1.1 NC
NC라는 것은 Numerical control의 약자로써 수치로 제어한다는 의미이다. 즉, "수치와 부호로 구성된 수치의 정보로써
기계의 운전을 자동제어" 한다는 뜻이며, 수치제어 공작기계를 NC공작기계라고 한다. NC는 KS B 0125에 규정되어 있으며, 숫자나 기호로써 구성된 정보를 매개수단으로 하여 기계의 운전을 자동제어 하는 것을 말한다. 즉, NC파트 프로그램을 컴퓨터 또는 수동 펀칭기를 사용하여 NC테이프에 천공하거나 NC데이터를 플로피 디스크에 받아서 NC데이터를 정보처리 회로에서 읽어 지령 펄스열로 변환하고, 이 지령 펄스에 따라 서보기구를 구동시켜 NC기계가 자동적으로 가공하도록 하는 제어방식을 말한다. 따라서, NC공작기계의 출현으로 작업자가 손으로 움직였던 기계의 조작이 자동화됨은 물론이고, 손 조작으로는 불가능했던 헬리콥터 날개와 같이 형상이 복잡한 부품도 가공할 수 있고 정밀도 및 제작 능률을 더욱 높일 수 있게 되었다. 그 후에 컴퓨터가 출현하여 이를 사용한 NC가 나올 수 있었다. 컴퓨터를 내장한 NC이므로, 컴퓨터 NC로 불리며 이를 간략화 하여 CNC라고 하는 단어가 생겨났다.
순서 = 1.부품도면 2.프로세스 시트 3.NC Dtaa 4.NC장치 5.공작기계 6.가공물
NC공작기계의 가공순서로써 프로그램에서 가공까지의 흐름을 나타내었다. 순서와 같이 종래의 범용선반이나 밀링 작업에서 작업자가 도면을 해독하여 절산조건과 공구경로 등을 머리 속에서 생각한 후 수동 또는 자동조작으로 공작물과 공구를 상대 운동시켜 부품을 가공하던 것을 NC공작기계에서는 어떤 절삭을 할 경우 우선 절삭하는 가공물의 도면으로부터 치수, 사용공구, 절삭조건, 가공순서 등을 정해진 약속에 따라 NC테이프나 플로피 디스크에서 정보처리 회로에 입력만 시켜 주면 그 다음은 자동적으로 NC공작기계가 가공을 완료하게 된다.
1.2 NC공작기계의 특징
NC공작기계의 특징은 다음과 같다.
(1) 제품의 균일화로 품질관리가 용이하다.
(2) 작업시간 단축으로 생산성을 향상시킬 수 있다.
(3) 제조원가 및 인거비를 절감할 수 있다.
(4) 특수 공구제작의 불필요로 공구관리비를 절감할 수 있다.
(5) 작업자의 피로를 줄일 수 있다.
(6) 제품의 난이성에 비례해서 가공성을 증대시킬 수 있다.
1.3 NC발전의 역사
NC의 처음 시도는 프랑스의 쟈코드에 의해 1801년 펀치 카드시스템을 발명하여 직물기계에 도입하였다. 그 후 비행기나 미사일 등의 복잡한 부품의 보다 빠른 생산방법의 연구가 계속되어 오다가 1947년 미국의 파슨즈가 헬리콥터 날개제작 중 착안하여 기초 연구를 시작하다가 1949년 MIT와 공동으로 NC시스템을 개발하였으며, 오늘날의 NC공작기계의 원형이 실현되었다. 현재와 같은 정교한 NC공작기계는 제어 시스템의 신뢰도가 크게 증가됨으로써 이루어질 수가 있었으며, 일본에서는 1950년대 후반, 우리 나라는 1979년대 중반에 이르러 비로소 NC공작기계의 출현이 가능하였으며, 이와 같이 만들어진 NC공작기계는 NC장치의 발달, 즉 전자분야의 발달과 더불어 급속한 발전을 거듭하게 되었다.
NC의 발달 과정을 5단계로 분류를 하면 다음과 같다.
