으로 많이 사용된다.Optical Scale - 광학적 성질을 이용하는 방식으로 분진, 기름 등 외부 환경에 민감하나 정밀도가 좋아서 고가의 장비에 많이 쓰인다.Encoder Scale - 구성품이 간단하고 비교적 저가이나 정밀도가 좋지않고 백래쉬 현상이 발생하여 정밀한 측정장비에는 사용하지 않는다.- Touch Probe : 측정물의 표면에 터치됨과 동시에 현재의 3차원 좌표를 Main Controller 로 신호를 보낸다.7. Probe 접촉방식별 분류(1) 접촉식1) 종류 : 고정식 프로브, 전기신호식 프로브, 시캐닝 프로브2) 특징① 피측정물과 접촉을 확실히 할 수 있다.② 보이지 않는 부분, 깊숙한 부분까지도 측정이 가능하다.③ 접촉시의 압력에 의해 미소한 변형이 발생된다.④ CNC작동시 충돌 발생 위험이 있다.(2) 비접촉식1) 종류 : 현미경식 프로브, 레이저 프로브2) 특징① 광학적인 방법을 이용하여 접촉식 측정이 곤란한 경우 사용 (작은구멍, 선)② 측정압에 의한 변형이 없어 얇은 물체, 연한 물체 측정에 적합③ 미소부분을 확대하여 측정할 수 있다.④ 피측 정물의 표면상태 및 주변 조명의 영향을 많이 받는다.(2) 고정식 프로브고정식은 프로브 자체에서는 측정 기능을 갖지 않고 매뉴얼식의 3차원 측정기로 볼 프로 브를 측정 대상면에 수동으로 밀어붙여 그때 3차원 측정기 본체의 좌표를 판독한다.(3) 터치 트리거식그림 6의 형식으로 프로브가 측정면에 접촉하면, 3개의 암중에 어느쪽인가가 V홈에서 떨 어져 단자간의 저항이 무한대로 된다. 이 순간에 3차원 측정기 본체의 좌표를 READ한다.(4) 변위식평행 스프링, 공기 베어링 등의 직선 안내 기구를 2차원, 3차원에 조합하여 그끝에 측정자 를설치한다. 측정면과의 접촉으로써 프로브와 3차원 측정기 본체와의 사이에 상대 변위를 발생시켜(이 상대 변위는 전술한 기구로써 정확히안내된다) 이 변위를 차동 트랜스, 리니 어 인코더 등으로 측정하고 이 측정값과3차원 측정기 본체의 좌표값에서 프로브 중심의 3 차원 좌표를 계산한다.8. 3차원 측정기의 소프트웨어 구조3차원 측정기에는 데이터 처리용, 데이터 취득용, 각 축의 구동 제어용 등 다양한 소프트웨 어가 사용된다. 여기에서는 데이터 처리 소프트웨어의 기본에 관해서 기술된다.(1) 기본 형상 요소3차원 측정기에 있어서 취급되는 기본 형상 요소와 그 형상을 결정하는 데에 필요한 최소 점수이다.(2) 형상의 결정방법최소 결정 점수는 이 형상을 결정하기 위한 필요 최소한의 것으로 이 정도의 측정데이터 가 필요하다는 의미이다. 통상 이 점수로 형상 결정을 하면 각 측정 데이터에 포함되는 오차때문에 형상의 정밀도는 극히 낮아진다. 그래서 가장 많은 점수로 형상을 결정하게 되는데 이를 위한 수법으로서 아래와 같은 것이있다.
머시닝 센터1. 머시닝 센터란?공작물을 작업할 때 작업의 준비나 가공과정에서 공구의 교환없이 자동으로 공구를 교환하면서 밀링 가공, 드릴링 가공, 보링 가공 등을 할 수 있는 CNC공작 기계를 말한다. 종래의 범용 공작기계를 CNC화하여 기계 가공작업의 자동화를 위해 등장한 CNC 공작기계와는 달리 머시닝 센터는 한 대의 공작 기계에서 다양한 가공을 할 수 있는 것을 말한다. 종래의 범용 공작기계와는 달리 새로운 가공 개념을 가지고 등장한 CNC 공작기계이다. 