17년 3회차

드릴의 몸체 부분 중 마진(날 옆의 원통면)보다 지름을 작게 제작하여 공작물과의 불필요한 접촉을 방지하도록 한 부분을 몸 여유(body clearance)라고 한다. 이는 드릴이 공작물을 뚫고 들어갈 때 뒷부분이 구멍의 내벽과 마찰하지 않도록 설계된 것으로, 절삭저항을 줄이고 드릴의 수명을 연장하는 역할을 한다. 웨브는 두 플루트 사이의 중심부, 마진은 날 옆의 최대 지름 부분, 날 여유각은 주면에 가한 경사각이므로 모두 다른 요소이다.

밀링커터가 회전하는 동안에는 칩이 튀어 다칠 위험이 있으므로 보안경 착용 등 적절한 보호조치를 취하며 기계를 계속 주시해야 하고, 단순히 자리를 피하는 것은 올바른 안전수칙이 아니다.

날 끝이 예리한 공구를 조심히 다루는 것, 테이블 위에 공구·측정기를 두지 않는 것, 주축 변속 전 정지를 확인하는 것은 모두 올바른 안전수칙이다.

CNC 선반에서 원호가공을 수행하는 G-코드는 G02(시계방향)와 G03(반시계방향)으로 구분된다. 시계방향 원호가공은 G02로 지정하며, 이때 I, J, K 오프셋 값으로 원의 중심을 정의하고 F(절삭 속도)를 설정하여 가공한다. G01은 직선보간, G03은 반시계방향 원호, G04는 정지(드웰)를 의미하므로 시계방향 원호가공의 정답은 G02이다.

스텔라이트(stellite)는 코발트(Co)를 기본 기지로 하고 텅스텐(W), 크롬(Cr), 철(Fe) 등을 포함하는 주조경질합금이다. 주로 Co-W-Cr 계통으로 구성되며, 높은 경도와 내마모성이 필요한 절삭공구나 내마모부품에 사용된다. 다른 보기들은 스텔라이트의 전형적인 구성 원소를 반영하지 않거나 초경합금(W-Ti-Co), 스텔라이트가 아닌 다른 경질합금의 특성을 나타낸다.

브로치는 가공할 형상에 맞춘 전용 공구라서 제작이 어렵고 값이 비싸다. 그래서 주로 대량생산에 쓰이며, 한 번 통과시키는 것만으로 균일한 다듬질면을 얻고 키홈·스플라인 같은 다양한 단면 형상을 가공할 수 있다.

선반가공에서 나타나는 칩의 대표적 유형은 유동형, 전단형, 균열형(및 열단형)이다.

반면 비산형은 칩의 형태를 분류하는 정식 용어가 아니므로 선반가공 칩의 유형에 해당하지 않는다.

드릴의 웨브(web)는 두 개의 플릿(flute) 사이의 중앙 부분으로 드릴의 강도를 담당하는 부위다. 웨브가 두꺼우면 중앙부 재료가 증가하여 절삭저항(피드 저항)이 커지고 열 발생도 증가한다는 원리가 맞다.

• 절삭을 하는 실제 부분은 드릴의 치(tooth)이고 웨브는 강도 유지 역할을 하므로 틀렸다.
• 드릴 굵기 기준은 웨브가 아닌 외경(지름)이다.
• 절삭 구멍과 드릴 크기의 차이는 드릴의 편심이나 정확도 문제이지 웨브의 정의가 아니다.

마이크로미터에서 최소 눈금(한 눈금의 측정값)은 스핀들 나사의 피치를 딤블의 등분수로 나눈 값이다. 주어진 조건에서 최소 눈금 = 0.01mm, 피치 = 0.5mm이므로, 0.01 = 0.5 ÷ 등분수 형태로 정리하면 등분수 = 0.5 ÷ 0.01 = 50 등분이다.

전조 가공은 다이나 롤로 소재를 눌러 나사·기어를 소성 성형하는 가공이다. 따라서 절삭공구로 깎는 밀링머신으로는 할 수 없다. 수직밀링머신은 엔드밀·정면커터로 평면, 홈, 더브테일 가공을 한다.

가공시간은 가공길이를 분당 이송속도로 나누어 구하며, 분당 이송속도는 회전수와 1회전당 이송량의 곱이다.

$f = N \times f_r = 100 \times 0.2 = 20\ \mathrm{mm/min}$

$t = \dfrac{L}{f} = \dfrac{100}{20} = 5\ \mathrm{min}$

5분을 초 단위로 환산하면 300초이다.

스크레이핑은 특수한 긁는 공구(스크레이퍼)로 평면이나 원통면의 소량의 금속을 국부적으로 깎아내는 다듬질 가공이다. 밀링은 회전하는 공구로 대량 절삭하는 방식이고, 연삭은 숫돌로 연마하는 방식이며, 줄 작업은 줄로 문질러 다듬는 수작업이므로 국부적이고 정밀한 제거라는 특성과 맞지 않는다. 스크레이핑은 평면도 조정, 기계의 정밀한 접촉면 조정 등에서 극소량을 정밀하게 제거할 수 있는 특화된 기법이다.

