15년 1회차

절삭속도 공식 $v = \frac{\pi D N}{1000}$에서 드릴 지름을 구한다. 주어진 값은 절삭속도 $v = 15$ m/min, 회전수 $N = 160$ rpm이므로, $D = \frac{1000v}{\pi N} = \frac{1000 \times 15}{\pi \times 160} = \frac{15000}{502.65} \approx 29.8$ mm이다.

가동 중인 장치를 정비하는 행위는 인적원인(불안전한 행동)에 해당한다.

작업자가 위험한 상태에서 정비 작업을 진행하는 것은 절차를 지키지 않은 불안전한 행동이며, 사람의 판단·행동에서 비롯된 원인이다.

• 불충분한 지지 또는 방호, 작업장소의 밀집, 결함 있는 공구 및 장치는 모두 설비·환경의 불안전한 상태(물적원인)에 해당한다.

플래내터리(planetary) 연삭은 공작물을 고정하고, 숫돌이 자기 축을 중심으로 자전하면서 동시에 구멍 중심을 따라 공전하며 내면을 연삭하는 방식이다. 공작물을 회전시키기 어려운 대형·중량물의 내면 연삭에 주로 쓰인다. 트래버스 연삭은 숫돌이나 공작물을 축 방향으로 이송하는 방식이고, 플랜지 연삭은 이송 없이 숫돌을 반지름 방향으로 절입하는 방식이다.

블록 게이지의 부속 부품에 스크레이퍼는 포함되지 않는다.

블록 게이지 세트의 부속품은 홀더, 스크라이버 포인트, 베이스 블록 등 게이지를 조합·고정하거나 금긋기에 쓰이는 부품이다.

• 스크레이퍼는 수작업 다듬질(긁기 가공) 공구로 블록 게이지 부속품이 아니다.

목재·피혁·직물 등 탄성 있는 재료로 만든 바퀴 표면에 미세한 연삭입자를 부착해 버핑 전 표면을 다듬는 가공법은 폴리싱이다.

폴리싱은 연한 재질의 원판(폴리싱 휠)에 미세 연삭입자를 묻혀 표면의 스크래치를 제거하는 예비 다듬질 공정이며, 이후 버핑으로 광택을 낸다.

• 롤러 가공과 버니싱은 소성변형을 이용한 표면 다듬질로 연삭입자를 쓰지 않는다.
• 숏 피닝은 강구를 고속으로 분사해 압축잔류응력을 부여하는 가공으로 광택 목적이 아니다.

전용 공작기계는 특정 제품이나 특정 가공만을 목적으로 설계되어 대량 생산에 최적화되어 있으며, 그 특정 용도에만 사용되므로 사용범위가 한정되고, 불필요한 기능을 제외하여 구조가 간단하다.

문제의 핵심은 대량 생산에 적합하면서도 사용범위가 한정되고 구조가 간단한 공작기계의 종류를 찾는 것이다.

• 범용 공작기계: 다양한 가공에 사용 가능하고 구조가 복잡하다.
• 단능 공작기계: 한 가지 가공만 수행하지만 소량 생산에 적합하다.
• 만능 공작기계: 여러 종류의 가공을 할 수 있어 사용범위가 넓다.

플래노 밀러(plano miller)는 플레이너와 유사한 구조를 가진 대형 밀링머신으로, 중량 가공물을 가공하기에 적합하다. 플레이너의 왕복 운동 원리를 밀링에 적용한 것으로, 대형 평면 가공과 중량물 처리에 특화되어 있다. 수직·수평 밀링머신은 회전 절삭 방식의 일반적인 밀링머신이며, 회전 밀러는 원통형 부품 가공용이므로 플레이너와의 구조 유사성이 없다.

분할대(dividing head)에서 분할 크랭크 핸들 1회전 시 스핀들의 회전각은 감속비에 의해 결정된다. 표준 분할대의 감속비는 40:1이므로, 크랭크 핸들이 1회전(360°)할 때 스핀들은 360° ÷ 40 = 9° 회전한다. 이는 분할대가 미세한 각도 조절을 가능하게 하기 위해 설계된 기본 원리이며, 크랭크를 여러 번 회전시켜 원하는 분할각도를 얻게 된다.

칩의 형태에 미치는 영향이 가장 적은 인자는 윤활유이다.

칩의 모양은 공작물 재질, 절삭속도, 공구의 형상(경사각 등)에 크게 좌우되며, 윤활유는 마찰과 열을 줄이는 보조적 역할로 칩 형태에 미치는 영향이 상대적으로 작다.

헬리컬 가공에서 테이블 선회각은 $\tan\alpha = \dfrac{\pi D}{L}$로 구한다.
대입하면 $\tan\alpha = \dfrac{\pi \times 100}{600} \approx 0.52$이다. 테이블 이송나사 피치(10mm)는 변환기어비를 계산할 때 쓰는 값이고, 선회각 계산과는 관계없다.

수준기의 기포관 곡률반경은 $R = \frac{l}{\theta}$ 공식으로 구하며, 약 82.5m이다.
여기서 $l$은 1눈금의 길이, $\theta$는 라디안 단위의 각도이다.

주어진 조건: $l = 2\text{ mm} = 0.002\text{ m}$, $1\text{눈금} = 5'' = 5\text{초}$.
각도를 라디안으로 변환하면
$\theta = 5'' \times \frac{1}{3600°} \times \frac{\pi}{180°} = 5 \times \frac{1}{3600} \times \frac{\pi}{180} = \frac{5\pi}{648000} \approx 0.0000242\text{ rad}$

곡률반경을 계산하면
$R = \frac{0.002}{0.0000242} \approx 82.6\text{ m}$
이다. 이는 82.5m에 가장 근접한다.

