안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 절삭 가공기중 밀링가공기의 작업에대해서 알려주세요.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.밀링가공기는종류도 많고 사용되는 공구도 많은데요일단 밀링가공에 사용되는 공구 종류를보면정면 밀링커터엔드밀홈 커터평밀링 커터등이 대표적 밀링공구에 속합니다.밀링가공의 종류를 본다면1, 평면가공 공작물을 테이블에 고정 후 정면밀링 커터 나 플레인 밀링커터로 좌우로 움직이면서 가공 엔드밀 이용해서도 평면가공 가능은 하지만 넓은 면적 작업에는 시간이 많아 소요되기에 잘 사용은 안합니다.2, 측면가공 공작물의 측면을 깎는 가공으로 공구를 상하로 움직여 가공하는 방식인데, 정면 밀링커터나 엔드밀 사용 가공하며 가로형 밀링머신에서는 플레인 밀링커터를 사용하는 경우도 있습니다. 플레인 밀링커터 사용 시 주로 거친 절삭가공 경우에 사용됩니다.3, 단차가공 계단식으로 가공되는 방법으로평면과 측면을 동시에 깎아내리는 가공방식 정면 밀링커터나 평 밀링커터로 가공하고, 단차가 높거나 좁은 면적일 경우는주로 엔드밀을 이용해 가공됩니다.4, 홈가공 공작물에 홈을 파는 방식으로 엔드밀 내지는 홈 밀링커터를 사용합니다. 일자형 홈이 아닌 바닥이 넓은 T자 홈도 가능하며, 그 경우에는 T홈 밀링커터를 이용합니다.5, 홀 가공 밀링머신을 이용해서 드릴링 머신같은 홀가공또한 가능한데요 주로 엔드밀을 사용해 가공됩니다.6, 3D 가공 공작물을 전후 좌우로 이동시키면서공구를 상하로 이동시켜 가공하는데일반 밀링머신으로는 불가능하고NC나 머시닝센터를 이용하여컴퓨터로 제어하면서 3차원 형상으로 가공하기에3D 가공 및 3축 가공이라고도 합니다.밀링은평면, 홈, 복잡한 3D까지 형상 가공이 가능하기에공구제작, 금형제작, 항공우주 부품, 전자부품 , 자동차산업, 의료기기 제조 등 분야에 활용됩니다.
기계공학
Q. 기계가공 중 발생할 수 있는 불량에 대해서 대체하는 방법은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.불량 발생이라는 부분은결국 품질관리 부분과 연동되는 부분인데요기계가공의 대표격인 CNC를 본다면정확성, 속도 및 사용용이성 부문에서 없어서는 안될 기계입니다만아직도 수준이하의 품질관리 시스템을 유지하는 곳이 많습니다.수동 프로세스에 비해 CNC 에서 오류가 발생할 가능성은 훨씬 적으나여전히 발생가능하고발생한다면 병목현상에 따른 낭비로 이어지는데요.불량이 잡히지 않으면 저품질 제품으로 인해 고객과의 관계에 금이 갈 수 있습니다.따라서 이런부분을 고려하여 제조업체에서 CNC 품질관리 개선 방법을 나열해 봅니다.1, 가공 전 원료 확인 품질검사르 생산공정 마지막으로 생각하나, 가공후 오류발견으 이미 늦은경우입니다. 따라서 품질보장의 가장중요한 단계는 재료 품질 확인입니다.매우 정확한 시스템이라도 사용하는 재료가 수준에 미치지 못한다면 품질이 떨어지는 제품을 생산할 것입니다재료의 균열, 약점 / 기타결함을 찾아CNC 기계의 장점을 최대한 살려야 합니다.2, 적절한 기계 사용 어떠한 주문이 어떤 기계를 통과할지 정확하게 선택해야 합니다. 서로 다른 기계간 균형작업은 병목현상을 줄이고 전반적 작업효율을 유지하는데 도움이 됩니다. 그리하여 고객 요구사항 및 규제 표준을 준수하도록 제품 설계를 철저히 검토하고 결함을 식별하여 필요한 경우 변경사항을 권장합니다.3, 기계검사 사용 공작기계 프로빙 시스템 이라는 장치가 부탁되어 CNC가 작동하는 동안 품질검사를 하게되는데 프로빙 루틴은 실시간으로 감지한 문제를 수정하도록 시스템을 자동 리디렉션 합니다. 오류를 조기에 포착하고 수정함으로써 중대한 실수 방지/ 결함 및 품질저하 부품 수를 감소시킵니다.4, 여러가지 품질관리 방법 사용 모든 품질검사 방법은 강점/ 약점이 존재합니다. 따라서 한가지만이 아닌 여러가지 품질관리 방법을 사용하여 한 프로세스 에서 놓친 실수가 더이상 라인을 따라 전달되지 않도록 해야합니다.자동화에 의존하는 모든 프로세스의 경우에서 사람의 검사는 항상 마지막 최종 단게라야 합니다.수동검사를 최종에 배치하면 자동화에서 종종 기술적문제로 발생하는 품질저하 발생시키는 잠재적인 실수를 포착가능합니다.결론신뢰가능한 CNC 품질관리가 필수입니다.이런 단계들을 따르면가공공정에서 CNC품질관리가 가능한한 정확하고 효율적임을 보장 가능합니다.그렇게되야만CNC 에 의한 가공이 훌륭한 자원이 될수 있습니다.
