공작기계

요약 주조, 단조 등으로 만든 기계부품을 가공하는 기계로 기계공업의 기초가 되는 기계이다. 19세기 중에 대부분의 공작기계가 발명되었으며, 20세기에는 성능향상이 이루어져 수치제어 공작기계 등이 제조되었다.

척기

기계를 만드는 기계라고도 하며, 기계공업의 기초가 되는 중요한 기계이다. 넓은 뜻으로 단조·압연(壓延)·프레스·전단(剪斷) 등의 가공기계까지 포함시키는 경우도 있으나, 일반적으로는 기계공작의 기초가 되는 절삭·연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 기계를 말한다. 피가공물을 소정의 모양으로 깎아내기 위하여 바이트·드릴빗·밀링커터와 같은 커터를 사용하여, 피가공물 또는 커터를 회전시키거나 왕복운동시켜 강제적으로 절삭가공한다.

나무를 깎아서 원형봉(圓型棒)을 만드는 일은 오랜 옛날부터 있었으므로, 이를 위한 간단한 장치도 10세기경부터 만들어졌다. 이 장치는 잘 휘는 판자가 천장에 매달려 있고, 판자의 한쪽 끝부분이 벽 등에 고정되어 있으며 반대쪽 끝부분에는 줄이 매어져 있다. 이 줄이 작업대에 있는 원형봉에 감아져 있고, 작업대 아래의 발판까지 연결되어 있다. 그래서 발판을 밟으면 원형봉이 회전하게 되고, 원형봉에 피가공물을 고정시키면 함께 회전하게 된다. 여기에 커터를 손으로 조작하며 가공하는 기계가 만들어져서, 원형봉을 깎는 공작기계로서 널리 사용되었다.

천장에 고정시킨 이 휨판을 영어로 ‘lath’라 하며, 이것이 선반(lathe)의 어원(語源)이 되었다. 18세기 영국의 산업혁명 당시 기계기술자 H.모즐리는 정확하게 나사를 절삭하는 나사절삭 선반을 제작하였다. 전체 길이가 36인치(91.4cm)인 이 선반은 종래와 같은 목제가 아니고 모두 금속으로 만들어졌으며, 커터는 공구대에 장치되고 공구대는 1개의 이송(移送) 나사에 의하여 좌우로 움직이게 되어 있었다. 이 커터를 장치하는 공구대와 그 공구대를 자동적으로 이송하는 고안은 획기적인 것으로서, 모즐리의 전(全)금속제 이송대붙이 선반은 오늘날의 선반의 원형(原型)이 되었다. 이 이송대붙이 선반의 완성으로 기계부품의 제작은 숙련공이 아닌 공원으로도 할 수 있게 되어 기계제조산업의 일대 비약을 가져왔다. 이것으로 사람의 손에 의지했던 선삭가공(旋削加工)의 기계화가 이루어져, 기계가 사람의 손보다 훨씬 정확하고, 또한 빨리 일을 하게 되었다.

와이어트(Wyatt)와 폴에 의한 인출(引出) 롤러의 발명이 방적기계(紡績機械)의 개량 ·발전을 촉진하여 산업혁명의 계기가 되었으며, J.와트의 증기기관이 강력한 동력을 제공하고, 또한 모즐리의 선반 발명이 혁명을 완료시킨 것으로 알려져 있다. 모즐리의 선반을 계기로 하여 그 밖의 공작기계도 잇따라 제작되었으며, 와트가 발명한 증기기관의 실린더는 E.C.윌킨슨의 보링머신으로 만들어졌고, 그레이트 브리튼호(號)에 설치된 엔진의 차축은 J.네이스미스의 전기 해머로 만들어졌다. J.휘트워스는 19세기 1850년대에 선반을 비롯하여 플레이너·셰이퍼·슬로터·펀칭머신·전단 나사절삭기·기어절삭기 등 많은 공작기계를 제조하였다.

대체로 19세기 중에 오늘날의 공작기계가 거의 탄생하였다. 20세기에 들어와 여러 공작기계는 개량되어 두드러진 성능 향상이 이루어졌으며, 자동기계 등이 여러 방면에서 채택되기 시작하였다. 제2차 세계대전 후에는 소재에서 완성까지를 1대의 기계로 가공하는 트랜스퍼머신이 출현하여 오토메이션의 계기를 마련하였다. 더욱이 전자공학의 발달로 수치제어(numerical control:NC) 공작기계가 제조되어 20세기 후반이 되면서 실용화되고 있다.