연삭숫돌바퀴의 구성 3요소는 숫돌입자, 결합제, 기공이며, 조직은 이 3요소에 속하지 않는다.

조직은 숫돌 내 입자의 밀도(성김·촘촘함)를 나타내는 별도의 특성으로, 입도·결합도와 함께 숫돌의 성능을 표시하는 지표일 뿐 3대 구성요소는 아니다.

선반의 양 센터작업에 사용되는 부속품에 브로치는 해당하지 않는다.

양 센터작업에는 돌림판과 돌리개로 공작물에 회전력을 전달하고, 맨드릴에 공작물을 끼워 양 센터로 지지해 가공한다.

• 브로치는 브로칭 머신에서 구멍이나 홈을 절삭하는 공구로 선반 센터작업과 무관하다.

참값은 측정값에 블록 게이지의 오차를 보정하여 구한다.

$\text{참값} = 46.78\,\mathrm{mm} + (-0.018\,\mathrm{mm}) = 46.762\,\mathrm{mm}$

다이얼 게이지를 실제 치수가 공칭보다 0.018mm 작은 블록 게이지에 영점 세팅했으므로, 측정값을 그대로 쓰지 않고 게이지 오차만큼 보정해야 참값이 된다.

공작기계의 절삭을 위한 3가지 기본운동은 절삭운동, 이송운동, 위치조정운동이며, 회전운동은 이 3대 기본운동에 속하지 않는다.

회전운동은 절삭운동이나 이송운동을 구현하는 구체적인 운동 형태(예: 선반의 주축 회전)일 뿐, 별도의 기본운동 범주로 분류하지 않는다.

연삭숫돌과 가공물이 반대방향으로 회전할 때 접촉점의 상대속도는 두 표면속도의 합이다.

$V_1 = \pi D_1 N_1 = \pi \times 0.05\,\mathrm{m} \times 7000 \approx 1099.6\,\mathrm{m/min}$

$V_2 = \pi D_2 N_2 = \pi \times 0.1\,\mathrm{m} \times 100 \approx 31.4\,\mathrm{m/min}$

$V = V_1 + V_2 \approx 1099.6 + 31.4 \approx 1131\,\mathrm{m/min}$

게이지 설명 중 틀린 것은 radius 게이지에 대한 설명이다.

radius 게이지는 곡면(모서리)의 반지름(R)을 측정하는 게이지이며, 기울기를 측정하는 것이 아니다.

• pitch 게이지는 나사 피치 측정, thickness 게이지는 얇은 틈새(두께) 측정, center 게이지는 선반 나사 바이트의 각도 측정에 사용되며 모두 옳은 설명이다.

분할너트(half nut)는 왕복대에 부착되어 선반의 리드스크루(lead screw)와 맞물려 작동한다. 나사가공 시 분할너트가 리드스크루를 물었다 놨다 하면서 왕복대를 자동으로 앞뒤로 이동시켜 일정한 피치의 나사를 가공하는 핵심 부품이다. 주축대는 회전운동을, 심압대는 뒷받침을, 베드는 기본 구조체 역할을 하므로 분할너트의 설치 위치가 아니다.

열전도율과 비열이 작은 재료는 열이 빠르게 방산되지 못하므로 절삭온도가 오히려 상승하여 절삭이 어려워진다. 반대로 열전도율과 비열이 큰 재료(알루미늄 합금 등)가 열을 빠르게 제거하므로 절삭이 용이하다.

절삭온도는 절삭속도, 칩의 두께(송금량), 공작물 재료의 열적 성질에 따라 결정되며, 다음 설명은 모두 참이다.

• 절삭속도 증대: 마찰열 증가로 온도가 상승한다.
• 칩 두께 증가: 변형 에너지 증가로 온도가 상승한다.
• 열팽창에 의한 가공치수 영향: 절삭온도 상승으로 공작물이 열팽창하여 가공치수 편차를 발생시킨다.

표준 맨드릴은 원형 절삭 공구의 정확한 중심 구멍을 가공하거나 회전체의 중심을 잡기 위해 사용되는 도구로, 공작물이 쉽게 끼워지고 빠져나갈 수 있도록 매우 완만한 테이퍼를 가져야 한다. 표준 맨드릴의 테이퍼 값은 1/100 ~ 1/1000 정도로 설정되어 있으며, 이는 축 방향으로 길이가 길어질수록 지름이 천천히 증가하는 극히 미세한 테이퍼여서 공작물의 중심 구멍에 정확하게 맞으면서도 가압력이 적당히 분산된다. 따라서 정답은 3번이다.

α-Fe(페라이트)가 723℃(공석온도)에서 탄소를 고용할 수 있는 최대한도는 0.025%이다.

철-탄소 상태도에서 페라이트의 탄소 최대 고용도는 상온에서 0.008%, 공석온도(723℃)에서 약 0.025%로 매우 낮으며, 0.85%는 공석점(펄라이트)의 탄소량, 4.3%는 공정점의 탄소량이다.

켈멧(kelmet) 합금은 주로 베어링에 사용된다.

켈멧은 구리에 납(Pb)을 30~40% 함유시킨 구리-납계 합금으로, 열전도성이 좋고 하중을 견디는 능력이 커서 고속·고하중용 베어링 재료로 쓰인다.

