11년 3회차

비틀림 모멘트는 동력(kW)과 회전수(rpm)로 구하는 $T = 97400 \dfrac{H}{N}$ (kgf·cm)을 쓴다.
대입: $T = 97400 \times \dfrac{20}{4000} = 97400 \times 0.005 = 487$, 따라서 비틀림 모멘트는 약 487 kgf·cm이다.

탄소강의 인장강도는 공석강(약 0.77~0.8%C)에서 가장 높고, 과공석강에서는 오히려 낮아진다. 탄소량이 늘수록 경도는 높아지고 연성은 줄어 냉간가공이 어려워진다. 또 200~300℃ 부근에서는 강도는 오르지만 연신율이 떨어지는 청열메짐이 생긴다.

공구강은 절삭이나 성형 시 마모를 견뎌야 하므로 경도가 커야 한다.

경도가 작아야 한다는 설명은 공구강에 요구되는 조건과 반대이므로 틀린 내용이다.

내마멸성이 크고 강인성이 크며 가격이 저렴해야 한다는 조건은 모두 공구강이 갖추어야 할 올바른 조건이다.

반달 모양의 키 홈에 들어가는 반달 키(우드러프 키)는 키와 키 홈의 가공이 쉽고, 보스에 결합할 때 자동으로 자리를 잡는 장점이 있다.

• 성크 키는 일반적으로 쓰이는 각형 묻힘 키로 자동 자리맞춤 기능은 없다.
• 접선 키는 큰 토크 전달에 쓰이는 키로 용도가 다르다.
• 스플라인은 축 둘레에 여러 개의 이를 만들어 큰 동력을 전달하는 방식으로 구조가 다르다.

다줄나사의 리드는 피치에 줄 수를 곱해 구한다.

$L=p\times n=1.5\times2=3\,\mathrm{mm}$이다.

용융점은 합금에 따라 달라지는데, 많은 합금이 순금속보다 용융점이 낮아진다는 것이 일반적 경향이다. 따라서 용융점이 올라간다는 것은 합금의 일반적 성질이 아니다.

예를 들어 청동(Cu-Sn), 황동(Cu-Zn), 납-주석 합금 등은 각 구성 원소의 순수 금속보다 용융점이 낮으며, 이는 합금을 저온에서 용융하기 쉽게 만든다.

합금은 순금속에 다른 원소를 섞어 만든 것으로, 일반적으로 강도·경도·내식성이 증가하고 전기·열 전도도는 감소하며 전성·연성은 감소하는 특성을 보인다. '강도 및 경도가 커진다', '전기 및 열의 전도도가 낮아진다', '전성 및 연성이 낮아진다'는 모두 합금의 전형적인 성질이다.

피로한도는 반복하중을 가하는 피로시험으로 구하는 값이며, 인장시험으로는 측정할 수 없다.

비례한도, 항복점, 탄성한도는 모두 인장시험에서 하중-변형 선도를 통해 구할 수 있는 값이다.

내식성 알루미늄합금(5000계, 알루미늄-마그네슘계)은 가공용으로 분류되며, 해수 저항성이 뛰어나 배·수조 등에 사용되는 전형적인 가공용 합금이다.

• 알루미늄-구리계는 주조용에 해당한다.
• 다이캐스팅용 알루미늄합금은 주조용에 해당한다.
• 알루미늄-규소계도 주조용이 대부분이다.

알루미늄합금의 분류는 가공성(단조, 압연, 압출 등)과 주조성을 기준으로 나뉜다. 가공용 합금은 상온에서의 가공성이 우수해야 하며, 주요 계열로는 알루미늄-망간계(3000계), 알루미늄-마그네슘계(5000계), 알루미늄-마그네슘-규소계(6000계), 알루미늄-아연-마그네슘계(7000계) 등이 있다.

반면 주조용 합금은 주조 후 응고 상태에서 기계적 성질을 발휘하며, 알루미늄-구리계(2000계), 알루미늄-규소계(4000계), 다이캐스팅용 합금이 대표적이다.

기어 잇면, 크랭크축 머리부, 고급 내연기관 실린더 내면, 게이지 블록처럼 정밀도가 중요한 부품에 0.3~0.7mm 깊이로 질소를 강 표면에 침입시켜 경화시키는 방법은 질화법이다.