넓은 평면을 가공할 때는 작업 면적이 크고 효율적인 절삭이 가능한 공구가 필요하다. 정면 밀링 커터(Face Mill)는 원형 헤드의 전면에 다수의 절삭날이 배치되어 있어 한 번에 넓은 면적을 빠르고 균일하게 가공할 수 있다. T홈 커터는 T자형 홈 가공, 볼 엔드밀은 곡면이나 복잡한 형상 가공, 더브테일 밀링 커터는 특수한 홈 가공용으로 각각 특정 목적에 제한되어 있으므로 넓은 평면 가공에는 부적합하다.

연삭가공은 경화된 강 같은 단단한 재료를 가공할 수 있으며(1번 ○), 미세한 칩으로 인해 높은 정밀도와 우수한 표면거칠기를 구현하고(3번 ○), 불꽃 발생으로 절삭열이 매우 높음을 예측할 수 있다(4번 ○). 그러나 연삭가공은 밀링가공보다 절입량이 작고 절삭속도도 낮아 생산성이 낮은 특징을 가지므로, 절입량을 크게 할 수 있어 생산성이 높다는 2번이 틀렸다.

연삭 숫돌의 3요소는 입자(abrasive), 결합제(binder), 기공(porosity)이다. 입도(grain size)는 입자의 크기를 나타내는 특성값일 뿐 숫돌을 구성하는 요소 자체가 아니며, 입자의 선택 기준이나 분류 방식으로 사용된다.

슬라이딩 면이 윤활유의 유막에 의해 완전히 분리되어 금속 표면이 직접 접촉하지 않는 윤활 상태는 유체윤활이다.

유체윤활은 두 접촉면 사이에 유압 또는 동압에 의해 형성된 연속된 유막층이 존재하여 금속-금속 접촉을 완전히 차단하므로 마찰계수가 낮고 마모가 최소화된다.

• 경계윤활은 유막이 불완전하고 일부 미소 접촉이 있다.
• 극압윤활은 높은 압력 조건에서 특수 첨가제를 사용하는 방식이다.
• 고체윤활은 고분자·그래파이트 등 고체 물질을 사용하는 방식이다.

따라서 모두 완전 분리 조건과 맞지 않는다.

공작물을 양극으로, 불용해성 Cu·Zn을 음극으로 하여 전해액에 넣고 통전하면 양극(공작물)의 표면이 선택적으로 용해·제거되어 매끈한 면을 얻는 가공을 전해연마(Electropolishing)라 한다. 버니싱은 기계적 압력으로 표면을 압축하는 방법이고, 정밀연삭은 숫돌로 갈아내는 방법이며, 레이저 가공은 열에너지를 이용하므로 모두 전기분해 원리와 무관하다.

밀링 분할작업의 대표적 종류는 직접 분할법, 단식 분할법, 차동 분할법이다.

반면 연동 분할법은 실제로 사용되는 분할법 명칭이 아니므로 분할작업의 종류에 포함되지 않는다.

보통선반은 공작물을 회전시키며 바이트로 절삭하는 기계로, 널링·편심·테이퍼 가공은 가능하지만 기어 가공은 치형을 만들기 위한 전용 커터와 분할장치가 필요해 일반적으로 보통선반으로는 수행하지 않는다.

공기 마이크로미터는 원리에 따라 배압식, 유량식, 유속식으로 분류된다.

반면 광학식은 빛을 이용해 측정하는 별개의 계측 원리로, 공기의 압력·유량 변화를 이용하는 공기 마이크로미터의 분류에는 속하지 않는다.

직접측정은 측정기로 피측정물의 치수를 직접 읽어내는 방식으로, 보기 1·2·4는 모두 직접측정의 특징이다. 보기 3의 게이지 블록을 기준으로 측정하는 방식은 간접측정(비교측정)에 해당하며, 직접측정의 설명으로 틀렸다. 직접측정은 버니어캘리퍼스, 마이크로미터 등처럼 측정값을 눈금에서 직접 읽는 방식이고, 간접측정은 게이지 블록 같은 표준기를 기준으로 편차를 측정하는 방식이다.

공구강은 절삭 시 마모를 줄이기 위해 상온·고온에서 경도가 높고 내마모성이 커야 하며, 반대로 마모성이 크다는 설명은 공구강이 쉽게 마모된다는 뜻이 되어 요구되는 성질과 반대이므로 옳지 않다.

인성이 커서 충격에 견디는 성질, 내산화성·내식성이 좋은 성질, 가공·열처리가 쉽고 열처리 변형이 적은 성질은 모두 공구강에 요구되는 실제 성질이다.

결정성 수지는 분자 배열이 규칙적이어서 배향 특성이 크며, 배향 특성이 작다는 설명은 실제 결정성 수지의 성질과 반대이므로 옳지 않다.