스테인리스강을 나타내는 KS 규격 기호는 STS304이다.

STS는 스테인리스강을 의미하며 304는 대표적인 오스테나이트계 스테인리스강 강종 번호이다.

• STC3은 탄소공구강, STD11은 합금공구강(냉간금형용), SM20C는 기계구조용 탄소강 기호이다.

항온 열처리의 종류에 오스드로잉은 포함되지 않는다.

항온 열처리에는 마퀜칭, 마템퍼링, 오스템퍼링 등이 있으며, 이들은 모두 항온변태(TTT) 곡선을 이용해 일정 온도의 항온욕에서 유지하며 처리하는 방법이다.

• 오스드로잉은 오스테나이트 상태에서 소성가공을 가하는 가공열처리(오스포밍 계열)로 항온 열처리와 구분된다.

구리의 성질 설명 중 틀린 것은 합금으로 제조하기 곤란하다는 설명이다.

구리는 아연, 주석, 니켈 등과 쉽게 합금화되어 황동, 청동 등 다양한 실용 합금으로 널리 제조되므로 이 설명은 사실과 반대된다.

• 전기·열전도도가 우수하고, 비자성체이며, 공기 중 표면이 산화되어 암적색을 띠는 것은 모두 옳은 설명이다.

공석강을 오스템퍼링하면 베이나이트 조직을 얻는다.

오스템퍼링은 오스테나이트화한 강을 Ms점보다 높은 온도(베이나이트 변태 영역)의 항온욕에 담가 유지하면서 베이나이트로 항온변태시키는 열처리로, 담금질한 마르텐자이트에 비해 인성이 우수하고 뜨임이 따로 필요 없다.

흑연을 미세화·균일화하여 강인한 펄라이트 조직을 얻은 고급주철은 미하나이트 주철이다.

미하나이트 주철은 규소-칼슘 등으로 접종 처리하여 흑연을 미세하고 고르게 분포시킴으로써 인장강도와 인성을 높인 주철이다.

• 가단 주철은 백주철을 열처리해 흑연을 괴상화한 것이고, 칠드 주철은 표면을 급랭시켜 경화한 주철이며, 구상 흑연 주철은 마그네슘 등을 첨가해 흑연을 구상화한 주철로 각각 제조 원리가 다르다.

복합재료의 강화재로 널리 쓰이지 않는 것은 구리섬유이다.

유리섬유, 붕소섬유, 탄소섬유는 고강도·경량 복합재료(FRP 등)의 대표적인 강화재이며, 구리섬유는 강화재로 일반적으로 사용되지 않는다.

담금질 후 잔류오스테나이트를 제거하고 마르텐자이트를 얻기 위해 0℃ 이하에서 처리하는 열처리는 심냉처리이다.

심냉처리(서브제로 처리)는 담금질 후 남은 잔류오스테나이트를 마르텐자이트로 마저 변태시키기 위해 0℃ 이하, 즉 Mf점 부근까지 냉각하는 공정으로, 게이지류나 정밀 부품의 경년 치수변화를 막는 데 쓰인다.

고주파 경화법에서 나타나는 결함으로 볼 수 없는 것은 결정 입자의 조대화이다.

고주파 경화는 표면만 급속 가열·급랭하므로 오히려 결정립이 미세화되는 경향이 있으며, 조대화는 이 방법의 특징적 결함이 아니다.

• 균열, 변형, 경화층 이탈은 급열·급랭 과정에서 실제로 발생할 수 있는 대표적 결함이다.

축 중심선에 직각 방향과 축 방향의 하중을 동시에 받는 데 가장 적합한 베어링은 앵귤러 볼 베어링이다.

앵귤러 볼 베어링은 접촉각을 가지도록 설계되어 레이디얼 하중과 스러스트(축방향) 하중을 동시에 지지할 수 있다.

• 원통 롤러 베어링과 레이디얼 볼 베어링은 주로 레이디얼 하중을, 스러스트 볼 베어링은 축방향 하중만을 지지한다.

나사잭 볼트의 바깥지름은 32mm이다.

골지름($d_1 = 0.8d$) 기준으로 응력식을 세우면 $\sigma = \dfrac{W}{\dfrac{\pi}{4}d_1^{2}}$이다.

$6 = \dfrac{3000}{\dfrac{\pi}{4}(0.8d)^2}$ 을 풀면 $d \approx 31.5\,\mathrm{mm}$이므로 규격상 32mm를 채택한다.

묻힘 키의 길이는 60mm 이상이어야 한다.

전달토크 $T = \dfrac{9.55\times10^{6}\times P}{N} = \dfrac{9.55\times10^{6}\times 40}{350} \approx 1{,}091{,}429\,\mathrm{N\cdot mm}$

키에 작용하는 힘 $F = \dfrac{T}{d/2} = \dfrac{1{,}091{,}429}{25} \approx 43{,}657\,\mathrm{N}$

전단저항으로 길이를 구하면 $l = \dfrac{F}{\tau \cdot b} = \dfrac{43{,}657}{49.05 \times 15} \approx 59.4\,\mathrm{mm}$이므로 60mm 이상이 필요하다.

커플링 설명 중 옳은 것은 올덤커플링은 두 축이 평행하면서 축심이 어긋났을 때 사용한다는 설명이다.

