12년 3회차

저온뜨임은 100~200℃ 범위에서 마텐자이트 조직을 유지한 채 담금질 응력을 제거하고 치수의 경년변화를 방지하며 내마모성을 향상시키는 열처리이다.

고온뜨임은 400~650℃에서 강인성을 높이는 것이 목적이고, 항온풀림·저온풀림 같은 풀림 계열은 조직을 연화시키거나 내부응력을 제거하는 처리이므로 마텐자이트를 유지하려는 목적과는 다르다.

섬유강화 복합재료는 모재에 따라 섬유강화 플라스틱(FRP), 섬유강화 금속(FRM), 섬유강화 시멘트(FRC)로 분류하는 것이 일반적이다.

고무를 모재로 한 섬유강화재료는 이 분류에 포함되지 않는다.

STS는 합금공구강(또는 스테인리스강)을 나타내는 KS 기호이며, 탄소공구강을 나타내는 기호는 STC이다.

• SKH는 고속도 공구강을 나타내는 기호로 옳다.
• SM은 기계구조용 탄소강재를 나타내는 기호로 옳다.
• SS는 일반구조용 압연강재를 나타내는 기호로 옳다.

구리(Cu)의 상온 비중은 약 8.96으로, 무산소동 기준 수치와 일치한다.

알루미늄(Al)은 약 2.7, 은(Ag)은 약 10.5, 마그네슘(Mg)은 약 1.74로 각각 제시된 값과 다르다.

미하나이트 주철은 Ca-Si나 Fe-Si 등으로 접종 처리해 바탕조직을 펄라이트로 만든 고급 주철로, 내마멸성이 요구되는 공작기계 안내면이나 강도가 필요한 실린더 등에 사용된다.

칠드주철은 표면을 급랭시켜 경화한 주철, 구상흑연주철은 흑연을 구상화한 주철, 흑심가단주철은 백주철을 열처리해 흑연화한 주철로 접종 처리 방식과 용도가 다르다.

탄소공구강의 구비 조건은 고온에서도 경도가 유지될 것이므로, 저온에서의 경도가 클 것이라는 조건은 옳지 않다. 탄소공구강은 온도가 올라가면 경도가 급격히 떨어지는 점이 한계로 지적되어, 요구되는 것은 고온경도이다.

내마모성이 클 것, 가공 및 열처리성이 양호할 것, 강인성 및 내충격성이 우수할 것은 모두 정상적인 구비 조건이다.

황동은 구리에 아연을 첨가한 2원 합금이다.

구리와 주석의 합금은 청동으로 별도 구분되며, 아연이 황동의 대표적인 합금 원소이다.

너트가 2회전하는 동안 축 방향으로 10mm 이동했으므로 1회전당 이동거리인 리드는 $5\mathrm{mm}$이다.

같은 2회전 동안 나사산이 4산 진행했으므로 1회전당 2산, 즉 두줄나사이며 리드는 피치의 2배가 된다.

따라서 피치는 $\dfrac{5}{2}=2.5\mathrm{mm}$이다.

올덤 커플링은 두 축이 평행하고 축선이 약간 어긋난 경우에 쓰며, 중간 원판의 미끄럼으로 각속도 변동 없이 토크를 전달한다. 유니버설 커플링은 두 축이 교차할 때 쓰며 각속도가 변동하고, 플랜지 커플링은 두 축이 일직선일 때, 플렉시블 커플링은 약간의 축 어긋남과 진동을 흡수할 때 쓴다.

나사의 끝부분을 이용해 축에 바퀴 등을 고정하거나 위치를 조정하는 나사는 멈춤나사(set screw)이다.

태핑나사는 판재에 직접 나사산을 내며 체결하는 나사이고, 사각나사와 볼나사는 동력 전달용 운동나사여서 용도가 다르다.

후크의 법칙으로 구한 늘어난 길이는 $\lambda=\dfrac{Wl}{AE}$이다.

응력 $\sigma=\dfrac{W}{A}$, 변형률 $\varepsilon=\dfrac{\lambda}{l}$를 $\sigma=E\varepsilon$에 대입하면 $\dfrac{W}{A}=E\dfrac{\lambda}{l}$이므로 $\lambda=\dfrac{Wl}{AE}$가 된다.