기계공학
Q. 3D 스캐너라는 것이 있다고 들었는데 어떤 방식으로 검사하는 것인지 알고싶습니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.3D 프린팅을 위해서는작업자가 3D 도면을 작성해서 프린터에 입력하는 방법도 있으나실질적으로 도면작성이 불가한 형상의 경우구조물을 3D로 스캔하여 3D 프린터용 도면으로 바로 입력이 가능합니다.그런 과정에서 사용되는 3D 스캐닝 방식으로 검사또한 가능한데요3D 스캐닝은 크게 두 종류로 구분되고접촉식과 비접촉식으로 구분되는데비접촉식 스캐너는 3D 스캐너가 직접 빛을 피사체에 쏘는 여부따라 능동/수동형 으로 분류됩니다.최근 산업계 주류는 거의 능동형이고, 능동형만을 3D 스캐너라 칭하기도 합니다.방식을 나열해 보면1, 접촉식 3D 스캐너탐촉자로 불리는 프루브(Probe) 로 물체에 직접 닿게 해서 측정을 하는 방식입니다. CMM(Coordinate Measuring Machine)이 대표적인 방식이며, 대부분의 제조업에 오래 전부터 이 방식이 활용된 방식으로 정확도가 우수합니다.반면, 대상물의의 표면에 접촉을 해야 하므로 물체에 변형이나 손상을 줄 수 있다는 단점이 있고여타 다른 스캐닝방식에 비해 측정 속도가 느립니다.요즘은 거의 사용하지 않는 방식입니다.2, 비접촉식 3D 스캐너 TOF( Time of Flight) 방식 스캐너의 핵심기술은 3차 레인지파인더라 불리는 빛(주로 레이저) 을 물체 표 면에 조사하여, 그 빛이 돌아오는 시간을 측정해서, 물체와 측정원점 사이의 거리를 구하는 기술입니다.TOF방식의 정확도는 시간을 얼마나 정확하게 측정할 수 있 는가에 좌우되는데, 현재 기술로는 약 3.3 picoseconds(1조 분의 1초)의 측정이 가능하므로, 이 방식은 약 1 mm 단위까지가 측정이 한계라고 볼 수 있습니다.따라서 토목 측정이나, 건물 등 대형물 측정에 많이 활용됩니다.3, 광 삼각법 3D 레이저 스캐너 능동형 스캐너로 분류되며, TOF방식의 스캐너처럼 레이저를 이용합니다. 카메라와 레이저 발신자 사이의 거리, 각도는 고정되어 이미 알고 있으므로, 카메라 화각 내에서 수신 광선이 CCD 소자의 상대적인 위치에 따라 깊이(depth)의 차이를 구할 수 있습니다. 이를 삼각법이라고 합니다. 거의 대부분 상황에서 단순히 하나의 레이저 점을 조사 하는 게 아니라 스캐닝 속도를 증가시키기위한 목적으로 라인타입의 레이저가 주로 이용됩니다.4, 핸드헬드 스캐너 3D 이미지를 얻기 위해, 앞에서 언급된 광 삼각법을 주로 이용합니다. 점(dot) 또는 선(line) 타입의 레이저를 피사체에 투사하는 레이저 발송자와 반사된 빛을 받는 수신 장치(주로 CCD)와 내부 좌표계를 기준좌표계와 연결하기 위한 시스템으로 구성되어 있습니다.기준좌표 와 연결하기 위한 시스템은 정밀한 인코더가 부착된 소위 이동형 CMM이라고 불리는 접촉식 로봇 팔과 유사한 장치의 끝 단에 스캐너가 직접 붙여서 구성되기도 하고, 기준 좌표 계를 만들기 위한 마크를 피사체 표면에 붙여서 해결하기도 합니다. 최근의 적용 경우를 살펴본다면모션 트레킹 시스템과 유사하게, 외부에 두 대 이상의 카메라가 스캐너의 동작을 따라갈 수 있도록, 스캐너의 외부에 6개의 자유도를 측정할 수 있는 적외선 발신자를 장착하여, 스캐너 외부에 설치된 트레커(tracker)가 이 발신자의 위치를 추적하도록 하는데요,이 정보를 이용해 내부좌표계로 생성된 3D 이미지데이터를 기준좌표계로 변환시키는 시스템들도 많이 나왔습니다.한번에 한 점씩 스캔하는 방식이 아니라촬상영역 전체 안에 걸려 있는 모든 피사체의 3D 좌표를 여러번에 나눠서가 아닌, 한번에 얻어 낼 수 있습니다. 