올덤커플링은 두 축이 평행하지만 편심이 있을 때 중간 원판의 홈을 이용해 회전을 전달하는 축이음이다.

• 플랜지커플링은 두 축의 중심선이 정확히 일치할 때 사용하며, 플렉시블커플링은 축심이 다소 어긋나거나 진동이 있을 때 사용한다.
• 원통커플링은 두 축의 중심선이 일치할 때 사용하며, 축 중심선이 임의의 각도로 교차할 때는 유니버설 조인트를 쓴다.

브레이크 용량을 표시하는 식은 $Q = \mu p v$이다.

여기서 $\mu$는 마찰계수, $p$는 브레이크 압력, $v$는 브레이크륜의 주속으로, 이 곱은 단위 면적당 마찰에 의한 제동 동력(발열량)을 나타내는 브레이크 용량 지표이다.

평벨트와 비교한 V벨트의 특징 중 틀린 것은 축간거리를 더 멀리 할 수 있다는 설명이다.

V벨트는 쐐기 형상으로 풀리 홈에 밀착되어 미끄럼이 적고 전동효율이 높으며 고속·정숙 운전이 가능하지만, 이음매 없는 엔드리스 형태라 평벨트보다 오히려 축간거리를 짧게 설계해야 한다.

용접 이음의 장점 설명 중 틀린 것은 용접이음은 기밀유지가 불가능하다는 설명이다.

용접이음은 모재가 일체화되므로 오히려 기밀·수밀 유지가 우수하며, 이는 리벳이음 등 기계적 결합에 비해 용접이음이 갖는 대표적 장점이다.

유효 감김수를 2배로 하면 같은 축 하중에서 처짐량도 2배가 된다.

코일 스프링의 처짐량은 $\delta = \dfrac{8nD^{3}W}{Gd^{4}}$로 유효 감김수 $n$에 비례하므로, $n$이 2배가 되면 $\delta$도 2배가 된다.

인장시험에서 하중을 변형 전의 원래 단면적으로 나눈 응력을 공칭응력이라 한다.

실제 순간 단면적을 사용하는 진응력과 달리, 공칭응력은 시험 시작 시점의 초기 단면적을 기준으로 계산하는 응력이다.

표준 스퍼기어의 법선피치는 원주피치에 압력각의 코사인을 곱해 구한다.

$p_n = \pi m \cos\alpha = \pi \times 4 \times \cos 20^{\circ} \approx \pi \times 4 \times 0.9397 \approx 11.8\,\mathrm{mm}$

법선피치는 모듈과 압력각만으로 정해지므로 잇수 21개는 계산에 쓰이지 않는다.

CSG는 프리미티브(primitive)와 불리언 연산자를 이용해 3차원 형상을 표현하는 방식이다.

박스·원기둥·구 같은 기본 입체(프리미티브)를 합집합·차집합·교집합 연산으로 조합해 복잡한 형상을 만든다.

• 곡면에 의한 표현은 서페이스 모델링의 특징이다.
• 스위프(sweep)에 의한 표현은 단면을 이동·회전시켜 형상을 만드는 별도의 생성 방식이다.
• 경계표현은 B-rep 방식으로, 정점·모서리·면의 위상 정보로 형상을 정의한다. 프리미티브의 불리언 조합으로 형상을 만드는 CSG와는 다른 접근이다.

솔리드 모델링은 형상을 속이 채워진 입체로 표현하므로 체적·무게·관성모멘트 등 물리적 성질을 계산해 제공할 수 있다.

와이어프레임 모델링은 점과 선으로만 형상을 나타내어 내부 정보가 없고, 곡면 모델링은 표면 정보만 가져 질량·관성 같은 물성치를 직접 얻기 어렵다.

시뮬레이션 모델링은 동작·공정을 검증하는 개념으로 물성치 산출과는 무관하다.

매듭값(knot value)은 B-spline 곡선의 정의에 필수적인 요소다. B-spline 곡선은 매듭 벡터(knot vector)라 불리는 비감소 수열의 매듭값들을 기저함수 정의에 사용하여 곡선의 형태와 평활성을 제어한다. Bezier 곡선은 제어점과 Bernstein 기저함수만으로 정의되고, Hermite 곡선은 끝점과 접선 벡터로 정의되며, 쌍곡선은 해석기하학적 원뿔곡선이므로 매듭값을 사용하지 않는다.

NURBS 곡선의 특성을 검토하면, 매듭값 간의 간격이 일정하지 않다는 점이 핵심이다. NURBS에서 'Non-Uniform'은 정확히 매듭 간격이 불균일(non-uniform)할 수 있음을 의미하며, 이는 균일한 간격의 Uniform B-Spline과 구별되는 특징이다. 반면 조정점의 호모지니어스 좌표 표현(가중치 포함), 국부적 형상 수정 가능성, 그리고 가중치를 이용한 원의 정확한 표현은 모두 NURBS의 올바른 특성이다.

x² + y² + z² = 1는 원점에서 거리가 1인 점들의 집합을 나타내는 3차원 공간의 방정식으로, 반지름이 1인 구(sphere)를 의미한다. 원(circle)이나 타원, 포물선은 2차원 평면상의 도형이며 변수가 x, y 두 개로 표현되므로 z가 포함된 이 식과는 다르다.