즉 하중과 길이에 비례하고 단면적과 탄성계수에 반비례한다.

• $\dfrac{AE}{W}$, $\dfrac{AE}{Wl}$: 단면적·탄성계수가 분자에 있어 이 값들이 클수록 더 늘어나고 하중이 클수록 덜 늘어나는 모순된 식이다.
• $\dfrac{Al}{WE}$: 하중과 단면적의 자리가 바뀌어 하중이 클수록 덜 늘어나는 식이다.

직선운동과 회전운동을 서로 변환하는 기어 장치는 랙과 피니언이다.

스퍼기어·베벨기어·헬리컬기어는 모두 축 사이의 회전운동을 전달하는 기어로, 직선운동으로의 변환 기능은 없다.

기어, 풀리, 커플링과 같은 회전체를 축에 고정해 회전운동을 전달시키는 기계요소는 키(key)이다.

핀은 위치 고정이나 간단한 결합에, 리벳은 영구적 판재 접합에, 나사는 체결용으로 주로 사용되어 용도가 다르다.

베어링 하중은 허용 베어링 압력과 투영 면적의 곱으로 구한다.

$W = p_a \times d \times l = 6\ \mathrm{N/mm^2} \times 50\mathrm{mm} \times 80\mathrm{mm}$

계산하면 $W = 24000\ \mathrm{N} = 24\mathrm{kN}$으로, 최대 베어링 하중은 24kN이다.

스프링 지수는 코일 평균직경을 소선 직경으로 나눈 값이다.

$C = \dfrac{D}{d} = \dfrac{50}{6} \approx 8.3$

투상도에 맞는 입체도는 뒤쪽 세운 벽이 앞쪽 홈의 왼쪽 벽 위치에서 시작해 오른쪽 끝까지 이어지는 입체이다.

정면도는 낮은 바닥 직사각형(홈 양옆 세로선 2개) 위에 높은 직사각형이 홈의 왼쪽 선부터 오른쪽 끝까지만 올라가 있다. 평면도는 앞쪽이 가운데에서 파인 바닥판(앞으로 열린 홈)과 그 뒤에 붙은 벽으로 되어 있다.

우측면도는 오른쪽(뒤쪽)에 전체 깊이의 약 1/3 두께의 높은 벽이 있고, 바닥 부분에 파선 2개가 있다. 하나는 홈 안쪽 끝면, 다른 하나는 벽이 없는 왼쪽 바닥판의 뒷면으로, 둘 다 오른쪽에서 가려져 숨은선이 된다.

• 벽 윗부분이 한 단 낮아진 입체, 벽 윗면이 계단 모양으로 파인 입체, 벽이 바닥판 왼쪽 끝부터 높게 선 입체: 벽의 왼쪽 꼭짓점이 바닥판 왼쪽 끝에 있어 정면도의 높은 직사각형이 전체 폭을 차지해야 하므로 투상도와 맞지 않는다.

위 치수허용차는 $59.96-60=-0.04$로 구해진다.

치수공차는 위 치수허용차와 아래 치수허용차의 차이이므로, 아래 치수허용차는 $-0.04-0.02=-0.06$이다.

A0 용지의 가로와 세로 길이의 비는 $\sqrt{2}:1$이며, 면적은 약 1㎡이다.

이는 A계열 용지가 반으로 접어도 같은 종횡비를 유지하도록 설계된 결과이다.

베어링 기호에서 뒤에 붙는 ZZ는 베어링 양쪽에 금속판을 덮은 실드(shield) 기호를 나타낸다.

궤도 종류나 정밀도 등급, 내부 틈새는 각각 별도의 기호 자리로 구분해 표기한다.

C5는 모따기의 세로 길이와 가로 길이가 모두 5라는 뜻이다.

C는 45° 모따기를 나타내는 치수 보조기호로, C 뒤의 숫자는 모서리에서 잘려 나간 세로 방향 길이와 가로 방향 길이를 각각 나타낸다. 그림에서 모따기 왼쪽에 세로로 잰 치수와 아래쪽에 가로로 잰 치수가 바로 이 두 길이이다.