금형 냉각 시간이 긴 점, 수지가 대체로 불투명한 점, 특정한 용융온도·고화온도를 갖는 점은 결정성 수지의 실제 특성과 일치한다.

오스테나이징 온도로 가열한 후 서냉하여 조직을 연화시키는 열처리는 풀림(annealing)이다.

불림은 공랭으로 조직을 표준화하는 처리이고, 담금질은 급랭으로 경화시키는 처리이며, 뜨임은 담금질 후 인성을 회복시키기 위한 후속 처리이므로 서냉을 통한 연화와는 목적이 다르다.

마그네슘은 감쇠능이 주철보다 커서 진동과 소음을 흡수하는 능력이 우수해 소음방지 재료로 활용된다.

마그네슘은 고온에서 활성이 크고(산화되기 쉬움), 비중이 약 1.74로 가벼운 경금속이며 비강도가 커서 항공·자동차 부품에 쓰이므로, 나머지 설명은 실제 성질과 어긋난다.

라우탈(lautal)은 Al-Cu-Si계 알루미늄 합금이다.

주조성과 절삭성이 우수해 자동차 부품이나 피스톤 등에 사용된다.

황동에 납(Pb)을 첨가하여 절삭성을 향상시킨 것은 쾌삭황동이다.

• 톰백은 아연 함량이 적어 색과 광택을 살린 장식용 황동이다.
• 강력황동은 망간·주석 등을 첨가해 강도를 높인 황동이다.
• 문쯔메탈은 6:4 황동으로 강도가 크지만 절삭성 개선과는 무관하다.

스테인리스강은 조직에 따라 페라이트계·마텐자이트계·오스테나이트계로 분류된다.

펄라이트는 탄소강의 대표적인 조직으로, 스테인리스강의 분류 기준이 되는 조직이 아니다.

일정 온도·압력·금형온도·사출속도 조건에서 나선형 홈에 수지를 압입해 흘러 들어간 길이로 유동성을 평가하는 시험은 스파이럴 플로법이다.

• 플로 레이트법은 일정 압력 하에서 일정 시간 동안 압출되는 수지의 양을 측정하는 방식이다.
• 멜트 인덱스법은 표준화된 오리피스를 통해 일정 시간 동안 압출되는 수지의 질량으로 유동성을 나타낸다.
• 플라스토미터법은 시료에 압력이나 전단을 가해 변형·유동 정도로 가소성을 측정하는 방식이다.

질화경화법(질화법)에서는 NH₃(암모니아) 가스를 사용해 강 표면에 질소를 침투시켜 경화층을 만든다.

고온에서 분해된 암모니아가 활성 질소를 방출하여 표면에 질화철 화합물을 형성한다.

구상흑연 주철에서 흑연을 구상화하는 데는 Mg, Ca, Ce 등이 첨가제로 사용된다.

Zn은 구상화 효과가 없어 구상화제로 쓰이지 않는다.

축에 발생하는 전단응력은 약 30.43MPa이다.

동력으로부터 토크를 구하면 $T = 9.55 \times 10^{6} \times \dfrac{P}{N} = 9.55 \times 10^{6} \times \dfrac{66}{250} \approx 2{,}521{,}200\ \mathrm{N \cdot mm}$

이 토크를 전단응력 공식에 대입하면 $\tau = \dfrac{16T}{\pi d^{3}} = \dfrac{16 \times 2{,}521{,}200}{\pi \times 75^{3}} \approx 30.43\ \mathrm{MPa}$

지름이 매우 작은(보통 5mm 이하) 긴 원통형 롤러를 사용하며 일반적으로 리테이너가 없는 베어링은 니들 롤러 베어링이다.

좁은 공간에서도 큰 하중을 지지할 수 있어 소형 축이나 로커암 등에 널리 쓰인다.

원동축에서 종동축으로 동력을 단속(연결·차단)하는 기계요소는 클러치이며, 이 문항에서는 원심 클러치가 이에 해당한다.

• 플렉시블 커플링은 축의 미세한 편심·편각을 흡수하며 항상 연결 상태를 유지하는 커플링이다.
• 셀러 커플링은 두 축을 강체처럼 고정 연결하는 커플링이다.
• 유니버설 조인트는 두 축이 교차하는 각도에서 회전을 전달하는 이음이다.

웜기어 장치는 나사 형태의 웜과 웜휠이 맞물려 작동하는 구조상 미끄럼 마찰이 크고 효율이 낮다.

따라서 미끄럼이 적고 효율이 높다는 설명은 옳지 않다.

대신 소음·진동이 적고 큰 감속비를 얻을 수 있으며, 큰 마찰로 인해 역회전을 방지하는 자동 잠금 기능을 갖는다.

에너지의 단위는 J(줄)이다.

• W는 일률(동력)의 단위이다.
• N은 힘의 단위이다.
• Pa는 압력(응력)의 단위이다.

