기계는 어떻게 정밀함을 배웠나

산업혁명기의 공작기계는 평면 기준, 단단한 공구 지지대, 정확한 나사, 정밀 측정을 결합하면서 작업자의 손으로는 만들기 어려운 정확도를 확보함 Watt의 증기기관에 필요한 실린더는 양끝에서 지지한 보링 바로 가공하면서 크게 개선됐으며, 1776년 제작품은 크기 대비 오차가 7년 전 시험용 실린더보다 약 30배 작았음 세 평판을 서로 비교하며 긁어내는 방법은 복사할 평면이 없어도 평면 기준을 만들 수 있게 했고, 나사 역시 기하학적으로 처음 생성한 뒤 복제와 보정으로 정확도를 높였음 Maudslay의 마이크로미터에서 Whitworth의 측정기로 이어지는 약 50년 동안, 기기가 구별할 수 있는 차이는 1,000분의 1인치에서 100만분의 1인치로 줄어듦 공작기계는 다른 공작기계의 부품도 만들며 정확도를 복제하고 개선했으며, 한때 검출 한계였던 100만분의 1인치는 오늘날 작은 게이지 블록의 제조 공차가 됨 정밀한 기계를 만들기 위한 첫 조건 1800년 무렵 Henry Maudslay가 만든 종류의 나사 절삭 선반은 회전하는 소재 옆으로 공구를 이동시켜 나사산을 깎았음 긴 나사가 소재의 회전마다 공구대를 일정 거리 이동시키며, 이런 선반은 증기기관, 직기, 기관차와 다른 선반에 들어갈 축과 나사를 제작함 그러나 기계 자체의 오차도 가공품에 복사됨 안내면이 휘면 공구도 휘어진 경로를 따르고, 이송 나사의 간격이 불균일하면 새 나사산도 불균일해짐 이런 오차는 피스톤 누설, 베어링 안에서 흔들리는 축, 볼트에 걸리는 너트로 이어짐 1770년대 작업장은 큰 실린더의 원형도, 긴 안내면의 직진도, 나사산 간격을 확보하기 어려웠고, 일반 작업용 자의 최소 눈금도 1/16인치, 약 1.5mm였음 증기기관 실린더와 양단 지지 보링 Newcomen의 기관은 실린더 안의 증기에 냉수를 뿌려 응축시키고, 대기압으로 피스톤을 밀어 내렸음 피스톤 위의 물은 불균일한 실린더 벽과의 틈을 막았지만, 냉수 분사는 실린더도 식혔음 Watt는 응축을 별도의 차가운 용기로 옮겨 실린더를 뜨겁게 유지하면서 석탄 소비를 약 3분의 2 줄였음 물 대신 건식 패킹으로 밀봉해야 했는데, 단단히 다진 패킹은 큰 틈을 충분히 메우지 못했음 따라서 실린더 내경은 피스톤의 전체 이동 구간에서 둥글고 곧아야 했음 1769년 Kinneil 시험 기관의 18인치 실린더는 가장 나쁜 지점에서 방향별 지름 차이가 약 3/8인치였음 지름이 0.5m도 안 되는 실린더에 거의 ...