피트·프로그래밍(CAM/CNC 프로그래밍)에서 지원하는 공구 보정은 기하학적 치수와 위치 오차를 보상하기 위한 것이다. 공구반경 보정은 실제 공구 반지름과 프로그램된 반지름의 차이를 보정하고, 공구길이 보정은 공구 길이의 편차를 자동으로 보상하며, 공구위치 보정은 공구의 실제 위치를 교정한다. 반면 공구속도(회전수, RPM) 보정은 물리적 기하학적 보정이 아니라 가공 조건의 설정 문제로서, 일반적인 CNC 공구 보정 기능에 해당하지 않는다.

DXF 파일은 CAD 도면 데이터 교환을 위한 표준 형식으로, Header Section(헤더), Tables Section(테이블), Entities Section(엔티티), Objects Section(객체)의 네 가지 주요 섹션으로 구성된다. 1~3번은 모두 DXF 파일의 표준 구성 요소이며, 4번의 Post Section은 DXF 파일 구조에 존재하지 않는 항목으로 틀린 표현이다.

후면 제거는 면의 법선벡터 N과 관찰자 방향 벡터 M의 내적이 양수일 때 그 면이 보이는 것으로 판정한다.

$N \cdot M > 0$ 이면 면이 관찰자를 향하고 있어 보이는 면이다.

N=(1,1,1)일 때 M=(0,1,0)을 대입하면 $N \cdot M = 1\times0+1\times1+1\times0 = 1 > 0$이므로 이 면이 보인다.

나머지 벡터는 내적이 각각 $-2,\ -1,\ -1$로 모두 음수가 되어 면이 관찰자 반대쪽을 향하므로 제거 대상이다.

Wire-EDM은 상하 2축(X, Y)과 별도로 상부 와이어 헤드와 하부 와이어 헤드를 각각 독립적으로 제어할 수 있는 구조로, 이는 사실상 상부 2축 + 하부 2축 = 4축에 해당한다. 상부 헤드와 하부 헤드의 위치를 서로 다르게 설정하면 와이어가 수직이 아닌 각도를 유지하게 되어 임의의 테이퍼 형상을 가공할 수 있다.

• 2축가공: 2축만으로는 수직 절단만 가능하다.
• 3축가공: 3축은 Z축 깊이 제어이므로 테이퍼 가공이 불가능하다.
• 5축가공: 5축은 회전축을 포함한 보다 복잡한 다축 가공을 의미한다.

RS-232C는 직렬(serial) 전송 방식이므로 병렬전송 방식이라는 설명이 틀렸다. RS-232C는 한 번에 1비트씩 순차적으로 전송하는 직렬통신 표준으로, 여러 비트를 동시에 전송하는 병렬방식이 아니다.

• 단거리, 낮은 데이터 전송률: RS-232C가 단거리, 저속 전송(일반적으로 115.2kbps 이하)에 적합하다는 특성으로 맞다.
• Parity Check Bit: 전송 중 데이터 오류 발생 여부를 검출하는 기능으로 맞다.
• 전송속도 표시: 전송속도를 BPS(Bit Per Second) 또는 보 레이트(Baud rate)로 표시하는 것으로 맞다.

분산 처리형 시스템은 여러 컴퓨터가 자료 처리와 계산을 분담하는 구조이므로, 모든 처리를 주 시스템 한 곳에 집중시키는 것은 분산 처리의 기본 성능이 아니다.

일부 시스템에 장애가 발생해도 나머지가 정상 작동하는 내결함성, 각 시스템 자료가 서로 영향을 주지 않는 독립성, 통신망을 통한 자료 공유는 모두 분산 처리 시스템이 갖추어야 할 성질이다.

곡면 모델링에서의 곡면 분류는 생성 방식에 따라 회전 곡면, 블렌딩 곡면, 스윕 곡면 등으로 나뉜다.

토폴로지(topology)는 형상의 위상 관계를 다루는 개념으로, 곡면을 만들어내는 생성 방식이 아니므로 곡면 분류 항목이 될 수 없다.

곡면 패치의 4개 경계곡선을 선형 보간하여 곡면을 생성하는 방식은 쿤스(Coon's) 곡면이다.

Ferguson 곡면과 Bezier 곡면은 제어점과 다항식(블렌딩 함수)으로 곡선·곡면을 정의하는 방식이고, Polygonal 곡면은 다각형 메시로 곡면을 근사하는 방식이어서 경계곡선의 단순 선형 보간과는 다르다.

B-rep(경계표현) 방식의 기본 데이터 구조는 정점, 모서리, 면의 위상 정보로 구성된다.

직육면체는 특정 형상 자체이지 B-rep이 형상을 정의하기 위해 사용하는 위상 요소가 아니므로 기본 데이터 구조에 해당하지 않는다.

CAM에서 계산된 공구 경로를 각 기계 콘트롤러가 이해할 수 있는 NC 데이터로 변환하는 작업을 포스트 프로세싱(post processing)이라 한다.

CNC는 수치제어 공작기계 자체를, DNC는 여러 CNC를 중앙 컴퓨터로 관리하는 방식을, part program은 가공에 필요한 지령을 기술한 프로그램 자체를 의미하여 콘트롤러별 변환 작업과는 구분된다.

음극선관(CRT) 디스플레이는 전자총과 브라운관 구조로 부피와 무게가 커서 평판 디스플레이에 속하지 않는다.

플라즈마 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 전자 발광(EL) 디스플레이는 모두 얇고 가벼운 평판 디스플레이로 분류된다.