코일 스프링의 변형량은 약 50mm이다.

스프링 상수와 하중의 관계식 $\delta = \dfrac{F}{k}$에 대입하면 $\delta = \dfrac{300}{6} = 50\ \mathrm{mm}$

사각나사·톱니나사·사다리꼴나사는 동력을 전달하거나 이송운동에 쓰이는 운동용 나사이다.

미터나사는 부품을 결합·고정하는 데 쓰이는 체결용 나사로, 운동용 나사에 속하지 않는다.

이 리벳이음에서 강판의 효율은 약 64.58%이다.

1줄 겹치기 이음의 강판 효율은 피치에서 리벳 구멍 지름을 뺀 나머지 폭의 비율로 구한다.

$\eta = \dfrac{p-d}{p} = \dfrac{48-17}{48} \approx 0.6458 = 64.58\%$

이 브레이크가 축을 정지시키는 데 필요한 제동력은 약 2667N이다.

토크와 반지름의 관계식 $F = \dfrac{T}{r}$에서 드럼 반지름 $r = 0.225\ \mathrm{m}$를 대입하면

$F = \dfrac{600}{0.225} \approx 2667\ \mathrm{N}$

이 체인 전동장치에서 스프로킷의 회전수는 약 600rpm이다.

체인 속도식 $v = \dfrac{p \, z \, N}{60000}$을 회전수에 대해 정리하면 $N = \dfrac{60000\,v}{p\,z} = \dfrac{60000 \times 4.8}{15.875 \times 30} \approx 605\ \mathrm{rpm}$

계산값은 선택지 중 600rpm에 가장 가깝다.

구에서 원통과 직육면체를 빼내는(불 연산의 차집합) 조작으로 형상을 만드는 것은 기본 입체를 논리 연산으로 조합하는 CSG 방식이다.

그림처럼 구·원통·직육면체 같은 단순한 기본 입체(프리미티브)를 준비해 합·차·적 연산을 적용하면 최종 형상이 얻어진다. 데이터 구조가 간결하고 연산 이력이 남아 형상 수정이 쉬운 것이 특징이다.

나머지는 성격이 다른 개념이다.

• B-rep 방식: 점·모서리·면 같은 경계 요소로 형상을 정의하는 방법
• NURBS 방식: 자유곡면을 제어점과 가중치로 표현하는 곡면 표현 기법
• Trust 방식: 형상 모델링 기법에 이런 이름은 없다

CAD에서 곡선 생성에 3차식(3차 다항식, 특히 3차 Bézier나 3차 B-spline)을 가장 널리 사용하는 이유는 곡률(curvature) 연속성을 보장할 수 있기 때문이다.

3차식은 위치·1차 도함수(접선)·2차 도함수(곡률)를 모두 제어할 수 있어 인접한 곡선 세그먼트들 사이에 C2(곡률) 연속을 달성할 수 있으므로, 복잡하고 부드러운 곡선 형태를 생성할 수 있다.

2차식은 2차 도함수만으로는 완전한 곡률 제어가 어려워 시각적 불연속이 발생하기 쉽고, 더 낮은 차수는 자유도 부족, 더 높은 차수는 진동 문제(Runge 현상)와 계산 복잡도 증가로 인해 3차가 실무적 최적점이다.

4개의 점 위치벡터와 4개의 경계곡선으로부터 경계조건을 만족하는 내부를 연결한 곡면은 Coons 곡면이다.

서로 다른 4개의 경계곡선을 혼합(blending)하여 곡면을 생성하는 기법으로, 자유곡면 설계에 널리 쓰인다.

가공 형상의 단순화는 CAM 시스템 자체의 효과가 아니라 제품 설계 단계에서 이루어지는 사항으로, CAM 도입 여부와 무관하게 설계자의 의도에 따라 결정되며 시스템 도입의 직접적인 결과가 아니다.

CAM(Computer Aided Manufacturing) 시스템 도입의 주요 효과는 다음과 같다.

• 자동 프로그래밍을 통한 NC 프로그램 생성으로 프로그램 오류를 줄인다.
• 최적화된 공구 경로와 조건 계산으로 가공 시간을 단축한다.
• 정밀한 수치 제어로 고품질 제품 생산을 가능하게 한다.

볼 엔드밀 반지름 R 로 경로간격 L 만큼 띄워 가공할 때 이웃한 절삭 자국 사이에 남는 커습 높이는 $h=R-\sqrt{R^{2}-\left(\dfrac{L}{2}\right)^{2}}$ 이고, 이를 L 에 대해 풀면 $L=2\sqrt{h(2R-h)}$ 가 된다.

유도 과정은 다음과 같다.

