제조 공정·생산 자동화·안전 관리 — NC·CNC·FMS·CIM과 실습실 안전 | 기계공작법 1.2
기계공작법Chapter 01 기계공작법 개요 › Section 03~05
1.2 제조 공정 · 생산 자동화 · 안전 관리
제품은 일곱 단계를 거쳐 만들어진다. 그 흐름을 숫자로 잇는 것이 자동화이고, 그 현장을 지키는 것이 안전 관리다.
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01제품이 만들어지는 일곱 단계교재 13p
어느 한 공정만 잘해서는 좋은 제품이 나오지 않는다. 앞 공정의 결과가 뒤 공정의 조건이 된다.
| 순서 | 공정 | 하는 일 |
|---|---|---|
| ① | 기획 · 설계 | 쓸모와 값을 정하고 형상 · 치수 · 재료를 결정한다. 도면과 3차원 모델을 만든다. |
| ② | 재료 준비 | 설계에 맞는 재료를 고르고 필요한 크기로 자른다. |
| ③ | 소재 성형 | 주조 · 소성 가공으로 완성품에 가까운 형상을 먼저 만든다. |
| ④ | 절삭 · 정밀 가공 | 치수 공차와 표면 거칠기를 맞춘다. |
| ⑤ | 열처리 · 표면 처리 | 필요한 기계적 성질과 표면 성질을 준다. |
| ⑥ | 접합 · 조립 | 용접 · 기계적 체결로 부품을 하나로 만든다. |
| ⑦ | 검사 | 치수를 측정하고 결함이 없는지 확인한다. |
- 순서가 늘 이 차례인 것은 아니다 — 열처리 뒤에 연삭으로 다듬는 것처럼 뒤바뀌기도 하고, 판재를 프레스로 찍어 바로 조립하는 것처럼 몇 공정이 생략되기도 한다.
- 바뀌지 않는 큰 줄기 — 형상을 크게 만드는 공정이 앞에, 정밀도를 맞추는 공정이 뒤에 온다.
02설계가 가공을 결정한다교재 14p
- 가공을 고려한 설계(design for manufacturing) — 설계 단계에서 가공 방법을 함께 생각하는 것.
- 도면의 한 줄이 공정 수와 원가를 바꾼다. 기술 교사가 학생의 제작 도면을 지도할 때 “만들 수 있는가”를 함께 묻는 까닭이 여기에 있다.
안쪽 구석을 어떻게 그리느냐
- 완전한 직각으로 그리면 — 밀링 커터가 원형이므로 그대로 깎을 수 없다. 방전 가공을 따로 해야 해서 값이 크게 오른다.
- 커터 반지름 이상의 둥근 모서리를 넣으면 — 커터가 지나가는 자리와 형상이 맞아 한 번에 깎인다.
03수치 제어와 CNC, 그리고 머시닝 센터교재 14p
- 수치 제어(NC) — 공구의 위치와 이송 속도를 숫자와 기호로 지시해 공작 기계를 움직이는 방식.
- 컴퓨터 수치 제어(CNC) — 여기에 컴퓨터를 붙인 것. 오늘날 공작 기계는 대부분 CNC로 움직인다.
- CNC의 이점 — 같은 형상을 되풀이 만들 때 사람의 숙련도와 무관하게 같은 정밀도를 낸다.
- 머시닝 센터 — 밀링 · 보링 · 드릴링 · 태핑처럼 여러 가공을 프로그램에 따라 잇달아 하면서 그때마다 공구를 자동으로 바꾸는 장치(ATC)를 갖춘 것. 한 번 물린 공작물을 옮기지 않고 여러 공정을 끝낼 수 있다.
자주 틀리는 지점
- 자동 공구 교환 장치는 CNC 선반에도 있다. 공구를 자동으로 바꾼다는 것만으로 머시닝 센터가 되는 것은 아니다.
04CAD와 CAM교재 15p
- CAD(computer aided design) — 컴퓨터로 설계하는 것.
- CAM(computer aided manufacturing) — 그 설계 자료로 가공 경로를 만들어 내는 것.
- 자료의 흐름 — CAD에서 만든 3차원 모델 → CAM → NC 프로그램 → CNC 공작 기계.
- 자동화의 핵심 — 설계에서 가공까지 자료가 끊기지 않고 이어지는 것.
