글로벌 세계 대백과사전/기술·통신/기계-건설기술/기 계 기 술/기계기술〔개설〕

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機械技術〔槪說〕 기계기술은 다른 모든 기술의 모체가 되며 생산의 능률화, 국민생활의 기계화, 국가경제 발전의 기초적인 역할을 담당한다. 기계기술은 기계설계(機械設計)와 기계제작(機械製作)으로 대별할 수 있다. 기계설계는 작업기계를 제작하거나 또는 공산품을 제작하기 위한 기계를 설계하는 기술로서, 응용과학인 기계공학(機械工學), 즉 열역학·수력학·유체역학·기구학·재료역학·기계역학·기계공작법·재료공학·소성역학(塑性力學)·기계요소설계학 등을 기초로 하여, 목적에 따라 기구·강성·재료·치수·모양 등을 적절히 선택하고 구상하며 계획하는 기술이다. 이 설계의 결과를 도면화하여 기계제작으로 옮기는 것이다. 기계제작은 설계에 따라 재료의 준비·가공·조립·검사 등의 공정을 거쳐 완성되는 것이다. 기계류는 공산품을 생산하기 위한 생산기계와 운반·하역·건설·농업 등을 위한 작업기계, 또 동력을 얻기 위한 동력기계 등으로 구별할 수 있으며, 이와 같은 기계를 제작하기 위한 공작기계(工作機械)의 설계·제작은 기계기술의 기본이 되는 것이라 할 수 있다. 공작기계는 일반적으로 공작물을 희망하는 모양으로 가공하는 기계를 의미하며, 특히 공작물이 금속이고 가공방법이 절삭(切削)·연삭(硏削)과 같이 칩(chip)를 내며 가공하는 기계를 좁은 의미의 공작기계라고 하고, 프레스·인발(引拔)·압연·단조 등 소성가공을 하는 기계는 넓은 의미의 공작기계(工作機械)라고 한다. 공작기계는 18세기 중엽부터 19세기에 걸쳐 영국에서 일어난 산업혁명(産業革命)을 계기로 수공업이 기계화되고 또 정밀가공이 요망되면서 발전하기 시작하였다. 1797년 헨리 모들레이(H.Maudlay)는 나사깎기 선반(旋盤)을 발명하면서 많은 종류의 공작기계를 발명하였다. 1769년 제임스 와트(J. Watt)가 증기기관을 발명하였고, 이 증기기관의 실린더 내면을 정확한 원통으로 가공하기 위하여 스미톤(Smeaton)이 보링 머신(machine)을 발명하여 증기기관의 제작을 가능하게 하였다. 계속하여 많은 종류의 공작기계가 발명되었고 또 발전하는 공작기계를 규격화하여 설계와 제작에서 합리화를 도모하기 위하여 독일의 뢰베(Loewe)회사의 기사인 슐라이징거(Schlesinger)는 각 제작회사를 융합시켜 규격에 합당한 공작기계를 제작하도록 하여 오늘에 이르렀다. 다량생산과 정밀가공을 위한 방안을 연구하여 능률적인 기계제작을 도모하고 있을 때, 그 요소로 절삭속도(切削速度)의 고속화에 따라 절삭공구(切削工具) 재료의 개량이 필요하게 되었다. 공구로는 처음에는 탄소강(炭素鋼)이 사용되었으나 20세기 초기에 이르러 고속도강(高速度鋼)이 발명되고 또 경질합금(硬質合金)의 진보와 세라믹스(ceramics) 공구의 발명으로 다량생산·정밀가공·고속(高速) 및 중속(中速)절삭이 가능하게 되었으며, 이와 병행하여 공작기계의 강성, 정밀도의 향상, 주축회전의 고속화가 필요 불가결하게 되었다. 한편 구동(驅動)의 원활과 생력화(省力化)를 위하여 유압구동식(油壓驅動式)·수치제어식(數値制御式)이 연구 개발되어 실용화됨으로써 기계기술에 현저한 발전을 가져왔다. 부품제작(部品製作)에서는 많은 종류의 것이 소성가공법을 이용하게 되었으며, 프레스가공은 경제적이며, 정밀도에서도 절삭가공에 손색이 없는 것이 제작되기에 이르렀다. 이에 필요한 공구로서 펀치(punch)와 다이(die)는 방전가공법(放電加工法)의 개발로 정밀하고도 쉽게 만들 수 있게 되었다. 또한 기계 요소 중의 나사, 치차, 베어링의 볼 등은 전조가공법(轉造加工法)을 이용하여 절삭(切削)한 부품보다 강도가 높은 것을 다량 생산하기에 이르렀다. 절삭가공에서도 주어진 공차(公差:tolerance) 내에 정밀하게 가공하기 위하여 지그(jigs)와 고정구(fixture)를 연구하여 단능공작기계로써 능률을 높이고 있으며, 전용공작기계를 이용하여 내연기관의 실린더 블록(cylinder block)의 가공, 베어링 내면의 브로칭(broaching)가공, 정밀기어가공 등은 각 부품들의 치수공차를 보장하여 끼워맞춤 방식을 이용한 부품의 호환성을 갖게 하며, 또 금속재료의 열처리 자동조절은 금속재료 부품이 기계적 성질의 균일성을 보장하므로 완성된 제품의 성능과 내구성을 보장할 수 있게 되었고 또 다량생산에 기여한 바 크다. 이와 같은 기계기술의 발전은 비단 제작용 기계뿐만 아니라 운반·하역·교통·건설·농업 등을 기계화하며, 또 에너지 공급에 필요한 원동기 제작을 가능케 하여 모든 공업분야에 발전을 가져오게 하였다. 한편 일상생활에도 기계기술이 도입되어 가정생활을 보다 편리하고 여유있게 할 수 있을 뿐만 아니라, 가정에서도 기계기술에 관한 기초지식이 필요하게 되어 국민생활의 과학화의 일익을 담당하게 되었다. 따라서 기계기술은 기술 단독으로만 발전되는 것이 아니고, 관련기술인 금속재료·공업재료·전기·전자·화공 등 모든 기술과 병행하여 발전되는 것이다. 또 공학의 이론적인 뒷받침이 불가결하므로 기초적인 기계공학의 연구는 기계기술 발전의 촉진제가 될 것이다. <康 明 順>