이 때문에, CNC 선반이나 CNC 밀링 등에서처럼 기계의 구조나 가공종류 등의 분류로 머시닝 센터를 특징하는 것은 곤란하다. 다음과 같이 머시닝 센터를 정의할 수 있다.머시닝 센터 정의1공작물의 분할기능을 갖추고, 다면가공을 할 수 있는 CNC 공작기계.2밀링 가공이나 드릴링 가공 등 여러종류의 가공을 할 수 있는 CNC 공작기계.3공구자동 교환장치를 갗추고, 가공의 종류에 맞는 공구를 자유롭게 선택할 수 있는 CNC 공작기계라고 말할 수 있다.2. 머시닝 센터의 현황과 역사머시닝 센터의 현황자동공구 교환장치가 붙은 CNC 만능 공작기계가 머시닝 센터 등장의 시초이다. 먼저 CNC 선반이나 CNC 밀링 등 범용기계의 NC화에 성공했고, 실용화 단계이며, 앞으로도 CNC 공작기계의 발전전망이 밝은 추세이다. 머시닝 센터의 등장으로 인해 지금까지 범용 공작기계의 NC화라는 관점으로부터 차체에 독자 기능과 역할을 가진 머시닝 센터의 개발에 눈을 돌리게 되었다. 또, 현재 머시닝 센터는 컴퓨터나 기기.장치등과 함께 사용의 용이성 향상과 CNC 공작기계를 대표하는 공작기계로 성장해 가고 있다.머시닝 센터의 유래머시닝 센터의 어원은 확실하지는 않지만, “Kearney＆ Trecker사가 개발한 자동공구 교환장치가 붙은 CNC 공작기계 “Milwaukee Matic”, 1960년에 히다찌 제작소가 개발한 자동공구 교환장치가 붙은 “CNC 만능공작기계”가 머시닝 센터의 원형으로 되어 있다. 당시에는 머시닝 센터라는 utomatic Tool Changer)와 자동 팔레트 교환장치(APC : Automatic Pallet Changer)를 부착할 수 있기 때문에 가공범위의 증대와 높은 생산성향상을 가져올수 있다. 주축 방향에 따라 수직형 머시닝 센터와 수평형 머시닝 센터로 크게 나눌 수 있다.1)주축머시닝 센터는 CNC 밀링이나 CNC 드릴링 머신 등과 같이 , 주축에 부착한 공구가 주축과 함께 회전하여 공작물을 절삭한다.주축의 회전은 CNC 장치로부터의 지령에 의해 주축 모니터의 회전을 기어나 벨트 등을 이용하여 지령값의 회전수로 변속시킨다. 또, 주축끝은 테이퍼 형상과 스트레이트 형상의 것이 있지만 거의 모든 머시닝 센터 테이퍼 형상의 주축끝을 사용하고 있다.2)주축 헤드주축 헤드는 주축을 베어링으로 지지해서, 주축 모터의 회전을 주축에 전달한다. 축 헤드는 서보 모터에 의해 상하로 이동하고, 수직형 머시닝 센터에서는 Z축을 구성하고, 수평형 머시닝 센터에서는 Y축을 구성한다. 또 머시닝 센터의 제어축은 주축 헤드의 상하 이동축과, 뒤에서 설명할 테이블의 좌우 이동축 새들의 전후 이동축의 3축(X Y Z)제어로 되어 있다.3)테이블테이블은 지그.고정구 등을 이용해서 공작물을 부착하는 다이로 테이블면 위에는 T홈이나 탭 구멍이 있고, 그것을 이용해서 공작물을 테이블에 고정한다. 테이블은 좌우 이동하고, 수직형 머시닝 센터 및 수평형 머시닝 센터 모두 X축을 구성한다. 또, 수평형 머시닝 센터에는 테이블의 분할 기능이 갖추어져 있다. 이 경우는, 테이블 상의 파렛트라 부르는 다이에 공작물을 고정한다. 그래서 파렛트의 회전에 의해서 공작물의 다면 가공을 할 수가 있다. 