정밀측정이론과 실습 (3판)

최부희

건국대학교 기계공학과 졸업

건국대학교 대학원 기계설계학과(공학박사)

기계기술사, 기계가공기능장, KOLAS 평가사

현재, 한국폴리텍대학 나노측정과 교수

한국문인협회 회원(시인)

지구문학작가회의 회장

CHAPTER 1 정밀측정공학

01 정밀측정 기초

1.1 정밀측정의 개념

1.2 측정기의 종류와 특성

1.3 측정 단위계

1.4 SI 단위

1.5 측정 오차

1.6 오차 요인

1.7 측정 불확도

02 길이 측정

2.1 버니어캘리퍼스

2.2 마이크로미터

2.3 하이트 게이지

2.4 측장기

2.5 게이지 블록

2.6 다이얼 게이지

2.7 콤퍼레이터

2.8 공기마이크로미터

2.9 전기마이크로미터

2.10 한계 게이지

03 각도 측정

3.1 각도 게이지

3.2 경사각 측정

3.3 테이퍼 측정

3.4 수준기

3.5 기타 각도 측정기

04 기하공차의 측정

4.1 기하공차의 개요

4.2 모양공차 측정

4.3 자세공차 측정

4.4 위치공차 측정

4.5 흔들림 공차 측정

05 표면 거칠기 측정

5.1 표면 거칠기의 개요

5.2 표면 거칠기 표시방법

5.3 표면 거칠기 측정법

06 나사 및 기어 측정

6.1 나사 측정

6.2 기어 측정

07 윤곽 측정

7.1 윤곽 측정의 개요

7.2 공구현미경

7.3 투영기

08 3차원 측정

8.1 3차원 측정기의 개요

8.2 3차원 측정기의 구조

8.3 좌표계

8.4 3차원 측정

8.5 3차원 측정기의 정도관리

09 기타 측정

9.1 측정의 디지털화

9.2 레이저 이용 측정

10 정밀측정 문제 해설

CHAPTER 2 기본 측정기 사용(NCS 능력단위)

01 작업계획 파악하기

1.1 도면의 측정요소 파악

1.2 측정요소별 측정방법 파악

교수방법 및 학습활동

평 가

02 측정기 선정하기

2.1 제품에 따른 측정기 선정

2.2 측정에 필요한 보조기구의 선정

교수방법 및 학습활동

평 가

03 기본 측정기 사용하기

3.1 측정기의 0점 설정

3.2 버니어캘리퍼스로 길이 측정

3.3 마이크로미터로 길이 측정

3.4 하이트 게이지로 높이 측정

3.5 다이얼 테스트 인디케이터로 비교 측정

3.6 하이트 마이크로미터로 높이 측정

3.7 실린더 게이지로 내측 측정

3.8 텔레스코핑 게이지로 내측 측정

3.9 투영기를 이용한 부품 측정

3.10 공구현미경을 이용한 길이 측정

3.11 베벨 각도기에 의한 각도 측정

3.12 사인바를 이용한 경사각 측정

3.13 롤러를 이용한 경사각 측정

3.14 사인센터를 이용한 테이퍼 측정

3.15 롤러를 이용한 테이퍼 측정

3.16 볼을 이용한 내측 테이퍼 측정

3.17 롤러를 이용한 더브테일 측정

3.18 3침법에 의한 나사의 유효지름 측정

3.19 스퍼기어의 걸치기 이두께 측정

3.20 표준시편의 표면 거칠기 측정

교수방법 및 학습활동

평 가

종합 평가

CHAPTER 3 정밀측정(NCS 능력단위)

01 측정방법 결정하기

1.1 비교측정에 의한 구멍의 측정 방법

1.2 축의 중심간 거리 측정

1.3 높이의 상한측정과 하한측정 방법

1.4 원통축의 편심량 측정 방법

교수방법 및 학습활동

평 가

02 정밀측정 준비하기

2.1 전기마이크로미터로 부품 측정

2.2 공기마이크로미터로 부품 측정

2.3 측정시 발생되는 변형량 계산

교수방법 및 학습활동

평 가

03 정밀측정하기

3.1 투영기에 의한 나사 측정

3.2 공구현미경을 이용한 부품 측정

3.3 진직도 측정

3.4 평면도 측정

3.5 진원도 측정

3.6 원통도 측정

3.7 평행도 측정

3.8 직각도 측정

3.9 위치도 측정

3.10 동심도 측정

3.11 대칭도 측정

3.12 오버핀법에 의한 기어의 이두께 측정

3.13 평면의 표면 거칠기 측정

3.14 측정 데이터의 통계처리

교수방법 및 학습활동

평 가

종합 평가

CHAPTER 4 부 록(출제기준과 훈련기준)