05자동화의 단계 — NC에서 CIM까지교재 15p
이름이 서로 헷갈리게 나온다. 무엇을 묶은 이름인가로 갈라 두면 된다.
| 이름 | 무엇을 묶었나 | 무엇을 하는가 |
|---|---|---|
| NC · CNC | 기계 한 대 | 공구의 위치와 이송을 숫자로 지시한다. 컴퓨터를 안에 넣은 것이 CNC. |
| DNC | 여러 대 + 중앙 컴퓨터 | 중앙 컴퓨터가 여러 CNC 기계에 가공 프로그램을 나누어 보내고 가동 상태를 받아 본다. |
| FMS | 가공 + 반송 + 창고 | 여러 기계와 자동 반송 장치 · 자동 창고를 묶어, 품목이 바뀌어도 생산 흐름을 멈추지 않는다. 다품종 소량 생산에 알맞다. |
| FA | 공장의 생산 활동 | 가공 · 조립 · 검사 · 반송까지 공장의 생산 활동 전체를 자동화한다. |
| CIM | 설계 · 생산 · 경영 | 설계(CAD) · 가공(CAM) · 생산 관리 · 자재 · 영업의 자료를 하나로 이어 컴퓨터가 통합 관리한다. 가장 넓은 범위. |
- 포함 관계로 못 박아 외우지 말 것 — 대체로 묶는 범위가 넓어지는 차례이지만, 현장에서는 FMS 없이 FA를 이루기도 하고, 규모가 작은 공장은 CIM 없이 CNC와 DNC만으로 운영하기도 한다.
06스마트 제조교재 16p
- 더해진 것 — 자동화에 사물 인터넷(IoT)과 인공 지능을 더한 것.
- 하는 일 — 공작 기계와 설비에 붙인 센서가 진동 · 온도 · 전류를 계속 보내고, 그 자료를 분석해 공구가 언제 마모될지 미리 알아내거나 불량이 생길 조건을 찾아낸다.
- 보전 방식의 이동 — 고장이 난 뒤에 고치는 사후 보전에서, 고장 나기 전에 손보는 예지 보전으로.
- 스마트 팩토리 — 설비와 자료가 모두 이어져 스스로 판단하고 조절하는 공장. 다품종 소량 생산에서도 생산성을 유지할 수 있다는 점이 전통적인 대량 생산 자동화와 다르다.
07공작 실습의 안전 관리교재 16p
회전하는 공구, 뜨거운 금속, 날카로운 칩이 함께 있는 공간이다. 사고는 대부분 잘 알려진 몇 가지 수칙을 지키지 않아서 일어난다.
| 기계 · 작업 | 위험 요인 | 지켜야 할 것 |
|---|---|---|
| 선반 | 회전하는 척에 옷 · 머리카락이 감김, 칩에 의한 손 베임 | 작업복 소매를 여미고 장갑을 끼지 않는다. 칩은 반드시 갈고리로 치운다. |
| 밀링 · 드릴링 | 공작물이 회전에 끌려 돌아감 | 공작물을 바이스로 확실히 고정한다. 손으로 잡지 않는다. |
| 연삭기 | 숫돌 파괴, 불꽃 | 숫돌을 끼운 뒤 3분 이상 공회전시킨다. 보안경을 반드시 쓴다. |
| 용접 | 아크광에 의한 눈 손상, 화상, 유해 가스 | 차광 보호구를 쓰고 환기한다. 주변의 인화물을 치운다. |
| 3D 프린터 | 노즐 · 베드 화상, 재료 가열 시 발생하는 미세 입자 | 가동 중 노즐에 손대지 않는다. 환기가 되는 곳에 두고 밀폐 공간을 피한다. |
실습실 운영의 기본 네 가지
- 정리 정돈 — 통로에 재료나 공구를 두지 않는다. 넘어짐이 실습실 사고의 큰 비중을 차지한다.
- 보호구 — 보안경은 모든 가공에서, 귀마개는 소음이 큰 작업에서. 회전 기계에서는 장갑을 끼지 않는다.
- 사전 점검 — 수업 전에 비상 정지 장치와 접지 상태를 확인한다.
- 안전 교육 기록 — 실습 전 안전 교육을 하고 그 내용을 남긴다.
이 절의 핵심 정리
- 제품은 기획·설계 → 재료 준비 → 소재 성형 → 절삭·정밀 가공 → 열처리·표면 처리 → 접합·조립 → 검사 일곱 단계를 거친다
- 순서는 바뀌거나 생략될 수 있으나, 형상을 만드는 공정이 앞, 정밀도를 맞추는 공정이 뒤라는 줄기는 그대로
- 도면의 한 줄이 공정 수와 원가를 바꾼다 — 가공을 고려한 설계
- 자동화는 NC · CNC → DNC → FMS → FA → CIM 으로 묶는 범위가 넓어진다. 포함 관계로 외우지 않는다
- 스마트 제조는 사후 보전에서 예지 보전으로 옮겨 간다
강의 자료1.2 제조 공정·생산 자동화·안전 관리
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