파렛트의 회전축은 일반적으로 B축을 구성한다.4)새들새들은 테이블을 지지하는 다이로 베드위에서 전후 이동을 하고 수직형 머시닝 센터에서는 Y축을 수평형 머시닝 센터에서는 Z축을 그성한다.5)컬럼컬럼은 주축헤드를 지지하는 기둥이며, 컬럼에는 베드에 고정된 고정형 컬럼과 베드위에서 이동할 수 있는 트라벨링형 컬럼이수용성 절삭유체가 사용되며, 공구와 공작물의 절삭 면에 윤활 및 냉각 작용을 한다. 절삭유제의 공급방식에는 다음과 같은 것들이 있다.1노즐 쿨란트 방식 : 주축끝 부근에 고정시킨 노즐로 절삭유체를 공급하는 방법2스로우 쿨란트 방식 : 주축의 내부 및 공구의 내부를 통하여 절삭유제를 공급하 는 방법3샤워 쿨란트 방식 : 공구나 공작물 전체에 절삭유제를 공급하는 방법4미스트 쿨란트 방식 : 공기와 절삭유제를 혼합해서 분무식으로 공급하는 방법 또 기계나 공작물을 세척하기 위한 방식으로도 이용된다. 공급법의 선택, 쿨란트의 ON/OFF는 보조기능으로 지령한다.10)주축온도 조정장치주축온도 조정장치는 고속으로 회전하는 주축, 베어링, 기어 등을 윤활럼챨▤求?장치로, 기계의 열변위에 의한 가공정밀도 저하를 방지한다.11)유압 장치유압 장치는 ATC의 공구 교환 동작이나 파렛트의 교환 동작등의 구동원으로 이용되고 있다.12)공압 장치공압 장치는 기계 각 부로의 절삭 칩이나 절삭유제의 침입방지, 공구교환시의 주축 구멍이나 툴 생크등의 세척, 절삭 유제와 공기를 혼합해서 미스트 쿨란트 등의 공압원으로서 이용되고 있다.13)습동면 윤활장치습동면 윤활장치는 주축헤드, 테이블, 새들의 습동면에 윤활유를 공급하는 장치이다.14) CNC 장치와 주조작반최근의 CNC 장치는 CNC 장치의 조작부를 기계 본체와 일체형으로 된 기전 일체형이 많다. 주 조작반은 기계의 수동 조작등을 하기 위한 기계 조작반 및 프로그램의 MDI 입력등을 하기 위한 CRT 조작반으로 구성되어 있다. 또, 조작반에는 주 조작반외에 주축의 공구를 수동으로 탈착하기 위한 주축헤드 조작반, ATC의 수동 조작을 하기 위한 ATC 조작반 등이 있다.2. 머시닝 센터의 특징.용도.종류1)머시닝 센터의 특징.용도머시닝 센터는 정면밀링, 엔드밀, 탭, 리머, 보링바 등의 공구를 자동 교환해가면서, 각종 가공을 연속적으로 하는 CNC 공작기계이다. 머시닝 센터는 트랜스퍼 머신이나 전용 공작기계 등과 비교하면, 대량 생산면에서는 다이알 게이지식, 광학식 등이 있다.4)공작물의 고정구공작물은 각종 고정구를 이용해서 테이블에 고정한다. 공작물의 고정방법은 그 좋고 나쁜 상태에 따라 가공정밀도나 가공능률에 커다란 영향을 미친다. 그래서 고정구는 공작물의 치수, 형상, 절삭조건, 가공 방법 등을 고려해서 가장 적합한 것을 선태 또는 설계해야 한다. 고정구에서 중요한 것은 위치 결정 정밀도나 반복 정밀도이다. 종래에는 지그 등의 전용 고정구가 이용되었지만, 머시닝 센터처럼 공작물의 로보트 수가 적게되면 고정귀의 공유화를 기하기 위해 볼트나 너트를 이용한 범용 고정구가 많이 이용되고 있다. 고정구가 구비해야 할 조건은 다음과 같다.1위치 결정이나 체결이 용이할 것2공정에 속련을 필요로 하지 않을 것3절삭력에 대하여 강성이 있을 것4절삭칩 배출이나 청소가 용이할 것5공구와 거?섭을 일으키지 않을 것6공유화, 표준화를 기할 것5)APC(Automatic Pallet Changer; 자동파랫트 교환장치)기계내 파렛트에 고정된 공작물의 가공중에 기계밖의 파렛트에 공작물을 고정새 기계내의 공작물이 가공을 완료하면 특시 파렛트를 자동 교환시켜 다음 공작물을 가공할 수있게 하여, 기계의 가동률을 크게 향상시킬수 있다. 