$\sqrt{R^{2}-\left(\dfrac{L}{2}\right)^{2}}=R-h$
$R^{2}-\dfrac{L^{2}}{4}=R^{2}-2Rh+h^{2}$
$\dfrac{L^{2}}{4}=h(2R-h)$
$L=2\sqrt{h(2R-h)}$

근호 안이 $h(2R+h)$ 인 식은 위 전개의 부호와 어긋나고, $h(2h-R)$ 형태는 실제 가공 조건인 $h\ll R$ 에서 근호 안이 음수가 되어 성립조차 하지 않는다. $h(2h+R)$ 형태 역시 R 과 h 의 자리가 뒤바뀌어 커습 기하와 맞지 않는다.

옥트리(octree)는 3차원 공간을 8개의 정육면체로 재귀적으로 분할하여 공간을 분할 및 색인화하는 자료구조로, 공간 분할 방식이지 경계 표현의 기본 요소가 아니다.

B-Rep(Boundary Representation) 자료구조는 입체의 경계면을 정점, 모서리, 면으로 분할하여 표현하는 방식이다.

• 면(face)은 입체의 표면을 구성하는 기본 요소이다.
• 모서리(edge)는 두 면이 만나는 선이다.
• 꼭지점(vertex)은 모서리들이 만나는 점이다.

이들은 경계 표현의 핵심 구성 요소다.

와이어프레임 모델링은 점과 선(모서리)만으로 형상을 표현하므로 데이터 구조가 간단하지만, 면의 정보가 없어 NC코드 생성이나 물리적 성질(체적·무게중심 등)의 계산이 불가능하다.

따라서 NC코드 생성과 물리적 성질 계산이 가능하다는 설명은 와이어프레임 모델링의 특징이 아니다.

단면도 작성이나 은선 제거가 불가능한 것은 실제 와이어프레임 모델링의 한계에 해당한다.

IGES 파일 구조는 Flag, Start, Global, Directory Entry, Parameter Data, Terminate의 6개 section으로 구성되므로 옳은 설명이다.

• STEP이 설계 특징형상을 표현하지 못한다는 설명은 거짓으로, STEP은 설계 특징형상을 포함한 제품 정보를 표현할 수 있다.
• DXF가 CATIA용이라는 설명도 거짓으로, DXF는 AutoCAD의 벡터 그래픽 데이터 교환을 위해 Autodesk에서 개발했으며 CATIA용이 아니다.
• STEP이 FORTRAN 언어를 사용한다는 설명도 거짓으로, STEP은 EXPRESS 언어를 사용하여 제품 데이터 모델을 기술한다.

동차좌표를 포함할 경우 각 조정점의 자유도는 3개가 아니라 4개(3차원 공간에서 x, y, z, w의 4개 성분)이므로 자유도가 3개라는 설명이 틀렸다.

• NURBS(Non-Uniform Rational B-spline) 곡선은 유리 B-스플라인으로서 원뿔곡선을 포함한 다양한 곡선을 정확하게 표현할 수 있으므로 타원·포물선 표현은 참이다.
• 가중치를 조정함으로써 일반 Bézier 곡선(가중치 1)과 유리 Bézier 곡선을 모두 표현 가능하므로 참이다.
• 비주기적 매듭값(clamped knot vector)을 사용하면 곡선이 첫 번째와 마지막 조정점을 통과하는 성질이 있으므로 참이다.

곡면의 하나의 매개변수가 일정한 값을 갖는 위치를 따라가며 공구를 지그재그 형태로 앞뒤로 이동시키는 방식은 레이스(Lace) 절삭이다. 레이스 절삭은 U 또는 V 매개변수 중 하나를 고정하고 다른 방향으로 왕복하면서 곡면을 가공하는 기법으로, 평행경로 절삭(한 방향으로만 평행하게 진행)이나 등고선 절삭(높이가 같은 곡선)과는 달리 양방향 왕복 특성을 가진다. Area 절삭은 특정 영역 전체를 가공하는 개념이므로 해당하지 않는다.

적층가공(적층제조, AM) 및 RP는 재료를 층 단위로 쌓아올려 3D 형상을 만드는 방식의 총칭이다. cutter를 이용한 절삭가공은 재료를 깎아내는 감산 방식으로, 적층가공의 정의와 상반되므로 RP 제조 방식의 설명이 아니다.

나머지는 모두 적층 원리에 기반한 RP 기술이다.

• 광경화성 수지를 레이저로 경화시키는 방식은 스테레오리소그래피(SLA)이다.
• 분말을 레이저나 전자빔으로 소결·융화시키는 방식은 레이저 소결(SLS) 또는 선택적 레이저 용융(SLM)이다.
• 종이를 적층·접합 후 레이저로 절단하는 방식은 LOM(Laminated Object Manufacturing)이다.

여러 대의 NC 공작기계를 한 대의 컴퓨터에 결합시켜 제어하는 시스템은 DNC(Direct Numerical Control)이다.

ERP는 전사적 자원관리, FMS는 유연생산시스템, MRP는 자재소요계획으로 각각 다른 목적의 시스템이다.