특징 형상의 종류와 정의는 산업 분야와 설계 목적에 따라 가변적이므로, 특징 형상의 종류가 항상 일정하다는 설명은 틀렸다. 특징 형상이 일정하다는 것이 장점이 아니라 오히려 유연성 있게 정의·활용할 수 있다는 점이 장점이다.

예를 들어 항공우주 산업과 자동차 산업에서 요구하는 특징 형상이 다르고, 조직마다 자신의 설계 관례에 맞게 특징 형상 라이브러리를 커스터마이징한다.

특징 형상 모델링(Feature-based Modeling)은 설계자가 실제 제조 과정에서 사용하는 모따기, 구멍, 슬롯, 포켓 등의 의미 있는 기하학적 형상 단위로 모델을 구축하는 기법이다. 익숙한 형상 단위로의 모델링 입력은 정확하며, 전형적인 특징 형상 예시와 공정계획에서의 유용성도 특징 형상 모델링의 핵심 특징이다.

패치는 곡면형상을 표현하는 기본 단위이며, 주요 종류로는 Coon's patch(경계곡선으로 정의된 패치), ruled patch(직선을 회전·이동시켜 생성), sweep patch(프로필을 따라 스윕하여 생성) 등이 있다. scatch patch는 표준적인 곡면 패치 분류에 포함되지 않는 용어로, CAD/CAM 곡면설계에서 공식적으로 인정되는 패치 유형이 아니다.

점 P를 원점을 중심으로 반시계 방향으로 $\theta$만큼 회전시킨 좌표는 $x' = x\cos\theta - y\sin\theta$, $y' = x\sin\theta + y\cos\theta$로 구한다.

P(15, 20), $\theta=30^\circ$이므로
$x' = 15\cos30^\circ - 20\sin30^\circ = 15(0.866) - 20(0.5) = 12.99 - 10 = 2.99$

$y' = 15\sin30^\circ + 20\cos30^\circ = 15(0.5) + 20(0.866) = 7.5 + 17.32 = 24.82$

따라서 회전 후 좌표는 P(2.99, 24.82)이다.

FMS의 가장 중요한 이점 중 하나는 배치 크기에 관계없이 제품을 혼합하여 처리함으로써 재공재고(WIP)를 감소시킨다는 것이다. 전통적 배치생산 모드에서는 같은 제품을 일괄로 처리하면서 재공재고가 많이 발생하지만, FMS에서는 서로 다른 부품이 연속적으로 흘러가므로 오히려 WIP가 증가하지 않고 감소한다.

유연생산시스템(FMS)의 핵심 장점은 다양한 제품을 연속적으로 처리하면서 기계 활용률을 높이고 재공재고를 줄이는 데 있다.

• 필요한 기계수 감소: 자동화와 높은 가동율로 필요 기계수가 감소하므로 참이다.
• 노동시간당 생산성: 자동화와 낮은 직접노동으로 생산성이 높으므로 참이다.
• 무인 장시간 운전: 고도 자동화 시스템이 무인 야간 운전을 가능하게 하므로 참이다.

도면의 Tr 10 × 2는 미터 사다리꼴 나사이고 호칭지름 10mm, 피치 2mm라는 뜻이다.

Tr는 나사산 각 30°의 미터계 사다리꼴 나사를 나타내는 기호이고, 바로 뒤의 10이 호칭지름(mm), ×2가 피치(mm)를 나타낸다. 인출선이 원통 바깥지름의 굵은 실선을 가리키고 있으므로 지름 10mm의 사다리꼴 수나사임을 알 수 있다.

사다리꼴 나사는 삼각나사보다 나사산이 튼튼하고 마찰이 작아 선반 리드스크루나 프레스·잭처럼 큰 힘을 전달하는 운동용 나사에 쓰인다.

• 관용 테이퍼 수나사는 R로 표기하고 호칭도 R 1/2처럼 인치 분수로 쓴다.
• 둥근나사는 Rd로 표기하며 나사산 골이 둥근 형상이라 Tr와 다르다.
• 볼나사는 나사홈에 강구가 구르는 구조로, 이런 사다리꼴 나사 호칭 기호로 표기하지 않는다.

크롬 몰리브덴강의 KS 재료 기호는 SCM이다.

SMn은 망간강, SMnC는 망간크롬강, SCr은 크롬강을 나타내어 몰리브덴이 포함된 강종과는 구분된다.

중심선 양 끝에 붙은 대칭 도시 기호(짧은 평행선 두 개)는 도형의 1/4만 그렸다는 표시이므로, 그려진 부분을 상하·좌우로 펼치면 전체는 정사각형 안에 원이 들어 있는 형태가 된다.

간략도의 1/4을 보면 중심에서 바깥쪽으로 직각을 이루는 가로·세로 직선이 있고, 그보다 안쪽에 중심을 원점으로 하는 1/4 원호가 그려져 있다. 즉 바깥 윤곽이 직선, 안쪽 윤곽이 곡선이다.

이를 좌우 대칭·상하 대칭으로 전개하면 바깥의 두 직선은 네 변을 이루어 정사각형이 되고, 안쪽 1/4 원호는 이어져 하나의 원이 된다.

• 원이 바깥이고 사각형이 안쪽인 형태라면 1/4 그림에서 호가 바깥, 직각 모서리가 안쪽에 있어야 한다.
• 마름모(45° 돌린 사각형)라면 바깥 윤곽이 중심선에 대해 기울어진 직선 하나로 나타나야 하는데, 그림의 바깥선은 중심선과 나란한 가로·세로 직선이다.