빗면과 나란히 잰 치수는 빗면 자체의 길이이므로 C5의 5가 아니며, 45° 모따기에서는 5×√2 ≈ 7.07로 5보다 길다.

• 빗면 길이가 5라는 설명: C 치수는 빗면 길이가 아니라 가로·세로 길이이다.
• 세로·가로 길이의 합이 5라는 설명, 여러 치수를 더한 값이 5라는 설명: C5는 합이 아니라 가로·세로 각각이 5인 것이다.

스프로킷 휠을 도시할 때 피치원은 가는 1점쇄선으로 그린다.

바깥지름(이끝원)은 굵은 실선, 이뿌리원은 가는 실선(축 직각 방향에서 단면으로 도시할 때는 굵은 실선)으로 그리며, 키홈은 외형선인 굵은 실선으로 나타낸다.

잘못 기입한 것은 ⌀25 뒤에 g6을 위, H7을 아래에 쓴 보기이다.

조립 상태에서 끼워맞춤 공차를 분수 형태로 기입할 때는 구멍 기호(대문자)를 위, 축 기호(소문자)를 아래에 쓴다. 따라서 ⌀25 H7/g6 형태가 옳다.

• ⌀25 H7 위 g6 아래로 쓴 보기: 구멍이 위에 있어 올바르다.
• ⌀25H7/g6처럼 빗금으로 이은 보기: 구멍 공차가 앞에 있어 올바르다.
• ⌀25H7과 ⌀25g6을 따로 두 치수로 기입한 보기: 구멍과 축 치수를 따로 적는 방법으로 허용된다.

기계제도의 가공방법 기호에서 보링가공은 B로 표기하며, V는 이와 대응하지 않는 기호이다.

• M은 밀링가공을 나타내는 기호로 옳다.
• D는 드릴가공을 나타내는 기호로 옳다.
• L은 선반가공을 나타내는 기호로 옳다.

여러줄나사의 리드는 피치에 줄 수를 곱한 값이다.

$L = 3\mathrm{mm} \times 3 = 9\mathrm{mm}$

보기 중 SWS 400C의 SWS가 용접구조용 압연강재를 나타내는 기호이다.

SM 35C는 기계구조용 탄소강재, SS 400은 일반구조용 압연강재, STKM 13C는 기계구조용 탄소강관을 나타내는 기호로 용도가 다르다.

다만 현행 KS D 3515에서는 용접구조용 압연강재를 SM 400A·SM 490B와 같이 표기하며, SWS는 그 이전에 쓰이던 기호이다.

내면 연삭 방식은 크게 보통형, 유성형, 센터리스형으로 구분한다.

제시된 방식 중 고정형은 내면 연삭기의 표준 분류 방식에 해당하지 않는다.

공구재료는 고온에서도 경도가 저하되지 않아야 하므로, 높은 온도에서 경도가 낮을 것이라는 조건은 구비조건으로 옳지 않다.

마찰계수가 작을 것, 내마멸성이 클 것, 제작이 용이하고 가격이 저렴할 것은 모두 정상적인 공구재료 구비조건이다.

제시된 가공법 중 래핑이 가장 높은 치수 정밀도와 표면 정밀도를 얻을 수 있는 정밀 다듬질 가공법이다.

호닝은 래핑보다는 정밀도가 낮은 원통 내면 다듬질이며, 평삭과 브로칭은 절삭 가공으로 상대적으로 정밀도가 낮다.

밀링 가공에서 홈, 좁은 평면, 윤곽가공, 구멍가공 등 다양한 형상에 두루 사용되는 공구는 엔드밀이다.

정면커터는 넓은 평면 가공, 메탈소는 절단 가공, 총형커터는 정해진 단면형상 가공에 특화되어 용도가 다르다.

선반 작업에서 단면가공이 가능하도록 보통센터의 원추형 부분을 축방향으로 반쯤 제거하여 만든 센터는 하프센터이다.

파이프센터는 중공(파이프) 형상 공작물을 지지하는 센터, 베어링센터는 센터 끝부분이 베어링으로 공작물과 함께 회전해 고속 작업에 쓰이는 센터, 평센터는 끝을 평평하게 만든 센터로 각각 용도가 다르다.

연삭숫돌은 입자, 결합제, 기공의 3요소로 구성된다.

