CAD/CAM 개론

황종대 지음

광문각 2023년 05월 01일 출간 종이책 : 2023년 02월 25일 출간

작품소개

책소개

필자는 우리 기계 공학도와 현장 기술자들이 4차 산업혁명 시대에 기계 산업을 주도적으로 이끌어가기 위한 4CM 통합 기술을 제안한 바 있다. 즉 CAD(설계 해석), CAM(코드 생성), CNC(기계 구동), CAT(측정검사, 품질관리) 및 Maintenance(유지보수, 생산관리)의 4CM 기술을 통합적으로 운용하여 기계 산업의 효율성을 강화할 필요가 있다는 것이다. 여기에 더하여 자동화(Automation) 및 인공지능(AI) 기술을 융합한 4CM2A(CAD, CAM, CNC, CAT, Maintenance, Automation, AI) 스마트 융합 제조 기술로 발전함으로써 K-제조 강국을 주도해야 할 것이다.

공학(머리)과 기술(손)은 창의적 설계에 기반한 숙련 기술의 접목이라는 점에서 스마트 융합 제조를 구현하기 위한 핵심 가치이다. 공학적 이론은 기술적 실무 역량을 강화하고 기술적 실무 역량은 다시 공학적 이론을 공고히 한다. 어느 하나도 치우침이 없이 이론과 실무를 병행하여 통찰력과 실무 능력을 키워야 할 것이다.

지난 《공학과 기술》 시리즈인 《5축가공 기술》, 《CAD/CAM 기술》, 《기계설계 기술》에 이어 이번 《CAD/CAM 개론》은 CAD/CAM 엔지니어가 실무 기술을 이해하고 역량을 강화하기 위한 이론적 도구이다.
1편에서는 CAD/CAM 기술을 구현하기 위한 공학 기초 수학을 다룬다. CAD/CAM 분야에서 주로 사용되는 기초 수식, 피타고라스 정리, 삼각함수와 함께 물리량과 단위 체계를 다루었다.
2편에서는 CAD/CAM 시스템, 좌표계와 벡터, 행렬과 좌표 변환, CAD(컴퓨터 응용 설계), CAM(컴퓨터 응용 가공) 등 CAD/CAM 핵심 이론을 다룬다. 각 세부 이론마다 CAD/CAM 실무에서 어떻게 적용되는지 이해하도록 하였으며, 실용적인 예제와 최근 10년간 기출 문제를 중심으로 응용학습을 수행함으로써 이해도를 높여 나가고 관련 국가기술시험도 대비할 수 있도록 하였다.

3편에서는 1편과 2편의 주요 이론에 대한 검증 과정을 소개한다. 수학적인 검증은 가시적이지 않다는 점에서 직관적으로 이해할 수 있는 3D CAD 검증을 제시하였다. 이러한 검증 과정을 통하여 CAD/CAM 이론이 상상 속의 미지수가 아니라 충분히 검증 가능하고 흥미로우며 실무 능력을 파워업하기 위한 유용한 도구임을 체득해 나간다.

공학 기초 수업의 경우 [I. 공학 기초 수학]편에 이어 [Ⅱ. CAD/CAM 개론]편의 [2. 좌표계와 벡터] [3. 행렬과 좌표 변환]까지 추가로 진행하는 것도 추천한다.

독자 제현께서 이론적 통찰력을 가지고 CAD/CAM 기술 역량을 키워 가시는 데 본서가 작으나마 이바지하기를 바라며, 늘 《공학과 기술》 시리즈에 관심을 가지고 응원해 주신 여러분께 감사의 말씀을 전한다. 도서출판 광문각의 박정태 대표님과 관계자분들께도 감사의 인사를 전하며 기계 기술을 펼침에 있어 늘 즐거움과 보람이 함께 하시길 기원합니다.

