개념 한 쪽
홈가공 관련 문제는 선반의 안전수칙, 테이퍼 가공 방법, 표면 거칠기 계산 공식, 그리고 나사구멍·내경 나사 전의 구멍 지름 계산 등 기본 원리를 묻는다. 각 항목은 장비나 공구의 기능적 특징과 수식적 관계를 이해하면 해결한다.
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출제기준 단원 「홈가공」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 선반 안전·작업 금지 사항 판단 | 1 | 회전 중 작업의 위험 행위와 안전 준수 항목을 가려내기 |
| 나사구멍·내경 지름 계산 | 1 | 공칭지름과 피치를 이용해 적절한 드릴 지름을 결정하기 |
| 표면거칠기 이론값 계산 | 1 | 바이트 반지름과 이송으로 이론적 Ra를 근사 계산하기 |
선반 작업에서는 회전하는 공작물과 공구의 상호작용을 이해하는 것이 중요하다. 회전 중인 공작물에 손이나 측정기를 접촉하면 측정기 파손이나 작업자 부상 등 중대한 위험이 발생하므로 측정과 공구 장착은 반드시 정지 상태에서 수행해야 한다는 안전 원칙이 있다. 또한 회전체 작업 시 장갑 착용은 끼임 사고를 유발하므로 금지한다는 점을 기억해야 한다.
테이퍼(경사) 가공은 선반에서 심압대 편위, 복식 공구대 기울이기, 또는 전용 테이퍼 어태치먼트를 사용하는 세 가지 표준 방법으로 수행한다. 테이퍼 절삭 장치는 정밀도와 편의성을 높이는 특수 장비이며, 저렴함이 장점이라는 설명은 부적절하다. 왕복대를 경사시켜 테이퍼를 가공하는 방법은 선반의 표준 방식에 속하지 않는다.
표면 거칠기는 바이트 끝의 노우즈 반경(R)과 이송량(f)에 의해 이론적으로 예측할 수 있다. 다듬질에서 이송과 반지름의 관계를 이용한 경험식으로 f ≒ R / 3.3이 제시된다. 표면 거칠기의 근사식으로는 Ra ≈ f² / (32R) 형태가 널리 사용된다. 다만 문헌이나 계산식의 계수 차이로 결과값이 달라질 수 있으므로 공식과 단위 변환을 정확히 적용해야 한다.
나사 관련 가공에서는 내경 구멍 지름을 결정할 때 공칭지름에서 피치(한 바퀴당 전진거리)를 빼는 방식으로 근사 계산한다. 예를 들어 M25 × 2.0은 공칭지름 25mm에서 피치 2.0mm를 빼어 ø23.0mm 전구멍을 가공하는 것이 적절하다. 위트워드 등 영미 규격 나사의 경우에도 공칭지름과 피치에서 유도한 값을 이용하되 표준 규격표를 참고하여 정확한 드릴 치수를 확인하는 것이 권장된다.
바이트 끝 반지름 R = 1.5mm, 이송 f = 0.08mm/rev인 경우 이론 표면 거칠기 Ra를 근사식 Ra ≈ f²/(32R)에 대입해 계산한다. 계산식은 Ra ≈ (0.08²) / (32 × 1.5) 이고, 중간 계산으로 분자는 0.0064, 분모는 48이 된다. 이 값은 약 0.000133mm, 즉 약 0.133μm에 해당한다. 다만 참고 자료에 따라 사용된 공식의 계수 차이로 다른 수치가 제시될 수 있으므로 수식의 계수와 단위 환산을 확인하여 답을 선택해야 한다.
또 다른 대표적 계산은 내경나사 구멍 지름이다. M25 × 2.0의 경우 공칭지름 25mm에서 피치 2.0mm를 빼어 ø23.0mm로 가공하는 것이 적합하다는 원리를 적용한다.
선반 작업 중 주의사항으로 틀린 것은?
정답 ② · 선반 작업 중 회전 속도는 공재의 종류, 절삭 깊이, 공구의 재질 등을 고려하여 적절히 설정해야 합니다. 무조건 최대로 설정하면 공구가 파손되거나 공작물이 날아가는 등 위험한 사고가 발생할 수 있으므로 주의해야 합니다.
선반 회전 속도는 공작물과 공구에 따라 적절히 설정해야 하며, 무조건 최대 회전은 위험하므로 ②가 틀린 주의사항이다.
위트워드 나사의 호칭이 2이며, 1인치당 나사산수 12산 일 때, 나사구멍 드릴의 가장 적당한 지름은?
정답 ② · 문제는 위트워드 나사에서 호칭 2(1/4인치)이고 1인치당 산수 12일 때 적절한 탭 드릴 지름을 묻고 있다. 피치는 1/12 인치이고 공칭 지름이 0.25인치인 상황에서 표준 탭 드릴 규격을 적용하면 유효한 구멍 지름은 약 0.192인치이다.
나사구멍 드릴 지름은 나사 호칭과 1인치당 산수를 이용해 공칭지름에서 피치를 뺀 값으로 계산합니다.
바이트 끝 반지름이 1.5mm의 바이트로, 0.08mm/rev의 이송에서 선반으로 깎았을 때, 다듬질 표면 거칠기의 이론 값은?
정답 ① · 문제는 바이트 끝 반지름과 이송으로 이론적 표면 거칠기 Ra를 계산하는 방법을 묻고 있다. 표면 거칠기 근사식은 Ra ≈ f²/(32R)을 사용하며 여기서 f와 R은 동일 단위로 계산해야 한다.
이론 표면 거칠기 Ra는 반지름 R과 이송 f를 이용해 Ra ≈ f²/(32R) 공식으로 계산한다.
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