형상은 숫돌의 외형 분류 기준일 뿐 숫돌 조직을 구성하는 3요소에는 해당하지 않는다.

구성인선을 방지하려면 마찰계수가 작은 절삭공구를 사용해야 하므로, 마찰계수가 큰 공구를 사용하라는 것은 방지대책으로 옳지 않다.

절삭깊이를 작게 하고 경사각을 크게 하며 윤활성이 좋은 절삭유를 사용하는 것은 모두 정상적인 구성인선 방지대책이다.

선반의 심압대에는 센터를 꽂아 공작물의 한쪽 끝을 지지하거나, 드릴척을 물려 드릴·리머 등 구멍 가공 공구를 고정해 사용한다.

바이트는 왕복대의 공구대에, 이동형 방진구는 왕복대(새들)에, 면판은 주축에 장착되어 심압대와는 장착 위치가 다르다.

대형이며 중량이 큰 가공물의 강력한 중절삭에 가장 적합한 것은 플레이너형 밀링머신이다.

만능밀링머신과 수직밀링머신은 범용 가공에, 공구밀링머신은 소형 정밀부품 가공에 주로 사용된다.

단조나 주조품에서 볼트나 너트가 밀착되도록 구멍 주위를 평탄하게 가공하는 방법은 스폿페이싱이다.

카운터싱킹은 접시머리나사용 원뿔면 가공, 카운터보링은 볼트머리를 묻기 위한 단이 있는 구멍 가공, 보링은 이미 뚫린 구멍의 정밀 확장 가공이다.

표준 드릴의 날끝각은 118°이며, 120°라는 설명은 옳지 않다.

웨브가 트위스트 드릴 홈 사이의 좁은 단면 부분이라는 것, 지름이 13mm 이하인 드릴이 곧은 자루로 만들어진다는 것, 드릴 몸통이 백테이퍼로 제작된다는 것은 모두 옳은 설명이다.

절삭속도는 공작물 지름과 주축 회전수로 구한다.

$V = \dfrac{\pi D N}{1000} = \dfrac{\pi \times 50 \times 1000}{1000}$

계산하면 $V \approx 157.1\ \mathrm{m/min}$이다.

축보다 큰 링이 축에 걸쳐 회전하면서 고속 주축에 윤활유를 균등하게 공급하는 급유법은 오일링 급유이다.

적하급유는 오일컵에서 방울씩 떨어뜨리는 방식, 분무급유는 압축공기로 분무하는 방식, 핸드급유는 수동 급유 방식으로 고속 주축의 균등 급유에는 적합하지 않다.

밀링 작업에서 떨림(채터링)이 발생하면 가공면이 거칠어지고 공구 수명이 단축되며 생산 능률이 저하된다.

치수 정밀도를 향상시킨다는 것은 떨림의 결과로 옳지 않으며, 실제로는 정밀도가 저하된다.

아베의 원리는 측정 대상물과 측정기의 눈금(기준선)이 측정 방향과 동일선상에 놓일 때 측정오차가 가장 작아진다는 원리이다.

측정축과 피측정물의 축이 일직선 위에 있지 않으면 아베 오차가 발생하여 측정 정밀도가 떨어진다.

• 윌라스톤의 원리는 광학 분야의 원리로 길이 측정의 축 정렬과는 무관하다.
• 아보트 부하곡선의 원리는 표면거칠기의 부하(접촉) 특성을 나타내는 것으로 축 정렬과 무관하다.
• 히스테리시스차의 원리는 측정압력을 가감할 때 나타나는 지시값 차이를 말하는 것으로 정렬오차와는 다른 개념이다.

프레스는 재료를 절삭하지 않고 금형으로 소성 변형시켜 성형하는 소성가공 기계이다.

선반, 밀링머신, 호빙머신은 모두 공구의 날로 칩을 제거하여 형상을 만드는 절삭가공 기계이다.

측정기의 구조, 측정압력, 측정온도 등에 의해 생기는 오차는 원인을 파악해 보정할 수 있는 계통오차에 해당하며, 우연오차는 원인을 특정하기 어려운 우연적 변동에 의한 오차이다.

따라서 이를 우연오차로 설명한 것은 틀린 내용이다.