스크레이핑(scraping) 가공을 나타내는 가공방법 기호는 FS이다.

다듬질 계열 기호 F 뒤에 가공법을 나타내는 문자를 붙여 구분하며, FF는 줄 다듬질, FL은 래핑, FSU는 슈퍼피니싱을 나타낸다.

CS와 FSD는 스크레이핑을 나타내는 가공방법 기호가 아니다.

정면도는 왼쪽이 높고 오른쪽이 낮은 계단형 외형에, 위쪽 경사선은 실선·아래쪽 경사선은 숨은선(파선)으로 그려진 것이 옳다.

평면도를 보면 왼쪽 절반의 경사선은 앞쪽 모서리에서 시작해 중앙으로 올라가 물체의 앞면 쪽에 있고, 오른쪽 절반의 경사선은 뒤쪽 모서리에서 시작해 오른쪽 중앙으로 내려와 뒤쪽에 있다.

앞에서 보면 앞쪽에 놓인 왼쪽 경사면의 능선은 가려지는 것이 없어 실선으로, 뒤쪽에 놓인 오른쪽 경사면의 능선은 그 앞의 재료에 가려져 파선으로 나타난다. 우측면도의 위·아래 두 경사선도 각각 앞쪽 경사면과 뒤쪽 경사면에 대응한다.

두 경사선을 모두 실선으로 그리거나 모두 파선으로 그린 것, 위를 파선·아래를 실선으로 그린 것은 평면도가 알려 주는 앞뒤 위치 관계와 어긋난다.

재료 기호 "STC"는 탄소 공구강(Carbon Tool Steel)을 나타낸다. 강재 기호 체계에서 S는 강(Steel), T는 공구강(Tool), C는 탄소강(Carbon)을 의미하며, STC는 탄소를 주요 합금 원소로 하는 공구강으로 금형, 절삭 공구 등에 사용되는 고탄소강이다. 이와 구분하여 SS는 일반 구조용, SM은 기계 구조용, STM·STW 등은 합금 공구강을 나타낸다.

도면에서 표면의 결 지시기호 각 위치의 의미는 d : 줄무늬 방향 기호, g : 표면처리 방법, b : 산술평균거칠기(Ra) 값, f : Ra 이외의 파라미터에 의한 표면거칠기 값을 나타낸다. 따라서 d는 가공방법이 아니라 줄무늬 방향, g는 기준길이가 아니라 표면처리 방법, b는 줄무늬 방향이 아니라 Ra 값을 의미하므로 모두 틀리고, f가 Ra 이외의 표면거칠기 값이라는 설명만 옳다.

최대 틈새는 구멍의 최대허용치수에서 축의 최소허용치수를 뺀 값이므로 0.03mm이다.

구멍 $\phi 50^{+0.03}_{-0.01}$ → 최대 50.03mm, 최소 49.99mm.
축 $\phi 50^{+0.01}_{\;0}$ → 최대 50.01mm, 최소 50.00mm.

$\text{최대틈새}=50.03-50.00=0.03\,\mathrm{mm}$

참고로 최소 틈새를 같은 방식으로 구하면 $49.99-50.01=-0.02\,\mathrm{mm}$로 음수, 즉 죔새가 되므로 이 조합은 틈새와 죔새가 모두 생길 수 있는 중간 끼워맞춤이다.

도면은 사용 목적(계획도·제작도 등), 내용(부품도·조립도·부분조립도 등), 표현 형식(전개도·외관도 등)에 따라 각각 분류된다.

부품도, 조립도, 부분조립도는 도면이 담고 있는 내용에 따른 분류에 해당한다.

전개도는 입체 표면을 평면에 펼쳐 그리는 표현 형식에 따른 분류이므로 내용에 따른 분류로 볼 수 없다.

구름 베어링의 호칭번호에서 안지름 번호가 00, 01, 02, 03일 때는 각각 10mm, 12mm, 15mm, 17mm를 나타내는 특례 코드가 적용된다.

따라서 안지름 번호가 00인 7000이 안지름 10mm에 해당한다.

7001은 12mm, 7002는 15mm이며, 7010은 안지름 번호가 04 이상이므로 번호에 5를 곱한 값인 50mm가 되어 모두 10mm가 아니다.

절삭 중 공구 떨림(채터)을 줄이려면 공구계의 강성을 높여야 하므로, 공구 돌출량은 짧게 하여 처짐과 진동을 줄여야 한다.

돌출량을 길게 하는 것은 오히려 공구의 강성을 떨어뜨려 떨림을 악화시키므로 적절한 조치가 아니다.

• 절삭 깊이를 작게 하면 절삭저항이 줄어 떨림 억제에 도움이 된다.
• 척킹 등 공작물·공구의 부착 강성을 확인하는 것은 떨림의 원인을 점검하는 조치이다.
• 절삭이송 속도를 조정하는 것도 공진을 피하는 유효한 대응이다.

N40 블록을 실행할 때 주축 회전수는 약 450rpm이다.

N20의 G96 S120은 절삭속도를 120m/min으로 일정하게 유지하라는 지령이고, N30에서 X85.0으로 이동한 뒤 N40은 Z방향으로만 절삭하므로 가공 지름은 85mm 그대로다.

$N=\dfrac{1000V}{\pi D}=\dfrac{1000\times 120}{\pi\times 85}\approx 449\ \mathrm{rpm}$

N10의 G50 S1200은 주축 최고 회전수를 1200rpm으로 제한하는 지령인데, 계산값 449rpm은 이 상한보다 낮으므로 제한에 걸리지 않고 그대로 사용된다.