액체 침탄법이나 고주파·화염 경화법은 탄소 침입이나 표면 급속가열을 이용하는 방법으로 질소 침입 방식과는 원리가 다르다.

도료는 전기절연성 향상, 부식 방지, 녹 발생 방지 등을 목적으로 사용되며, 외부의 물리적 충격을 흡수·방지하는 용도로는 적합하지 않다.

따라서 외적 충격 방지는 일반적인 도료 사용 목적이 아니다.

구리에 아연을 5~20% 첨가한 황동으로 전연성이 좋고 금색에 가까운 아름다운 색을 띠어 장식품이나 모조금 제품에 많이 쓰이는 것은 톰백이다.

• 포금은 구리에 주석과 소량의 아연을 넣은 청동계 합금으로 황동과는 계열이 다르다.
• 문쯔메탈은 아연 함량이 높은 6:4 황동으로 강도는 높지만 전연성은 상대적으로 떨어진다.
• 7:3 황동은 아연 30%인 황동으로 장식용보다는 가공용으로 많이 쓰인다.

주철은 탄소 함량이 높아(2~4%) 경질이고 부서지기 쉬운 재료로, 연신율이 매우 작다는 것이 특징이다. 취성이 크고(1번), 경도가 높으며(2번), 용융점이 강철보다 낮아 주조에 유리하다(4번)는 설명은 모두 옳다. 반면 연신율이 크다는 3번은 주철의 본질적 성질에 모순되며, 주철은 오히려 가단성과 연성이 떨어져 소성가공이 거의 불가능하므로 틀린 설명이다.

패더 키(미끄럼 키)는 구배(기울기)가 없는 키로, 보스가 축 방향으로 미끄러져 움직일 수 있게 하는 데 쓰인다.

성크 키와 평 키는 보통 1/100 정도의 구배를 두어 박아 넣어 고정하고, 접선 키도 구배를 가진 두 개의 키를 한 쌍으로 맞대어 박아 넣는 방식이므로 모두 구배가 있다.

침탄법은 표면에 탄소를 침입시켜 경화층을 만드는 방법이므로, 원래 탄소량이 적은 저탄소강에 적용해야 표면과 내부의 경도 차이를 크게 얻을 수 있다.

고탄소강이나 합금공구강, 고속도강은 이미 탄소량이 많거나 특수 원소가 첨가되어 있어 침탄 처리보다는 담금질 등 다른 열처리가 적합하다.

진동이나 충격을 흡수하는 목적으로 쓰이는 스프링은 자동차의 현가장치(서스펜션)용 스프링이다.

시계 태엽용 스프링은 에너지를 저장했다가 방출하는 용도, 압력 게이지용 스프링은 압력을 변위로 변환하는 측정용, 총의 방아쇠용 스프링은 동작 전달용으로 목적이 서로 다르다.

표면 거칠기 기호는 가공면에 대해 삼각형(√) 기호의 다리가 표면을 향하도록 기입해야 한다. A, B, C는 각 모서리 표면에 맞게 올바르게 기입되어 있으나, D는 해칭으로 표시된 단면 내부(가공면이 아닌 부분)에 표시되어 있어 표시 위치와 방향이 잘못되었다.

분할핀의 호칭 지름은 핀 자체의 단면 지름이 아니라 그 핀이 끼워지는 구멍의 지름으로 정한다.

분할 상태의 핀 단면지름이나 길이, 두께는 호칭 지름을 정하는 기준이 아니다.

치수보조기호 C는 45° 모따기를 뜻하는 기호이며, 30° 모따기를 의미하지 않는다.

45°가 아닌 다른 각도의 모따기는 C 기호 대신 각도와 길이 치수를 따로 기입해야 한다.

정사각형 한 변의 길이를 나타내는 □, 구의 지름을 나타내는 Sø, 반지름을 나타내는 R은 모두 올바르게 설명된 기호이다.

평면도는 직사각형 안에 왼쪽 아래 모서리에서 오른쪽 위 모서리로 실선 대각선이 하나 그어진 모양이다.

화살표 쪽에서 보면, 이 입체는 직육면체의 앞 오른쪽 세로 모서리 부분을 경사면으로 잘라 낸 모양이다. 경사면은 앞 왼쪽 위 꼭짓점, 뒤 오른쪽 위 꼭짓점, 앞 오른쪽 아래 꼭짓점을 지난다. 남은 윗면은 뒤 왼쪽의 삼각형이다.