01 출제기준

1.1 기본측정기 사용

1.2 정밀측정

02 훈련기준

2.1 개 요

2.2 훈련과정

2.3 고려사항

요즘 국가직무능력표준인 NCS라는 용어를 많이 접하게 된다. NCS란 산업현장에서 직무를 수행하기 위해 요구되는 지식․기술․태도 등의 내용을 국가가 체계화한 것이다. NCS는 능력 있는 인재를 개발해 핵심 인프라를 구축하고 국가경쟁력을 향상시키기 위해 개발되어 교육훈련기관은 물론 전 산업에 활용할 수 있도록 지속적으로 확산 추진하고 있다.

NCS의 분류는 직무의 유형을 중심으로 대분류(24) → 중분류(80) → 소분류(238) → 세분류(887)의 순으로 구성되며, 세분류에는 능력단위가 있다. 능력단위는 NCS의 기본 구성요소에 해당되는 직무로서 능력단위 분류번호, 능력단위 정의, 능력단위요소 등으로 구성되어있으며, 기계분야에서 공통으로 사용되는 측정분야의 NCS분류체계는 다음과 같다.

15.기계 02.기계가공 01.절삭가공 05.측정이 있으며, 세분류 측정에는 다음과 같이 10개의 능력단위가 있다.

1. 작업계획수립 2. 도면해독

3. 육안검사 4. 기본측정기 사용

5. 정밀측정 6. 비교측정

7. 3차원측정 8. 측정기 유지관리

9. 작업 개선활동 10. 작업관리로 구성된다.

지금까지 개발된 NCS 학습모듈 중 기계분야의 측정에 포함된 10개의 학습모듈을 분석한 결과 교육기관이나 산업체에서 실습으로 활용할 수 있는 능력단위는 기본측정기 사용, 정밀측정, 3차원측정이며, 나머지 7개의 능력단위는 실습과제로 활용할 수 없는 이론교재로 개발되어 있다. 3차원측정은 3차원측정기의 제조회사에 따라 측정용 소프트웨어가 다르므로 본 교재에서는 다루지 않고 2개의 능력단위(기본측정기 사용, 정밀측정)를 분석하여 정밀측정의 기초에서 응용까지 45개의 실습과제를 도출하여 관련이론인 정밀측정공학과 함께 구성하였다.

이 책의 구성은 제1장 정밀측정공학, 제2장 기본측정기 사용(NCS실습과제), 제3장 정밀측정(NCS실습과제) 및 출제기준과 훈련기준으로 엮었다.

제1장 정밀측정공학은 NCS와 관련된 이론으로서 정밀측정 기초, 길이 측정, 각도 측정, 기하공차의 측정, 표면 거칠기 측정, 나사 및 기어 측정, 윤곽 측정, 3차원 측정, 기타 측정 및 정밀측정 문제 해설로 구성되었다.

제2장 기본측정기 사용은 NCS에 대한 실습과제로서, 능력단위 요소인 작업계획 파악하기, 측정기 선정하기, 기본 측정기 사용하기에 대하여 24개의 실습 과제와 평가문제로 구성되었다.

제3장 정밀측정은 NCS에 대한 실습과제로서, 능력단위 요소인 측정방법 결정하기, 정밀측정 준비하기, 정밀측정하기 대하여 21개의 실습 과제와 평가문제로 구성되었다.

이 책은 저자가 다년간 정밀측정분야에서 강의를 하면서 2012년과 2013년에 집필한 NCS 모듈교재인 [정밀측정], [비교측정], [일반측정]을 토대로 하여 새로 개편된 [기본측정기 사용]과 [정밀측정]의 학습모듈교재의 체계를 준용하여 교육기관 및 산업체에서 쉽게 활용할 수 있도록 편집하였다. 이 책을 엮으면서 국내외의 많은 기술서적과 기술 자료를 참고하였으며, 저자께 심심한 감사를 드린다.

끝으로 NCS교과를 적용하는 전문계 고등학교, 대학 및 폴리텍대학에서 정밀측정공학과 정밀측정실습 교재로 활용할 수 있도록 엮었으며, 일학습 병행제를 실시하는 산업체에서 OJT교재나 Off－JT교재로 활용되길 기대한다. 그리고 이 책을 기꺼이 출판해주신 복두출판사 관계자 분들의 협조에 감사드린다.

글쟁이 움터에서

저자 최부희