파렛트의 교환방식에는 선회식, 셔틀식등이 있다. 또 머시닝 센터의 장시간 운전, 무인 운전을 하기 위해 다연장의 파렛트 테이블을 갖춘 것도 있다.6)칩 컨베이어칩컨베이어는 절삭칩을 자동적으로 기계밖으로 배출하는 장치이다. 절삭칩을 스크류식의 컨제이어로 배출하고 리프트로 칩통에 절학칩을 회수한다.7)스프래쉬 가이더스프래쉬 가이더는 절삭이나 절삭 유체등이 밖으로 비산(飛散)하는 것을 방지하는 것이기 때문에 전폐식과 반폐식이 있다. 파렛트의 자동 교환 장치를 갖춘 머시닝 센터에서는 자동 개폐도얼로 되어 있는 전폐식이 있다.8)공구 자동 계측장치공구 자동 계측 장치는 테이블 위에 고정한 툴 셋터에 공구 선단 또는 공구 측며을 접촉시켜서 그때의 좌표값으로부터 공구 길이나 공구경을 산출하고 그것을 공구화형 CNC 기능은 복잡한 좌표치 계산을 간략화할 수 있고, 공구의 화면 궤적을 따라 프로그램 체크가 쉽고 프로그램의 경험이 적을 사람도 간단히 조작할 수 있는 특징이 있어 널리 보급되고 있다.===== PART 2 =====1. 머시닝 센터의 작동 - 3축 제어의 개요1)좌표어의 제어축1좌표어죄표어는 공구의 이동을 지령하며, 이동축을 표시하는 어드레스와 이동방향과 이동량을 지령하는 수치로 이루어져 있다.2제어축NC 기계의 제어장치가 제어할 수 있는 축을 제어축이라 하며, 머시닝 센터에서 제어축은 좌표어의 X,Y,Z를 사용하여 제어축을 지령한다. 각 축에 대한 회전축을 사용하여 A,B,C를 사용하기도 하며, 이를 부가축이라 한다.{좌표어내용기본X,Y,Z각 축의 어드레스, 좌표의 위치나 축간거리를 지정부가A,B,C, U,V,W제4축과 5축 및 회전축의 어드레스, 회전축의 각과 축의 길이와 위 치를 지정원호보간R원호의 반지름을 지정I,J,KX,Y,Z를 따라가는 원호의 시작점과 중심점간의 거리2)좌표계NC프로그램은 공작기계의 표준 좌표계에 따라 프로그램 되어야 하며 프로그램할 때 실상은 테이블과 주축이 움직이지만, 공작물은 고정되어 있고, 공구가 공작물의 주위를 이동하며 가공하는 것을 가정한다.3)프로그램의 원점과 시작점프로그램을 할 때에는 프로그램의 원점과 좌표계가 결정되어야 하며, 보통 프로그램 원점은 공작물 위의 임의의 한점을 잡는다. 따라서, 고구의 시작점을 G92코드(좌표계설정)로 NC에 알려주어야 한다.4)절대좌표지령과 증분좌표 지령머시닝 센터에서 절대좌표 지령은 프로그램 원점을 기준으로 현재의 위치에 대한 좌표값을 절대량으로 나타내는 것으로 G90코드로 지령하고, 증분 좌표 지령은 바로 전 위치를 기준으로 하여 현재의 위치에 대한 좌표값을 증분량으로 표시하는데 G91 코드를 사용한다.2. 머시닝 센터의 절삭조건1)절삭속도{절삭속도V는 공구와 공작물간의 최대 상대속도를 말하며, 단위는 m/min, ft/min을 사용한다. 절삭속도는 공구 수명에 중대한 영