위에서 내려다보면 윗면 삼각형과 경사면이 만나는 앞 왼쪽 위 꼭짓점과 뒤 오른쪽 위 꼭짓점을 잇는 능선이 바로 보인다. 제3각법에서 평면도는 정면도 위에 놓이고 앞쪽이 아래로 오므로, 이 능선은 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 가는 실선이 된다.

• 같은 방향의 대각선을 파선으로 그린 그림: 이 능선은 위에서 가려지지 않으므로 숨은선이 아니다.
• 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 가는 대각선(실선·파선): 뒤 왼쪽과 앞 오른쪽을 잇는 모서리는 이 입체에 없다.

SS400과 같은 금속 재료에 대한 규격 정보는 KS 부문별 분류기호 중 금속(KS D) 부문에서 찾아야 한다.

KS A는 기본, KS B는 기계, KS C는 전기전자 부문으로 재료 규격과는 분류가 다르다.

단면 부분을 연필 등으로 해칭 대신 색칠하여 표시하는 것을 스머징이라 한다.

면적이 넓은 단면을 해칭선으로 채우기 번거로울 때 사용하는 표시 방법이다.

물체의 일부를 파단하거나 끊어낸 부분을 표시하는 선은 불규칙한 파형이나 지그재그 모양의 가는 실선으로 그린다.

가는 파선은 숨은선, 가는 1점쇄선은 중심선이나 기준선, 가는 2점쇄선은 가상선을 나타내는 용도로 쓰여 파단선과는 다른 선이다.

스프로킷 휠 도시에서 피치원은 파선이 아니라 가는 1점쇄선으로 그린다.

바깥지름을 굵은 실선으로, 이뿌리원을 가는 실선으로 그리는 것과 항목표에 톱니의 특성(잇수, 피치 등)을 기입하는 것은 모두 올바른 도시 방법이다.

나사 도시에서 암나사의 골지름은 굵은 실선이 아니라 가는 실선으로 그린다.

수나사의 바깥지름, 암나사의 안지름, 완전 나사부와 불완전 나사부의 경계선은 모두 굵은 실선으로 그리는 부분이다.

최대 틈새는 0.053mm이다.

구멍이 $\varnothing 50^{+0.025}_{0}$이므로 50.000~50.025mm이고, 축이 $\varnothing 50^{-0.012}_{-0.028}$이므로 49.972~49.988mm다. 구멍이 항상 축보다 크므로 헐거운 끼워맞춤이다.

최대 틈새 = 구멍의 최대 허용 치수 − 축의 최소 허용 치수
$=50.025-49.972$
$=0.053\,\mathrm{mm}$

• 0.037mm: 구멍 최대(50.025) − 축 최대(49.988)로 잘못 계산한 값이다.
• 0.028mm: 구멍 최소(50.000) − 축 최소(49.972)로 잘못 계산한 값이다.
• 0.025mm: 구멍의 치수 공차일 뿐 틈새가 아니다. 최소 틈새는 50.000 − 49.988 = 0.012mm다.

연질 재료를 고속으로 절삭할 때 칩이 끊어지지 않고 길게 이어져 나오면 작업자에게 위험하므로, 칩을 짧게 끊어주는 칩 브레이커를 사용한다.

칩 브레이커는 바이트의 날 끝 부근에 단을 두거나 별도의 부착물을 달아 칩이 말리다가 부러지도록 유도하는 장치이다.

기차바퀴처럼 지름은 크지만 길이가 짧은 가공물을 절삭하기에 적합하도록 베드 길이를 짧게 만든 선반은 정면선반이다.

탁상선반은 작업대 위에 설치해 쓰는 소형 부품용, 터릿선반은 여러 공구를 터릿에 장착해 같은 모양의 부품을 대량으로 가공하는 용도, 공구선반은 공구 제작 등 정밀 가공용으로 용도가 다르다.

비절삭 가공법으로만 짝지어진 것은 소성 작업과 용접 작업이다. 소성 가공은 재료를 변형시켜 형상을 만들고, 용접은 재료를 접합하는 방식으로 칩이 발생하지 않는다.