CNC 공작기계 운전 중 충돌 등 위급 상황이 우려되면 가장 먼저 조작반의 비상정지(emergency stop) 버튼을 눌러 기계를 즉시 정지시켜야 한다.

공압 차단, 배전반 회로도 점검, 모드 선택 스위치 전환 등은 상황을 살핀 뒤 취하는 후속 조치이며, 위급 상황에서 가장 우선되는 것은 즉각적인 기계 정지이다.

머시닝센터의 원호 가공에서 I, J는 원호의 시작점에서 원호의 중심점까지의 벡터량이다. I는 X축 방향 거리, J는 Y축 방향 거리를 나타내며, 이를 통해 CNC 기계가 원호의 중심을 파악하고 올바른 경로를 생성할 수 있다. 예를 들어 시작점이 (10, 10)이고 원호 중심이 (15, 15)라면 I=5, J=5가 된다.

G49는 공구길이 보정을 취소하는 준비기능이다.

N10의 G40 G49 G80은 프로그램 첫머리에서 이전 작업에 남아 있을 수 있는 공구경 보정과 공구길이 보정, 고정 사이클을 한꺼번에 해제해 안전한 초기 상태를 만드는 관용적인 블록이다.

실제로 N30에서 G43 Z10.0 H01로 공구길이 보정이 다시 지령되는 것을 보면, N10의 G49가 그 보정을 미리 지워 두는 역할임을 알 수 있다.

• 공구경 보정은 G41·G42로 걸고, 그 취소는 같은 블록에 있는 G40이 담당한다.
• 공구길이 보정 자체를 거는 지령은 G43(+방향)·G44(−방향)이다.

그림처럼 서보모터 축에 검출기를 달아 볼스크루의 회전 각도로 위치를 알아내는 방식은 반폐쇄회로 방식이다.

도해에서 위치검출기(로터리 엔코더)와 속도검출기(타코 제너레이터)가 모두 AC 서보모터 쪽에 붙어 위치 정보와 속도 정보를 정보처리회로로 되돌리고 있고, 볼스크루로 연결된 테이블 쪽에는 별도의 검출기가 없다.

테이블의 실제 이동량이 아니라 모터의 회전량으로 위치를 추정하므로 볼스크루의 백래시나 열변형 오차는 보정되지 않지만, 구성이 간단하고 제어가 안정적이어서 대부분의 CNC 공작기계가 채택한다.

• 개방회로는 피드백 없이 스테핑 모터가 지령 펄스 수만큼만 움직인다.
• 폐쇄회로는 테이블에 직선자(스케일) 같은 검출기를 달아 실제 이동량을 되먹임한다.
• 반개방회로라는 서보 방식은 존재하지 않는다.

CNC선반의 공구 기능 T□□□□에서 앞 두 자리는 공구 번호, 뒤 두 자리는 위치보정 번호를 의미한다.

T1212는 12번 공구를 위치보정 12번 보정량으로 보정하라는 지령으로, 공구 번호와 보정 번호를 그대로 대응시킨 올바른 설명이다.

• T0101은 1번 공구를 1번 보정량으로 보정하라는 뜻이며, "1번 공구만 선택"이라는 설명은 보정 기능을 반영하지 않은 것이다.
• T0200은 2번 공구를 00번(보정 취소)으로 지정하는 것이지, 2번과 0번 공구를 교환하는 의미가 아니다.
• T0102는 1번 공구를 2번 보정량으로 보정하라는 뜻으로, "2번 공구를 1번 보정량으로"라는 설명은 공구 번호와 보정 번호가 뒤바뀌어 있다.

방전 폭발 압력의 발생 억제는 가공액의 기능이 아니다. 방전 폭발 압력은 오히려 가공액 내에서 발생하는 기포 붕괴(cavitation)에 의한 자연현상이며, 이 압력이 방전 가공의 에너지원으로 작용하므로 억제해야 할 대상이 아니다.

CNC 와이어 컷 방전가공에서 가공액(방전액)의 주요 기능은 다음과 같다.

• 극간의 절연회복: 방전 후 다음 방전을 위해 전극 간 절연 상태를 복원한다.
• 방전 가공부분의 냉각: 고온의 가공 부위를 냉각하여 열변형을 방지한다.
• 가공칩의 제거: 방전으로 생긴 미세한 입자를 씻어내어 가공 정밀도를 유지한다.

CNC 조작판의 각 스위치 기능을 비교하면, 스핀들 오버라이드(Spindle Override)는 회전하는 주축(스핀들)의 회전속도를 조절하여 절삭속도에 직접 영향을 미친다. 급속 오버라이드는 빠른 이동 속도를 조절하고, 싱글 블록는 한 줄씩 실행하는 운전 모드, 옵셔널 블록 스킵은 프로그램의 특정 블록 실행 여부를 결정하는 기능으로 절삭속도와는 무관하다.

P₁(50,100)에서 P₂(30,60)로 이동하는 원호이므로 증분좌표는 X=30-50=-20.0, Y=60-100=-40.0이다. 반지름 R50 원호의 중심은 P₁에서 I=-50.0, J=0 방향(X축 방향으로 -50)에 위치하며, 그림상 시계방향 진행이므로 G02를 사용한다. 증분방식이므로 G91을 사용하여 G91 G02 X-20.0 Y-40.0 I-50.0 F100;이 된다.