CATIA (Computer-Graphics Aided Three-Dimensional Interactive Application)란?- CATIA는 산업체에서 생산하려는 제품의 모델을 설계개념에서부터 제품생산까지 전과 정에 걸쳐 제작, 수정, 관리할 수 있도록 해주는 CAD/CAM/CAE 소프트웨어이다.1.제 품 ,구 성, 솔 루 션CATIA는 제품, 구성, 그리고 솔루션 으로 이루어진 대화식 소프트웨어이다.2.제 품(product)제품은 가장 기본적인 소프트웨어 요소입니다. 이것은 별도로 구입할 수 있으며, 또한 다른제품이나 구성에 추가시킬 수 있습니다.3.구 성(configuration)구성은 지향형의 소프트웨어 패키지입니다. 표준 구성에 단일 제품들을 추가할 수 있습니다.4.솔루션 (solution)솔루션은 유사한 작업들을 수행하는 표준구성과 제품들의 그룹으로 이루어져 있습니다.현재 6개의 솔루션이 있습니다.1 MECHANICAL 솔루션2 SHAPE DESIGN & STYLING 솔루션3 MANUFACTURING 솔루션4 ANALYSIS & SIMULATION 솔루션5 EQUIPMENT & SYSTEM ENGINEEING 솔루션CATIA APPLICATION ARCHITECTURE 솔루션CATIA의 이력 및 사용현황발전과정기존의 진공관보다 우수한 성능과 높은 신뢰성을 보장하는 트랜지스터 발명으로 인해 1960년대에는 2세대 메인프레임(mainframe ; 대형 컴퓨터)이 등장하였다. 그 결과 기술적 이고 과학적인 응용 프로그램 개발이 가능해졌다. 2세대 대형 컴퓨터의 혜택을 처음으로 받는 분야는 기체 최적화가 관건인 항공기 제작 분야였다. 항공기 설계자들은 기류 및 강 성 계산 프로그램을 최초로 개발하여 비행기 기체 형상의 최적화 및 중량의 최소화 등을 시도하였다. 한 예로, 프랑스의 항공기 제조회사인 Dassult Aviation은 비행기 기체와 날 개에 해당되는 곡면들을 컴퓨터 그래픽으로 표현하는 방법을 연구하였으며, 마침내 1969 년에는 대화식(interactive) 그래픽 프로그램을 이용, 기체와 날개곡면을 성공적으로 설계 하였으며 그 곡면 데이터를 항공역학, 구조해석, NC가공등에 사용하였다. 1975년 Dassault Aviation은 미국의 항공기 제조회사인 록히드로부터 2-D 도면 작성 프로그램인 CADAM의 소유권을 사들였다. 또한 Dassault Aviation은 그 동안의 대화식 그래픽 프로 그램 개발 경험을 바탕으로 3D 형상설계를 위한 자체적인 소프트웨어를 개발하기로 결정 하고 CATIA의 전신인 CATI라는 프로그램을 개발하였다. 1979년 최초로 CATI를 이용하 여, 그 이전에는 6개월이나 소요되던 풍동 모델을 단 4주만에 설계, 제작하였다.몇 년이 지난 후, Francis Bernard가 이끌던 3명의 개발자로 구성된 최초의 CATI 개발 그룹은 15명의 전임 연구원들로 확장되었으며, CAD 시스템을 자체 개발할 경우 막대한 비용이 드는 것을 경험한 Dassault Aviation은 CATI를 상용화하기로 결정했다. 1981년, Dassault Aviation은 CATI 개발이 주 목적인 Dassault Systems라고 불리는 독립적인 자 회사를 설립하였다. 그리고 같은 해 IBM과 판매권 계약을 맺어 그 이후로 CATI의 판매 는 전적으로 IBM에 의해서만 이루어지게 되었다. 재미있는 사실은 그 당시 프랑스에 CATI라는이름의제품이이미있었기 때문에CATI는지금의 이름인 CATIA(Computer-Aided Three-Dimensjonal Interactive Applications)로 변경되었다. 