• 선반 작업과 줄 작업은 칩을 깎아내는 절삭 가공이다.
• 밀링 작업과 드릴 작업도 공구로 칩을 제거하는 절삭 가공이다.
• 연삭 작업과 탭 작업 역시 입자나 공구로 재료를 깎아내는 절삭 가공이다.

절삭 가공에서 발생한 열은 대부분 칩이 가지고 빠져나간다.

나머지 일부만 절삭공구와 가공재료 등으로 전달되므로, 절삭열이 가장 많이 전달되는 곳은 칩이다.

밀링머신 주축의 회전운동을 공구대의 직선 왕복운동으로 바꿔주는 부속장치는 슬로팅 장치이다.

슬로팅 장치를 이용하면 키 홈이나 스플라인 같은 직선 홈을 절삭할 수 있다.

래크 절삭 장치는 래크 기어를 절삭하기 위한 부속이고, 분할대와 회전 테이블은 각도 분할이나 원형 가공에 쓰이는 부속으로 용도가 다르다.

래핑은 비교적 간단한 공정으로 대량생산에도 적용할 수 있는 가공법이므로, 가공이 복잡하고 소량생산에만 적합하다는 설명은 틀린 내용이다.

가공면의 윤활성과 내마모성이 좋고 정밀도가 높은 제품을 얻을 수 있다는 설명은 래핑의 올바른 특징이다.

가공물을 절단하거나 좁은 홈을 가공하기에 가장 적합한 밀링 공구는 메탈 소이다.

T 홈 밀링 커터는 T자형 홈, 데브테일 커터는 더브테일(사다리꼴) 홈, 정면 밀링 커터는 넓은 평면 가공에 적합해 용도가 서로 다르다.

랙 커터와 기어 소재(피니언)를 맞물린 상태로 상대운동시켜 치형을 깎아내는 방식은 창성에 의한 방법이다.

창성법에서는 공구와 소재가 실제 기어가 맞물릴 때와 같은 상대운동을 하면서 치형이 저절로 만들어진다. 정밀도가 높아 널리 쓰인다.

• 총형 커터에 의한 방법은 이 홈 모양과 같은 형상의 커터로 이 홈을 하나씩 깎고 분할해 나가는 방식이라 상대운동을 이용하지 않는다.
• 형판에 의한 방법은 형판(템플릿)의 윤곽을 따라 공구를 움직여 치형을 만드는 방식이다.
• 브로칭에 의한 방법은 브로치 공구를 직선으로 밀거나 당겨 형상을 가공하는 방식이다.

선반의 회전수는 $N=\dfrac{1000V}{\pi D}$ 식으로 구하며, 이 조건에서는 약 637 rpm이 된다.

$N=\dfrac{1000\times120}{\pi\times60}$
$N=\dfrac{120000}{188.5}\approx636.6$

따라서 절삭속도 120 m/min, 지름 60 mm 조건에서는 회전수를 약 637 rpm으로 설정해야 한다.

각도 측정용 게이지로만 조합된 것은 오토 콜리메이터, 사인 바, 콤비네이션 세트이다.

세 기구 모두 각도나 기울기를 측정하거나 설정하는 데 쓰인다. 오토 콜리메이터는 미세한 각도 변화를 광학적으로 측정하고, 사인 바는 삼각함수를 이용해 각도를 설정·측정하며, 콤비네이션 세트는 분도기 헤드를 포함하고 있어 각도 측정에 쓰인다.

• 사인 바·오토 콜리메이터와 함께 묶인 옵티컬 플랫은 광파 간섭으로 평면도를 측정하는 기구라 각도 측정용이 아니다.
• 직각자는 직각 여부를 검사하는 기구이고, 옵티컬 패러렐은 마이크로미터 측정면의 평행도를 검사하는 기구라 각도 측정용 조합으로 볼 수 없다.
• 만능 분도기·콤비네이션 세트가 옵티컬 플랫과 묶인 조합도 같은 이유로 각도 측정용 조합이 아니다.

빌트업 에지 발생을 줄이려면 절삭 깊이를 작게 해야 하므로, 절삭 깊이를 크게 한다는 설명은 틀렸다.