이런 점 때문에 모션장치에 의한 진동으로 부터 오는 측정 정확도의 손실을 혁신적으로 감쇠시키고 때에 따라서 , 어떤 시스템들은 움직이는 물체를 거의 실시간으로 스캔해 내는 경우도 있습니다.이러한 잇점 덕분에 특히 산업 계에서 정밀한 스캐닝을 목적으롤 할 때 광범위하게 사용되고 있습니다.5, 변조광 방식의 3D 스캐너 물체 표면에 지속적으로 주파수 가 다른 빛을 쏘고 수광부에서 이 빛을 받을 때, 주파수의 차이를 검출해, 거리 값을 구해내는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 스캐너가 발송하는 레이저 소스 외에 주파수가 다른 빛의 배제가 가능 하여 간섭에 의한 노이즈를 감쇄 시킬 수가 있습니다. 이런 타입의 스캐너는 TOF방식의 단점인, 시간 분행능에 대한 제한이 없어 훨씬 고속(약1M Hz)으로 스캔이 가능한데 비해 레이저의 세기가 약한데, 이는 일정 영역의 주파수 대를 모두 사용해야 하기 때문입니다. 따라서, 중거리 영역인 10~30 m 영역을 스 캔 할 때 주로 이용이 됩니다.더많은 방식과 제품들이 있으나간략히 여기까지 나열해 보았습니다.
기계공학
Q. 기계공학 관련 일쪽에는 어떤 재료를 사용하나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계공학을 하게되면 어떤 재료를 사용하게 되는가 라는 질문이신데요기계공학은 기계에 사용되는 적절한 재료로 어떤 것이 있는가 를 배우는 학문입니다.따라서 어떤재료를 특정해서 사용한다는 개념이 아니라목적에 부합하는 재료는 어떤게 맞는가 하는 재료역학 적인 부분이 기계공학의 일부입니다.따라서 여러가지 재료를 취급하게 되는데금속, 플라스틱, 세라믹, 복합 재료를 다루는데요.기계공학과에서 공부하는 과정에서각 재료의 역학적 물성을 이해하기 위해 학습을 하는데대표적 재료인 금속, 플라스틱, 세라믹, 복합재료 각각이 미시적으로 어떤 구조를 가지는 지어떤 역학적 물성을 갖는 지 학습합니다.그리고 그 재료를 가공하고 만드는 공정을 공부하게 되는데공정에서 유의할 사항까지 배우게 됩니다.가장 기본적이고도 대표적인 재료는 금속 이고금속의 가공법에 대해 배우고 다루게 되는데주조 / 절삭 / 3D프린팅 까지 해서 배우고 다루게 됩니다.세라믹의 특성또한 배우게 되며말씀하신 반도체를 생산/가공을 위해서는 가공법과 특성 에 대해 배우고 다뤄져야 할 부분이겠습니다.즉, 기계를 만들 기 위한, 그리고 기계로 만들 수 있는 재료는어떤 재료든 다뤄야하는 것이 기계공학 이겠습니다.
기계공학
Q. 대학교에서 기계 공학을 전공으로 하게 되면 그 다음엔 어떻게 해야 하나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일반적으로 기계공학 전공으로 취직할 수 있는 길은 엄청 넓기 때문에학부 졸업이 유리하냐, 석박사까지가 유리하냐 는 어떤 방향으로 선택하냐의 문제입니다.일반 학부 졸업으로 취직경우는일반적인 대기업/ 중소기업/ 공기업 정도 취직할 경우 일반적으로 취업이 가능하나정부출연 연구소나 국가과학정책과 산업정책을 수립하는 과기부나/산자부/ 중소기업청 등정부부처의 정책입안자로 진출을 목표로 하신다면석/박사 진로가 유리합니다.또한 일반대기업 경우에도학부 졸업후 교수 실험등 등에서 기업과 컨소시엄을 통한 특별한 프로젝트를 시행하는 경우거기서 관련해서 같이 연구를 하며 논문까지 작성하면서첨단기술개발에 기여하는 경우가 생길 수 있다면석/박사를 통한 기술습득 및 그 기술개발에 관련 된 인재로대기업 특채도 가능하겠습니다.어떤 경로로 나아가실 지는 선택의 문제로 생각됩니다.건승을 빕니다.