• 평면도는 정반과 다이얼 게이지(다이얼 테스트 인디케이터)로 측정할 수 있다는 설명은 맞는 내용이다.
• 진원도를 V블록이나 양 센터 사이에서 회전시켜 다이얼 테스트 인디케이터로 측정한다는 설명도 맞는 내용이다.
• 3차원 측정기가 몸체·스케일·측정침·구동장치·컴퓨터로 구성된다는 설명도 맞는 내용이다.

CNC 선반에서 G99는 분당 이송이 아니라 주축 1회전당 이송(mm/rev)을 지령하는 방식이다.

따라서 F0.15는 주축이 한 바퀴 회전할 때마다 0.15mm씩 공구가 이송된다는 의미이다.

참고로 분당 이송(mm/min)을 지령하는 준비기능은 G98이다.

두 프로그램에서 F2.0은 나사의 리드를 지령한다.

(a) G92 X29,3 Z-26,0 F2,0 ; (b) G76 X27,62 Z-26,0 K1,19 D350 F2,0 A60 ; 에서 나사 절삭의 F는 주축 1회전당 이송인 리드이다(1줄 나사면 피치와 같다).

• 첫번째 절입량: G76의 D350(0.35mm)이 지령한다.
• 나사산의 높이: G76의 K1,19(1.19mm)가 지령한다.
• 나사부 반경치: 나사 지름은 X값(지름값)으로 지령하며 F와 관계없다.

탭 가공에서 이송속도 F는 나사의 피치와 주축회전수의 곱으로 구한다.

$F = p \times N = 1.5 \times 200 = 300$

따라서 탭사이클의 이송속도는 F300으로 지령해야 한다.

G04(드웰, 일시정지)는 지령된 블록에서만 유효하고 다음 블록에는 영향을 주지 않는 1회 유효 G코드(One shot G-code)이다.

• G90(절대지령 또는 고정사이클), G40(공구 반경보정 취소), G01(직선보간)은 별도의 지령이 나올 때까지 계속 유지되는 모달(modal) G코드이다.

그림의 방식은 반폐쇄 회로 방식이다.

그림에서 위치·속도 검출기가 서보모터 쪽에 붙어 있고, 속도 정보와 위치 정보가 정보처리 회로로 되돌아간다. 테이블(볼 스크류 쪽)에는 검출기가 없다.

• 폐쇄 회로 방식: 테이블에 직선 검출기(리니어 스케일)를 달아 테이블 위치를 직접 되먹임한다.
• 개방 회로 방식: 검출·되먹임 없이 지령만 보낸다.
• 반개방 회로 방식: 서보 제어 방식 분류에 없는 용어이다.

B→A 절삭 프로그램은 G01 U30. W-20. ;이다.

원점 기호가 B 바로 아래 축선에 있으므로 B는 X20.(⌀20) Z0, A는 X50.(⌀50) Z-20.이다(B에서 A까지 가로 20).

증분 지령은 끝점−시작점이므로 $U=50-20=30$(지름값), $W=-20-0=-20$이다. 절대 지령으로 쓰면 X50. Z-20.이다.

• G01 X50. Z20.: Z가 +20이어서 원점 오른쪽(공작물 밖)으로 간다.
• G01 U50. Z-20.: X 증분이 50으로 ⌀70까지 나간다.
• G01 U30. W20.: Z 방향이 +로 뒤집혔다.

CAD/CAM 시스템의 입력 장치는 데이터나 명령을 시스템에 전달하는 장치를 의미한다. 키보드는 텍스트 및 명령 입력, 스캐너는 도면 이미지 스캔, 3차원 측정기는 좌표 데이터 입력에 사용되는 입력 장치이다. 반면 CRT 디스플레이는 처리된 결과를 화면에 표시하는 출력 장치이므로 입력 장치로 분류될 수 없다.

원호보간에서 I, J는 원호의 시작점에서 원호 중심점까지의 벡터값을 의미한다. 머시닝센터에서 I는 X축 방향 성분, J는 Y축 방향 성분(K는 Z축 방향 성분)을 나타낸다.

• I가 Y축 보간에 사용된다는 설명과 J가 X축 보간에 사용된다는 설명은 축이 서로 바뀐 것이다.
• 시작점에서 원호 끝점까지의 벡터값이라는 설명도 틀린 내용으로, I·J는 끝점이 아닌 중심점까지의 벡터값이다.