빌트업 에지는 저속으로 절삭하거나 절삭 깊이가 클 때 칩이 공구 날 끝에 눌어붙어 생긴다. 따라서 절삭 깊이를 늘리면 오히려 더 잘 생긴다.

• 공구의 윗면 경사각을 크게 하면 칩이 잘 흘러 나가 발생이 줄어든다.
• 절삭 속도를 크게 하면 칩의 온도가 재결정 온도 이상으로 올라간다. 그러면 날 끝에 붙은 부분이 연화되어 떨어져 나가므로 발생이 줄어든다.
• 윤활성이 좋은 절삭유를 쓰면 공구와 칩 사이의 마찰이 줄어 발생이 억제된다.

절삭 공구는 내마멸성이 크고 마찰 계수가 낮아야 한다. 따라서 내마멸성이 작고 마찰 계수가 높아야 한다는 설명은 틀렸다.

마멸에 약하고 마찰이 크면 공구 수명이 짧아지고, 절삭저항과 발열이 늘어나 가공 품질이 떨어진다.

• 일감보다 단단하고 적당한 인성이 있어야 한다는 것은 공구의 기본 구비조건이다.
• 고온에서도 경도가 크게 떨어지지 않아야 절삭열을 견딜 수 있다.
• 형상을 만들기 쉽고 가격이 싸야 경제적으로 유리하다.

밀링 테이블의 이송속도는 $f=f_z\times z\times n$이다.

커터가 1회전하는 동안 날 z개가 각각 $f_z$(mm)씩 나아가므로 1회전당 이송은 $f_z\times z$(mm/rev)다. 여기에 분당 회전수 n(rpm)을 곱하면 분당 이송속도 f(mm/min)가 된다.

• $f=\dfrac{f_z\times z}{n}$: 회전수로 나누면 단위가 mm/min이 되지 않는다.
• $f=\dfrac{f_z\times z\times n}{1000}$: 1000으로 나누는 것은 mm를 m로 바꾸는 절삭속도 식($V=\dfrac{\pi DN}{1000}$)의 꼴이며, 이송속도는 mm/min 그대로 쓴다.
• $f=\dfrac{1000}{f_z\times z\times n}$: 날당 이송·날수·회전수가 커질수록 이송속도가 작아지는 거꾸로 된 관계다.

센터나 척으로 지지하지 않고 가늘고 긴 원통형 공작물의 바깥지름을 연삭하는 데 편리한 것은 센터리스 연삭기이다.

센터리스 연삭기는 연삭숫돌, 조정숫돌, 받침판 사이에 공작물을 올려 회전시키면서 연삭한다. 센터 구멍이 필요 없어 가늘고 긴 부품을 연속으로 가공하기에 알맞다.

• 모방 연삭기는 형판이나 모형을 따라 윤곽을 연삭하는 방식이다.
• 유성형 연삭기는 숫돌이 자전하면서 공전해 내면을 연삭하는 방식이다.
• 회전 테이블 연삭기는 회전하는 원형 테이블 위에 공작물을 올려 평면을 연삭하는 방식이다.

숫돌 표면의 눈메움이나 무딤을 없애 절삭 능력을 되살리는 작업은 드레싱이다.

드레싱은 다이아몬드 드레서 등으로 숫돌 표면을 깎아 무뎌지거나 막힌 입자를 제거하고, 날카로운 새 입자가 드러나게 하는 작업이다.

• 글레이징(무딤)은 입자가 떨어져 나가지 않고 닳아서 숫돌 표면이 매끈해지는 현상이다.
• 로딩(눈메움)은 칩이 숫돌의 기공을 메우는 현상이다.
• 채터링은 가공 중에 생기는 떨림(진동) 현상이다.

줄의 크기는 자루 부분인 탱(tang)을 제외한 몸체 길이로 호칭한다. 따라서 탱을 포함한 전체 길이로 호칭한다는 설명은 틀렸다.

줄눈은 거친 순서에 따라 황목·중목·세목·유목으로 나눈다. 황목은 눈이 거칠어 한 번에 많이 깎을 때 쓰고, 세목과 유목은 정밀한 다듬질에 쓴다.

측정 오차의 종류에 해당하지 않는 것은 자동 오차이다.

측정 오차는 보통 다음과 같이 나눈다. '자동 오차'라는 분류는 없다.