(1) 제1단계 : 공작기계 1대를 NC 1대로 단순 제어하는 단계 (NC)
(2) 제2단계 : 공작기계 1대를 NC 1대로 제어하는 복합기능 수행단계 (CNC)
(3) 제3단계 : 여러 대의 공작기계를 컴퓨터 1대로 제어하는 단계 (DNC)
(4) 제4단계 : 여러 대의 공작기계와 자동창고, 무인 반송시스템에 의한 무인 생성단계 (FMS)
(5) 제5단계 : FMS를 포함한 공장전체의 무인화단계 (CIMS)
1.4 NC의 응용
오늘날 NC는 기계가공을 위시한 산업 각 분야에서 널리 쓰이는데, NC공작기계의 초창기 목적은 복잡한 형상의 제품을 높은 정밀도로 가공하기 위해 개발되었는데 최근에는 생산성 향상을 목적으로 NC공작기계를 사용하는 경우가 많아졌다. 기계가공에 있어서는 선반, 밀링, 머시닝센터, 와이어 컷 EDM, 드릴링, 보링, 그라인딩 등의 작업에 이용할 수 있다.
그러나 NC공작기계가 적합한 제품이 있는 반면에 적합하지 않은 제품도 있는데, NC공작기계로 수행하기 적합한 작업의 특성은 다음과 같다.
(1) 부품이 다품종 소량생산이며 빈번히 가공되어야 한다.
(2) 부품향상이 복잡하고 부품에 많은 작업이 수행되어야 한다.
(3) 제품의 설계가 비슷하게 변경되는 가공물이어야 한다.
(4) 가공물의 공차범위가 적어야 부품이 비싸서 가공물의 오차가 허용이 안 되는 가공물이어야 한다.
(5) 부품의 완전한 검사를 필요로 하는 가공물이어야 한다.
어떠한 작업에 NC공작기계의 사용을 결정하기 위해서는 그 작업이 위의 모든 특성을 갖추어야 되는 것은 아니고, 위의 사항 중 몇 가지 특성만 갖추어도 NC공작기계를 이용하여 작업할 수 있다.
1.5 NC공작기계의 경제성
1.5.1 NC공작기계의 경제성을 평가하는 방법
1. 페이백 방법
페이백 방법은 NC공작기계를 도입하는데 따른 연간 절약비용의 예측 값을 투자액에 비교하여 투자액을 보상하는데 필요한 녀 수를 구하는 방법이다. 이 방법은 기계의 내용 년 수를 구할 수 있는 이점이 있고 쉽게 못쓰게 되는 장치 등의 평가에 적합하나 정확성이 떨어진다.
2. MAPI
MAPI 방법은 구입을 계획하고 있는 NC공작기계에 의한 최초 년도의 부품 생산비용을 현재 가지고 있는 NC공작기계에 의한 비용과 비교하여 평가하는 방법으로 가장 많이 사용되고 있다. 이 방법은 공작기계의 교체에 좋은 평가 방법이 되며 또한 계산에 사용하는 인자를 변화시킬 수 있으므로 어느 일정 기간의 경제성이 아니더라도 사용할 수 있는 평가방법이다.
1.5.2 중소량 다품종 생산 경우의 경제성
1개의 Lot에 대한 제품 수량이 적은 경우 범용 공작기계의 초기 비용은 적게 소요되지만 생산 수량이 증가함에 따라서 생산비용이 급격히 증가된다. 전용기의 경우, 초기 비용은 많지만 생산수량이 증가하여도 생산비용의 증가는 완만하다.
따라서 대량 생산에는 전용기 사용이 적당하다는 것을 알 수 있다. NC공작기계의 경우는 소량 및 중량 정도의 생산에 적당하며 연구에 의하면 1Lot의 수량이 20개 정도의 소량 생산이 적합한 것으로 알려지고 있다. 최근 NC기계의 대중화 따른 가격인하, 가공물의 종류 및 NC기계의 기종에 따라서 가공물 수량의 증가는 많은 차이가 있을 수 있다. 특히 각 나라의 경제성장에 따른 임금의 상승은 NC기계사용의 중요한 변수가 될 수 있다. 이제 우리 나라에서도 급속한 경제성장과 더불어 노동인구의 부족, 기술자 부족, 원자재 기타 가격의 상승이 공작물의 균일과 고정도를 요구함에 따라 기계가공 합리화의 필요성 때문에 NC공작기계 도입이 급속도로 증가하고 있는 설정이다.