동차좌표 4×4 행렬에서 이동(translation) 성분은 점선 안쪽 3×3 이 아니라 마지막 행(또는 열)에 들어간다. 그래서 점선으로 표시된 부분의 값과 관계없는 것은 이동 변환이다.

점선 안의 3×3 은 $\begin{bmatrix} x & 0 & 0 \\ 0 & y & 0 \\ 0 & 0 & z \end{bmatrix}$ 처럼 축별 확대·축소 배율이 들어가는 자리이며, 회전각의 사인·코사인 값도, 대칭을 나타내는 −1 도 모두 이 3×3 안에서 처리된다.

반면 이동량은 $[\,l\ \ m\ \ n\ \ 1\,]$ 형태로 4번째 행에 놓이므로 3×3 을 아무리 바꿔도 이동은 표현되지 않는다. 3×3 만으로는 이동을 담을 수 없어 차원을 하나 늘려 4×4 동차 행렬로 쓰는 이유가 바로 이것이다.

3차원 측정기(CMM)는 프로브를 실물 표면에 닿게 하여 X·Y·Z 좌표값을 얻는 장비로, 역설계 등에 쓰인다. 트랙볼·섬휠·밸류에이터는 화면의 커서 위치나 값을 입력하는 입력장치이지, 실물을 측정하는 장비가 아니다.

체적이나 무게중심과 같은 물리적 성질을 구하는 데 가장 적합한 형상 모델링 방법은 솔리드 모델링이다.

내부까지 꽉 찬 데이터로 형상을 정의하므로 질량·부피·관성모멘트 등의 계산이 가능하다.

FMS의 핵심 특징은 다품종 소량생산에 최적화된 시스템이라는 점이다. "단품종 대량생산"은 전통적 라인 생산(flow shop)의 특징이며, FMS는 오히려 생산 프로그램을 빈번히 전환할 수 있어 단품종 대량생산이 필요 없는 경우에 효과적이다.

따라서 이는 FMS의 장점이 아니라 오히려 FMS 도입 필요성이 낮은 상황이다.

• 인건비 절감은 자동화된 기계와 통합 제어로 인한 장점이다.
• 재고 관리와 제어의 용이성은 컴퓨터 기반 실시간 관리로 인한 장점이다.
• 공정변화에 대한 유연한 대처는 다양한 공구·프로그램 교체를 통한 유연성으로, FMS의 정의적 특징이다.

이 문항은 확정답안에서 복수정답으로 처리된 문항입니다. 「고속도강→초경→세라믹→다이아몬드」와 「고속도강→초경→다이아몬드→세라믹」가 모두 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 하나를 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

절삭공구의 파손 강도는 고속도강(HSS) > 초경(超硬) > 다이아몬드 > 세라믹 순으로 높다. 고속도강은 충격과 진동에 강한 인성(toughness)이 우수하여 파손 강도가 가장 높고, 초경은 고속도강보다 경도는 높지만 취성이 강해 파손 강도는 낮으며, 다이아몬드와 세라믹은 경도는 매우 높으나 인성이 매우 낮아 충격과 열 변화에 약하므로 파손 강도가 가장 낮다. 따라서 파손 강도가 높은 순서는 고속도강 → 초경 → 다이아몬드 → 세라믹이다.

CAD 모델 표면을 현실감 있게 채색, 원근감, 음영 처리하는 작업은 렌더링(Rendering)이다. 렌더링은 3D 모델의 기하학적 정보에 재질, 조명, 카메라 설정 등을 적용하여 2D 이미지로 최종 변환하는 프로세스로, 사실적인 시각 표현을 위해 필수적인 단계다. Animation은 시간에 따른 모션 생성, Simulation은 물리 현상 모의, Modelling은 형상 설계에 해당하므로 모두 다른 개념이다.

형상 구속 조건(기하학적 제약)과 치수 조건(수치 제약), 그리고 치수 관계식을 함께 사용하여 모델을 정의하고 수정하는 방식은 파라메트릭 모델링의 핵심 특징이다.

파라메트릭 모델링은 매개변수(parameter)와 제약 조건을 기반으로 형상을 정의하므로, 치수나 관계식을 변경하면 전체 형상이 자동으로 재계산되어 효율적인 수정이 가능하다.

• 비다양체 모델링은 위상 구조 표현 방식이다.
• 파트 모델링은 설계 조직 단위이다.
• 옵셋 모델링은 곡면 생성 방법이다.

이들은 문제에서 요구하는 '구속·치수·관계식을 통한 효율적 수정'이라는 특성과는 다르다.

대수 계수 대신 두 끝점의 위치벡터와 접선벡터 같은 기하 계수로 곡선을 표현하는 3차 곡선은 Hermite 곡선이다.

양 끝점의 위치와 접선 방향만으로 곡선의 형상을 직관적으로 제어할 수 있다.

화살표 방향을 정면으로 볼 때, 입체 상단의 경사면(빗면)이 정면도에는 그대로 나타나지 않고 평면도와 우측면도에 대각선 형태로 투상되어야 한다.