또한 현재사용되는 CATIA 기능 하나인 Spline은 초기 버전 CATIA부터 사용되던 것으로이를 비롯 일부 서브루틴은 오늘날까지도 거의 변경되지 않고 사용되고 있다. 1981년 11월 IBM은 메인 프레임에서 실행되는 CATIA 버전 1을 출시하였다. 당시 하드웨어 발전에 의한 컴퓨터의 가격 하락 과 CATIA의 기술적인 장점이 잘 일치되어 CATIA는 급속한 성장을 이룰 수 있었으며, 곧 이어 1985년 CATIA 버전 2가 출시되었다. 버전 1,2가 메인프레임에서만 실행되는 것 과는 달리 워크스테이션에서 실행되도록 설계된 버전 3의 제작이 1988년 시작되었으며, 현재의 CATIA 버전 4는 1993는 출시되었다. 이 즈음 DassaultSystem는 고용된 프로그래 머가 1000명이 넘는 큰 회사로 성장해 있었다.1998년 현재, CATIA 버전 5에 해당하는 PC용 NT버전 CATIA가 Dassault System에 의 해 개발되고 있다. C-NEXT란 이름으로 곧 출하될 예정인 CATIA 버전 5는 C++로 짜여 진 객체지향구조로 되어 있다. 아이콘 위주의 사용자 인터페이스와 OLE 등을 지원하며 PC환경을 십분 활용하고 있는 C-NEXT는 차세대 PC기반 CAD/CAM/CAE 통합시스템으 로 신세대 사용자들의 관심이 집중되고 있다.국내외 사용현황오늘날, CATIA는 전세계 항공, 자동차, 소비재 산업분야에서 매우 광범위하게 적용되는 CAD/CAM/CAE 시스템이다. 그 예로 미국의 항공사인 보잉은 8000여 시트(seat)의 CATIA를 설계 업무에 사용하고 있으며 미국의 자동차 회사인 크라이슬러와 일본, 유럽 등지의 많은 자동차 회사들이 CATIA를 이용하여 설계 업무를 수행하고 있다. 한 통계 자료에 의하면 전세계적으로 매년 생산되는 자동차의 약 1/3이 CATIA로 설계되고 있다 고 한다. 참고로 시트란 메인프레임에서 동시에 몇 명의 사용자가 개별적으로 CATIA를 사용할 수 있는지를 나타내는 것으로서 대수와 같은 개념이다. 국내에서는 1982년 현대자 동차가 현업에 처음으로 CATIA를 사용하기 시작한 이래로 급속히 보급되기 시작하였으 며 현재 국내 대부분 자동차 회사들의 주력 CAD/CAM/CAE 시스템으로 자리잡아가고 있다. 공식적인 자료는 아니지만 1998년 현재 현대, 대우, 기아, 삼성자동차가 각각 2000, 1000, 500, 200 시트 이상의 CATIA를 자동차 설계 및 생산에 사용하고 있는 것으로 추정 된다. 항공기 부품 설계 및 생산에도 CATIA가 활발히 사용되고 있는데 대한항공, 삼성항 공, 현대우주항공에 모두 250여 시트의 CATIA가 보급되어 있다. 또한 철도차량, 자동차 부품, 산업용 중장비 등을 생산하는 현대정공, 삼립산업 그리고 대우, 삼성, 현대중공업에 도합 600여 시트의 CATIA가 설계 및 생산에 활발히 사용되고 있다. 그 외에도 여러 기 업에서 CATIA를 현업에 적용하고 있으며 이러한 국내 산업분야의 추세에 발맞추어 CATIA를 정규수업의 교육도구로 채택하고 있는 대학교가 국내에 20여 곳이 있다.주요기능1,CAD 기능-2차원 형상 모델링 및 도면 작도 기능-3차원 형상 모델링 기능
![[3차원측정기] 3차원측정기](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2003/06/19/data1250247-0001.jpg)