목차

I. 공학 기초 수학
　1. 기초 수식 연산
　　1.1 사칙연산
　　1.2 분수식
　　1.3 비례식
　2. 피타고라스 정리
　　2.1 피타고라스 정리
　　2.2 데카르트 직교 좌표계
　3. 삼각함수
　　3.1 삼각함수의 정의 및 특수각
　　3.2 사인 법칙과 코사인 법칙
　　3.3 일반각과 호도법
　4. 물리량과 단위
　　4.1 물리량과 단위 체계
　　4.2 속도와 가속도
　　4.3 질량과 힘
　　4.4 응력과 변형률
　　4.5 밀도와 비중량
　　4.6 일과 열
　　4.7 일률과 동력

II. CAD/CAM 개론
　1. CAD/CAM 시스템
　　1.1 CAD/CAM 시스템의 정의
　　　1.1.1 CAD/CAM 시스템의 용어 정의
　　　1.1.2 CAD/CAM 시스템의 구성 요소
　　　1.1.3 생산 기술 시스템
　　1.2 CAD/CAM 시스템의 H/W
　　　1.2.1 CAD/CAM H/W
　　　1.2.2 하드웨어 인터페이스
　　1.3 CAD/CAM 시스템의 S/W
　　　1.3.1 CAD/CAM S/W
　　　1.3.2 컴퓨터 그래픽 디스플레이
　2. 좌표계와 벡터
　　2.1 좌표계
　　　2.1.1 3차원 좌표계
　　　2.1.2 동차 좌표계
　　　2.1.3 정규 좌표계
　　2.2 벡터
　　　2.2.1 벡터의 정의
　　　2.2.2 벡터의 합과 차
　　　2.2.3 벡터의 내적
　　　2.2.4 벡터의 외적
　3.행렬과 좌표 변환
　　3.1 행렬
　　　3.1.1 행렬의 정의
　　　3.1.2 행렬의 연산
　　　3.1.3 행렬식과 역행렬
　　　3.1.4 벡터와 다항식의 행렬 표현
　　3.2 좌표 변환
　　　3.2.1 이동 변환
　　　3.2.2 축척 변환
　　　3.2.3 대칭 변환
　　　3.2.4 회전 변환
　　　3.2.5 전단 변환
　4. CAD(컴퓨터 응용 설계)
　　4.1 와이어프레임
　　　4.1.1 직선의 방정식
　　　4.1.2 원추 단면 곡선의 방정식
　　　4.1.3 자유 곡선의 방정식 189
　　4.2 곡면
　　　4.2.1 기본 곡면
　　　4.2.2 자유 곡면
　　　4.2.3 조작 곡면
　　　4.2.4 용도에 따른 곡면의 분류
　　4.3 솔리드
　　　4.3.1 솔리드 기본 도형
　　　4.3.2 CSG 방식과 B-REP 방식
　　　4.3.3 파라메트릭, 특징 형상, 조립체 모델링
　　　4.3.4 솔리드의 분해 모델
　5. CAM(컴퓨터 응용 가공)
　　5.1 CAM 프로세스와 가공 경로 계획
　　　5.1.1 CAM 프로세스
　　　5.1.2 가공 경로 계획
　　5.2 수동 NC 프로그래밍
　　　5.2.1 CNC 터닝
　　　5.2.2 CNC 밀링
　　5.3 자동 CAM 프로그래밍
　　　5.3.1 곡면의 법선 벡터
　　　5.3.2 공구 위치 데이터
　　　5.3.3 이송 방향 오차와 커습 높이
　　　5.3.4 포스트 프로세싱
　　　5.3.5 공구 간섭과 충돌 검토
　　5.4 다축 가공
　　　5.4.1 1축 가공기
　　　5.4.2 2축 가공기
　　　5.4.3 3축 가공기
　　　5.4.4 4축 가공기
　　　5.4.5 5축 가공기

III. CAD/CAM 검증
　1. CATIA 환경 설정
　　1.1 기본 작업 환경 설정
　　1.2 단축키와 단축 명령 설정
　2. CATIA를 활용한 CAD/CAM 검증
　　2.1 피타고라스 정리 검증
　　2.2 삼각함수 검증
　　2.3 벡터 검증
　　2.4 좌표 변환 검증
　　2.5 CAD 검증
　　2.6 CAM 검증

작가정보

저자(글) 황종대