이때 평면도의 대각선과 우측면도의 대각선은 경사면이 이어지는 방향에 따라 서로 반대 방향(대칭)으로 나타나야 3각법 투상 원리에 맞으며, 각 도면의 크기와 비례도 입체의 실제 치수 관계와 일치해야 한다. 이러한 대각선의 방향과 위치, 3면도 간의 정투상 대응 관계를 모두 만족하는 도면이 옳은 투상이다.

표제란(title block)은 도면 전체에 대한 정보를 기입하는 항목으로, 설계자, 도명(도면 제목), 척도, 투상법, 작성일, 승인자 등을 기록한다. 보기 1, 2, 3은 모두 표제란의 정의와 기능을 올바르게 설명하고 있다. 보기 4의 '각 부품의 명칭 및 수량'은 부품 목록(BOM, Bill of Materials)에 기입하는 항목이며, 표제란이 아닌 별도의 영역에서 관리되므로 표제란에 대한 설명으로는 틀렸다.

일반적으로 치수선을 그릴 때 사용하는 선은 가는 실선이다.

치수보조선·지시선 등도 가는 실선으로 그려 도면의 외형선과 구분한다.

그림의 지시선에 2-6205 라고 적혀 있고 베어링 호칭번호의 끝 두 자리 05 가 안지름 번호이므로, 안지름은 $5\times 5=25\,\mathrm{mm}$ 이다.

6205 를 자리별로 읽으면 6(단열 깊은 홈 볼베어링)–2(치수계열)–05(안지름 번호) 이고, 앞의 "2-" 는 같은 베어링을 2개 사용한다는 수량 표시다.

안지름 번호가 04 이상이면 번호에 5를 곱한 값이 안지름(mm)이다. 00·01·02·03 만 각각 10·12·15·17mm 로 따로 정해져 있으므로 05 를 5mm 나 15mm 로 읽으면 안 된다.

두 공차기입틀 모두 데이텀을 기준으로 중심이 맞아야 한다는 요구이므로, "?" 에 공통으로 들어갈 기호는 대칭도(가운데 선이 긴 나란한 세 개의 가로선)이다.

그림의 두 기입틀에는 공차값 $0.1$ 과 함께 각각 데이텀 C 와 공통 데이텀 A-B 가 지정되어 있다. 좌·우 돌기를 묶은 A-B 의 중심과 전체 폭에서 잡은 C 의 중심에 대해 홈과 구멍의 중심이 어긋나지 않아야 A 의 돌기들이 B 에 그대로 끼워지므로, 중심의 어긋남을 규제하는 대칭도가 필요하다.

나머지 기호는 이 요구를 나타내지 못한다.

• 나란한 두 사선(평행도): 데이텀과 방향만 맞출 뿐 중심 위치의 어긋남은 잡지 못한다.
• 이중 원(동축도): 회전체의 축선이 데이텀 축선과 일치하는지를 규제하는 기호다.
• 원에 두 사선이 걸친 기호(원통도): 데이텀 없이 그 면 자체의 원통 모양만 규제하는 모양 공차다.

스프로킷 휠에서 피치원은 가는 1점 쇄선으로 그린다. 바깥지름은 굵은 실선으로 그린다. 이뿌리원은 가는 실선으로 그리며 기입을 생략해도 된다. 톱니의 특성은 항목표에 기입한다.

원통도 공차 기호는 원 양쪽에 평행한 사선 두 개가 붙은 /○/ 모양(1번)이다. 원통도는 모양 공차로 데이텀이 필요 없으며, 진원도(○)와 헷갈리지 않도록 주의한다.

KS 가공방법 약호에서 FF는 줄 다듬질(File Finishing)이다. FL은 래핑, FS는 스크레이핑, FR은 리밍이다.

관용 테이퍼 수나사 R과 짝을 이루는 암나사는 관용 평행 암나사 Rp이다. R은 테이퍼 수나사, Rp는 이와 조립되는 평행(단면 원통형) 암나사로 규격화되어 있으며, Rc는 테이퍼 암나사, PT는 파이프 테이퍼 수나사, PS는 파이프 평행 수나사로 모두 다른 용도의 기호다.

대칭인 도형의 절반을 생략할 때는 대칭 중심선의 양 끝에 짧고 나란한 가는 선 두 개를 중심선과 직각으로 그어 표시한다. 이것이 KS 에서 정한 대칭 도시 기호다.

이 기호가 붙어 있으면 그려진 절반이 중심선을 기준으로 그대로 대칭이라는 뜻이므로, 나머지 반쪽을 그리지 않아도 도형 전체를 읽을 수 있다.

중심선 끝에 작은 원을 그린 것, 작은 사각형을 그린 것, 짧은 선을 하나만 그어 십자 모양으로 만든 것은 모두 대칭 도시 기호가 아니다.