• 측정기의 오차(계기 오차): 측정기 자체의 정밀도에서 비롯되는 오차
• 개인 오차: 측정자의 습관이나 시차 등에서 오는 오차
• 우연 오차: 예측할 수 없는 요인으로 생기는 오차

원점에서 시작점까지 X는 지름값 100, Z는 110이므로 좌표계 설정은 G50 X100. Z110. ;이다.

그림에서 공작물 좌표계 원점 표시(4분원 기호)는 중심선 위, 공작물 오른쪽 끝면에서 왼쪽으로 10mm 들어간 곳에 있다. 시작점(공구 인선)은 끝면에서 오른쪽으로 100mm 떨어져 있고, 높이는 지름 φ100 위치다.

X = 지름값 100
Z = 10 + 100 = 110

• G50 X100. Z100. ;: 원점과 끝면 사이의 10mm를 빼먹었다.
• G50 X50. Z110. ;: 선반의 X는 지름값으로 지령하는데 반지름값(50)을 넣었다.
• G50 X110. Z100. ;: X와 Z 값을 서로 바꿔 넣었다.

CNC 선반에서 프로그램 원점(가공 기준점)과 기계의 시작점(기계 원점) 사이의 위치 관계를 기계에 인식시켜 프로그램 원점을 절대좌표의 원점으로 지정하는 작업은 좌표계 설정이다.

이는 오프셋(offset) 또는 워크 오프셋(work offset) 설정으로도 불리며, 가공할 공작물의 기준점을 기계 좌표계와 연결하는 핵심 작업이다.

• 공작물 설정은 공작물 물성 지정을 의미한다.
• 파라미터 설정은 기계 성능 조정을 의미한다.
• 프로그램 설정은 NC 코드 작성을 의미한다.

밑줄 친 M은 인서트의 공차 등급, G는 인서트의 단면 형상(구멍·칩브레이커 형태)을 나타낸다.

ISO 선삭용 인서트 규격 TNMG 22 04 08은 앞자리부터 차례로 다음 뜻을 가진다.

• T : 인서트 형상(정삼각형)
• N : 여유각(0°)
• M : 공차 등급
• G : 단면 형상(구멍과 칩브레이커 형태)
• 22 : 절삭날 길이 · 04 : 두께 · 08 : 코너 반지름(0.8mm)

여유각은 둘째 자리 N, 인서트 형상은 첫째 자리 T가 나타내므로 M·G를 여유각이나 인서트 형상과 짝지은 설명은 모두 틀리다.

CNC 공작기계에서 보조 장치(각종 스위치)의 ON/OFF를 주로 맡는 것은 M기능이다.

M기능(보조기능)은 주축 정회전·역회전, 절삭유 공급, 프로그램 종료처럼 기계의 부속 장치를 켜고 끄는 명령이다.

• S기능은 주축 회전수를 지정한다.
• G기능은 준비기능으로, 이송·보간 방식 등을 지정한다.
• T기능은 공구를 선택한다.

내경을 가공한 뒤 측정값이 지령값보다 컸다면 그만큼 보정값을 줄여 다음 가공에서 덜 깎이게 해야 한다. 따라서 새 보정값은 -0.135이다.

측정값과 지령값의 차이는 $45.16-45.0=0.16$이다. 즉 내경이 목표보다 0.16 mm 크게 가공되었다.

기존 보정값 0.025에서 이 오차만큼 빼면 $0.025-0.16=-0.135$이다. 보정값을 이 값으로 수정해야 목표 치수에 맞출 수 있다.

N10 블록은 G04 P1.;로, 휴지시간(dwell) 지령에서 P는 소수점을 사용할 수 없는 정수 어드레스이다. P1.과 같이 소수점을 포함하면 형식 오류로 경보(ALARM)가 발생한다. 나머지 블록(N05, N15, N20)은 이동량과 준비기능이 정상적으로 지령되어 문제가 없다.

G71의 Uu는 X축 방향 다듬질 여유이며 지름값으로 지령하므로, 반지름 값으로 지령한다는 설명이 틀리다.

프로그램은 G71 Ud RE ; G71 Pa Qb Uu Ww Ff ; 다음에 Na ~ Nb 블록으로 다듬질 형상을 적는 2블록 형식의 내·외경 황삭 사이클이다.