작업 속도를 높이기 위해 안전문을 열고 작업하는 것은 절삭칩이나 가공물의 비산으로부터 작업자를 보호할 수 없어 중대한 안전수칙 위반이다.

전원을 순서대로 공급·차단하는 것, 기계 정지 후 칩을 제거하는 것, 방전가공 시 가공액을 채운 후 작업하는 것은 모두 올바른 안전수칙이다.

홈 바이트는 길게 고정하면 절삭 시 떨림(채터링)이 발생하고 휘어지기 쉬워 가능한 짧게 고정해야 한다.

일감 측정 시 주축을 정지시키는 것, 바이트 연삭 시 보안경을 착용하는 것, 바이트를 주축 정지 후 설치하는 것은 모두 올바른 안전수칙이다.

지름 30mm 지점의 주축 회전수는 1500rpm이다.

프로그램 G50 X100, Z100, S1500 T0100 ; G96 S160 M03 ; 에서 G50 S1500은 최고회전수 제한, G96 S160은 절삭속도 160m/min 일정 제어이다.

$N=\dfrac{1000V}{\pi D}=\dfrac{1000\times160}{\pi\times30}\approx1698\,\text{rpm}$
계산값이 1500rpm을 넘으므로 G50 제한에 따라 1500rpm으로 회전한다.

• 1698: G50 제한을 적용하지 않은 계산값이다.
• 160: 절삭속도(m/min) 값을 회전수로 읽은 것이다.

지령치수 X55.0에 대해 실제 가공치수가 ø54.96으로 나와 0.04mm 작게 가공되었다.

$\Delta = 55.0 - 54.96 = 0.04$

따라서 기존 보정값에 부족한 만큼을 더해주면 새 보정값은 $0.004 + 0.04 = 0.044$가 된다.

이송정지(feed hold) 버튼을 누르면 이송만 정지되고, 보조기능(M)·주축기능(S)·공구기능(T)은 그대로 수행된 상태에서 프로그램 진행이 일시 중단된다.

• 사이클 스타트는 자동운전을 개시하는 버튼이다.
• 취소(cancel)는 입력한 데이터를 지우는 기능이다.
• 머신 레디는 기계가 정상 동작 가능한 준비상태를 나타내는 신호이다.

반자동 운전(MDI)은 짧은 프로그램을 직접 입력하면서 곧바로 시험적으로 실행해 볼 수 있는 모드이다.

• 자동운전(AUTO)은 이미 작성·저장된 프로그램 전체를 연속 실행하는 모드이다.
• 수동이송(JOG)은 핸들이나 버튼으로 축을 수동으로 이동시키는 모드이다.
• DNC 운전은 외부 컴퓨터에서 프로그램을 전송받으며 가공하는 모드이다.

공구지름(인선반경) 보정을 취소하는 준비기능은 G40이고, 공구길이 보정을 취소하는 준비기능은 G49이다.

G41은 공구지름 좌측 보정, G43은 공구길이 보정(플러스 방향), G80은 고정사이클 취소를 지령하는 기능이므로 두 취소 기능의 조합으로 옳지 않다.

주축의 회전 방향과 관계되는 보조기능은 M04(주축 역회전)이며, 짝을 이루는 M03은 주축 정회전을 의미한다.

• M02는 프로그램의 끝을 나타내는 기능이다.
• M08은 절삭유 공급, M09는 절삭유 정지를 지령하는 기능으로 회전 방향과는 무관하다.

CNC선반의 단일형 고정사이클 G90(내·외경 절삭 사이클)에서 테이퍼(기울기) 값을 지령하는 어드레스는 R이다.

지령 형식은 G90 X_ Z_ R_ F_ ; 이며, R값은 절삭 시작점과 끝점의 반지름 차(테이퍼량)를 의미한다. 테이퍼가 없는 직선 절삭에서는 R을 생략한다.

CNC선반에서 주축과 평행한 축, 즉 절삭동력이 전달되는 스핀들축은 Z축이다.

X축은 주축과 직각인 반지름(지름) 방향의 이송을 담당하는 축이다.