ISO 홀더 규격 표기 PCLNR-2525-M12에서 첫 번째 기호는 인서트를 홀더에 고정하는 방식을 나타낸다. 즉 P는 인서트 클램핑 방법(체결 방식)을 의미하며, 이어지는 C는 인서트 형상, L은 홀더 여유각(접근각), N은 인서트 여유각, R은 절삭날 방향을 나타낸다.

G71 외경/내경 황삭 사이클에서 U(d)와 D(d)는 모두 반경 지령의 1회 가공(절삭) 깊이량을 의미한다. [A]는 어드레스 U를, [B]는 어드레스 D를 사용하는 표기 방식의 차이일 뿐 동일하게 절입량을 나타내며, 나머지 W(f), Q, R 등은 다듬질 여유, 시작 전개번호, 도피량 등을 지정하는 어드레스이다.

G96 S120은 절삭속도 일정제어로 주속도 120m/min을 의미하며, $N=\dfrac{1000V}{\pi D}$에 $V=120$, $D=50$을 대입하면 $N=\dfrac{1000\times120}{\pi\times50}\approx764$rpm이 된다. 단, G50 S2000은 최고 주축회전수를 2000rpm으로 제한하는 것이므로 계산된 764rpm이 이 제한값보다 작아 그대로 적용된다.

와이어컷 방전가공에서 세컨드 컷은 정밀도를 높이기 위한 마무리 가공으로, 코너부 형상 오차 및 진직도 개선, 내부 응력 개방 후 형상 보정, 다이의 돌기부 제거 등의 효과가 있다.

반면 세컨드 컷 과정이 추가되면 가공 단계가 늘어나 가공시간이 오히려 늘어나므로, 가공시간 단축은 세컨드 컷의 목적·효과가 아니다.

절삭속도는 $v = \frac{\pi DN}{1000}$ 공식으로 구한다. 여기서 D는 가공물 지름(mm), N은 주축 회전수(rpm)이다. 주어진 값을 대입하면 $v = \frac{\pi \times 20 \times 1500}{1000} = \frac{30000\pi}{1000} = 30\pi \approx 30 \times 3.14159 = 94.25$ m/min이므로 약 94.2 m/min이다.

CNC 공작기계에서 공구의 이동위치를 지령하는 방식에는 절대지령·증분지령·혼합지령 방식이 있다.

이 문항의 중심지령 방식이라는 용어는 실제 지령 방식 분류에 존재하지 않는다.

기준공구와 보정공구의 길이 차이가 그대로 공구길이 보정값이 되므로 21.3 mm가 옳다.

그림에서 기준공구는 주축 기준선에서 공구 끝까지가 100 mm로 기입되어 있고, 보정공구는 그 기준선보다 21.3 mm 더 아래로 내려와 있다. 따라서 보정공구의 실제 길이는 $100 + 21.3 = 121.3\ \mathrm{mm}$이다.

공구길이 보정은 공구의 전체 길이가 아니라 기준공구와의 차이를 오프셋 메모리(H)에 넣는 것이고, G43은 지령한 Z값에 그 오프셋을 더하는(+) 방향의 보정이다. 그러므로 보정값은 $121.3 - 100 = +21.3\ \mathrm{mm}$가 된다.

• 121.3은 보정공구의 전체 길이일 뿐 보정값이 아니다.
• 음(-)의 값들은 보정공구가 기준공구보다 짧은 경우에 나오는 형태로, 보정공구가 21.3 mm 더 튀어나온 이 그림과 맞지 않는다.

급속위치결정 기능은 절삭이 아닌 위치이동을 위한 것으로, 급속이송(G00)·기계좌표계 이동(G53)·단일방향 위치결정(G60)이 이에 해당한다.

반면 G01은 지정한 이송속도로 재료를 절삭하는 직선보간(절삭이송) 지령이므로 급속위치결정과는 관계가 없다.

서보모터 제어에서 위치 피드백 회로는 명령값과 현재 위치값을 비교하여 편차를 검출하고 이를 바탕으로 모터에 제어신호를 전달한다. 이 과정에서 두 신호를 대조하는 기능을 수행하는 회로가 비교회로(비교기, comparator)이며, 편차가 0에 가까워질 때까지 피드백을 통해 보정한다.

• 가산회로는 신호를 더하는 역할이다.
• 연산회로는 사칙연산 전체를 지칭하는 광범위한 용어이다.
• 정보처리회로는 정보를 처리하는 일반적 표현이다.

따라서 이들은 위치 피드백 보정의 핵심 메커니즘인 비교를 정확히 나타내지 못한다.

CNC선반 작업에서 장갑을 항상 착용하고 작업한다는 것은 옳지 않은 안전수칙이다.

회전하는 척이나 공작물에 장갑이 말려 들어갈 위험이 있어, 절삭가공 중에는 오히려 장갑 착용을 금지해야 한다.

척이 풀린 상태에서 주축 회전을 막거나 도어 개방 시 알람을 발생시키는 것, 무인 가동 중 프로그램 수정을 제한하는 것은 올바른 안전조치이다.