• Ud : X축 방향 1회 절입량(반지름값)
• R 값 : X축 방향 후퇴량(도피량)
• Pa·Qb : 다듬질 형상 구역의 첫 블록(Na)과 마지막 블록(Nb)의 전개번호
• Uu : X축 방향 다듬질 여유(지름값) · Ww : Z축 방향 다듬질 여유 · Ff : 이송

G96은 절삭속도 일정 제어라 스핀들 회전수가 지름에 따라 계속 변하므로, 스핀들이 2000rpm으로 일정하게 회전한다는 정보는 알 수 없다.

프로그램 G50 X150.0 Z150.0 S2000 T0100 ; G96 S120 M03 ; G00 X80.0 Z2.0 ; G01 X0.0 F0.1 ; 에서 읽을 수 있는 내용은 다음과 같다.

• G50 블록의 S2000 : 주축 최고 회전수를 2000rpm으로 제한
• G96 S120 : 절삭속도 120m/min을 유지하도록 회전수가 변함
• F0.1 : 주축 1회전당 공구 0.1mm 이송

회전수는 $N=\dfrac{1000V}{\pi D}$이므로 X80.0에서 $N=\dfrac{1000\times 120}{\pi\times 80}\approx 477\,\mathrm{rpm}$이고, 지름이 약 19mm보다 작아지면 2000rpm 제한에 걸려 더 올라가지 않는다.

CNC 공작기계의 정보 흐름은 수치정보 → 지령펄스열 → 서보구동 → 가공물 순서이다.

먼저 프로그램에 담긴 수치정보가 입력된다. 제어장치가 이를 지령 펄스열로 바꾸고, 이 펄스로 서보모터를 구동해 공구나 테이블을 움직이면 가공물이 완성된다.

빈칸에는 테이퍼의 큰 쪽 완성 지름으로 마무리하는 X52.가 들어간다.

그림의 테이퍼는 척 쪽 지름 Φ52, 끝단 지름 Φ40, 길이 30이며 공구는 끝단에서 2mm 떨어진 Z2.에서 출발한다. G90은 첫 블록 뒤에 X값만 바꿔 쓰면 같은 사이클을 반복하므로 X68. → X64. → X60. → X56. 다음 마지막 패스는 완성 지름 X52.이다.

I값 검산 : 반지름 차 $\dfrac{52-40}{2}=6$이 길이 30에서 생기므로 Z2. ~ Z-30. 구간(32mm)에서는
$6\times\dfrac{32}{30}=6.4$ → 프로그램의 I-6.4와 맞는다.

• X50. : 도면의 큰 지름 Φ52보다 작게 깎아 버린다.
• Z50.·Z52. : G90 반복 블록에서 바뀌는 값은 지름(X)이고 절삭 끝점 Z-30.은 그대로이므로 Z값을 넣는 것은 맞지 않는다.

공구는 되도록 짧고 단단하게 물려서 사용해야 흔들림과 파손을 막을 수 있다. 따라서 길게 물려서 사용한다는 설명은 안전관리에 맞지 않는다.

공구를 길게 물리면 처짐과 진동이 커져 가공 정밀도가 떨어지고, 공구가 부러지거나 빠질 위험도 높아진다.

• 불안전한 공구를 사용하지 않는 것은 기본적인 안전수칙이다.
• 기름이 묻은 공구를 완전히 닦고 쓰는 것은 공구가 미끄러져 생기는 사고를 막기 위한 조치이다.
• 사용 전에 이상이 없는지 확인하는 것도 기본적인 안전수칙이다.

CNC 선반에서 원호 보간을 지령하는 코드는 G02, G03이다.

G02는 시계 방향(CW), G03은 반시계 방향(CCW)으로 원호를 가공하라는 지령이다.

• G20, G21은 인치 입력과 미터 입력을 선택하는 코드이다.
• G41, G42는 공구 인선 반지름 보정의 방향(좌측·우측)을 지정하는 코드이다.
• G98, G99는 CNC 선반에서 분당 이송과 회전당 이송을 지정하는 코드이다. 머시닝 센터에서는 고정 사이클 뒤 초기점 복귀와 R점 복귀를 지정한다.

고정 사이클은 미리 정해진 동작 패턴으로 구멍 가공을 간단히 수행하는 기능이다. 따라서 복잡한 형상을 따라가는 윤곽 가공에는 쓰지 않는다.

고정 사이클은 드릴·탭·보링처럼 공구가 정해진 경로로 들어갔다 빠지는 반복 작업을 한 블록으로 간단히 지령하는 기능이다. 프로그램을 짧게 하고 메모리를 절약할 수 있지만, 공구 경로를 자유롭게 바꿀 수는 없다.

윤곽 가공은 G01·G02·G03 같은 직선·원호 보간을 조합해 원하는 형상을 따라가는 연속 가공이므로 고정 사이클과는 성격이 다르다.

'DRY RUN' 스위치를 켜면 프로그램에 지령된 이송속도를 무시하고 조작판에서 설정한 이송속도로 이송한다.

DRY RUN은 실제 가공 전에 공구 경로나 간섭 여부를 점검하는 시험 운전 기능이다.

• 회전당 이송속도로 바뀌는 기능이 아니다.
• 이송속도가 조금 빨라지는 기능도 아니다.
• 이송속도가 최고 속도로 고정되는 기능도 아니다.

CAD/CAM의 필요성은 생산 방식이 다품종 소량생산으로 바뀌면서 커졌다. 따라서 소품종 다량생산은 CAD/CAM의 필요성을 키우는 요인이 아니다.

소비자 요구가 다양해지고, 신제품 개발 경쟁이 치열해지고, 제품 수명주기가 짧아질수록 여러 제품을 소량씩 빠르게 설계·가공해야 한다. 이 과정에서 CAD/CAM의 필요성이 커진다.

주축 최고 회전수를 지정하는 명령은 G50 X100. Z50. S1500 ;이다.

CNC 선반에서 G50은 좌표계 설정과 함께 주축 최고 회전수를 제한하는 명령이다. 이 블록에서 S1500은 주축 회전수가 1500 rpm을 넘지 않도록 제한한다는 뜻이다. G96(주속 일정 제어)에서는 지름이 작아질수록 회전수가 계속 올라가므로, 이렇게 상한을 미리 정해 안전을 확보한다.

• G90 X0. Y0. Z100. ;은 절대좌표로 위치를 지령하는 블록일 뿐 회전수 제한과는 관계없다.
• G96 S150 M03 ;은 절삭속도를 150 m/min으로 일정하게 유지하며 주축을 정회전시키는 지령이다. 최고 회전수를 정하는 명령이 아니다.
• G04 P1000 ;은 지정한 시간(1초) 동안 이송을 멈추는 드웰 지령이다.

공구와 공작물의 충돌이 예상되면 이송 동작 자체를 즉시 멈추거나 전원을 차단해야 한다. 주축의 회전만 정지시키는 것은 알맞은 조치가 아니다.

주축 회전을 멈추더라도 이송축이 계속 움직이면 공구와 공작물은 그대로 충돌할 수 있다.

• 비상정지 스위치를 누르면 모든 축의 이동과 주축 회전이 즉시 멈춘다.
• Feed Hold 버튼을 누르면 이송이 즉시 멈춰 충돌을 막을 수 있다.
• 전원을 OFF 시키는 것도 모든 동작을 강제로 멈추는 조치이다.

모터에서 속도·위치를 검출하는 반폐쇄회로와 테이블에서 위치를 검출하는 폐쇄회로를 함께 쓰는 하이브리드 서보 방식이다.

그림에서 정보처리회로로 되돌아오는 신호는 AC 서보모터의 속도 검출기(태코 제너레이터)가 보내는 속도 정보, 모터 쪽 위치 검출기의 신호, 볼 스크루로 움직이는 테이블 쪽 위치 검출기의 위치 정보 세 가지다.

• 개방회로 방식 : 검출기와 피드백이 없다.
• 반폐쇄회로 방식 : 서보모터 축에서만 위치·속도를 검출하고 테이블 위치는 직접 검출하지 않는다.
• 폐쇄회로 방식 : 테이블 위치를 검출해 피드백하지만 모터 쪽 위치 검출과 겹쳐 조합하지는 않는다.

하이브리드 방식은 반폐쇄회로의 안정성에 테이블 쪽 검출로 볼 스크루 오차 보정을 더해 고정밀·대형 기계에 쓰인다.