2015년 국가직 7급 기계공작법 3책형 기출문제 풀이

2015 7급 국가직 기계공작법 3책형

기출문제 풀이 · 20문항 · AI 보조 해설

2015 7급 국가직 기계공작법 3책형 썸네일
Q01
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연삭입자(abrasive)들을 접착제로 결합한 숫돌을 사용하지 않는 가공법을 모두 고른 것은?

ㄱ. 호닝(honing)
ㄴ. 슈퍼피니싱(super finishing)
ㄷ. 래핑(lapping)
ㄹ. 버핑(buffing)

  • ㄱ, ㄴ
  • ㄴ, ㄷ
  • ㄷ, ㄹ
  • ㄱ, ㄹ
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정답 ③ ㄷ, ㄹ

호닝은 혼(hone)에 붙인 각봉 모양의 숫돌을 구멍 내면에 눌러 회전·왕복시키는 가공이고, 슈퍼피니싱도 작은 각봉 숫돌을 가볍게 누른 채 진동시켜 다듬는 가공이라 둘 다 결합제로 굳힌 숫돌을 씁니다. 반면 래핑은 랩과 공작물 사이에 랩제(자유입자)를 넣어 문지르는 자유입자 가공이고, 버핑은 천이나 가죽 버프에 미세 연마제를 묻혀 광택을 내는 가공이라 숫돌을 쓰지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 연삭가공 # 호닝 # 슈퍼피니싱 # 래핑 # 버핑 # 자유입자가공


Q02
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용탕에 압력을 가하는 주조법이 아닌 것은?

  • 원심주조법(centrifugal casting)
  • 다이캐스팅(die casting)
  • 스퀴즈캐스팅(squeeze casting)
  • 슬러시주조법(slush casting)
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정답 ④ 슬러시주조법(slush casting)

다이캐스팅은 수십~수백 MPa의 압력으로 용탕을 사출하고, 스퀴즈캐스팅은 주입한 용탕을 펀치로 가압하며 응고시키고, 원심주조는 주형 회전으로 생기는 원심력이 용탕을 주형벽으로 밀어붙이므로 모두 압력을 가하는 주조법입니다. 슬러시주조는 영구주형에 용탕을 중력으로 부어 벽면만 굳힌 뒤 주형을 뒤집어 남은 용탕을 흘려보내 속이 빈 장식품을 만드는 방법이라 별도의 압력을 가하지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 주조 # 슬러시주조 # 다이캐스팅 # 스퀴즈캐스팅 # 원심주조 # 가압주조


Q03
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열간가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 공작물의 표면에 산화물이 발생한다.
  • 공작물의 형상을 크게 변화시켜 치수 정확도가 향상된다.
  • 가공경화가 발생하지 않는다.
  • 결정립 구조의 방향성이 없어져 등방성 성질을 가진다.
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정답 ② 공작물의 형상을 크게 변화시켜 치수 정확도가 향상된다.

열간가공은 재결정온도 이상에서 하므로 변형저항이 작아 형상을 크게 바꿀 수 있고, 가공경화가 일어나지 않으며 결정립이 미세·등방화되고 기공이 압착되는 장점이 있습니다. 그러나 고온에서 표면에 스케일이 생기고 냉각하면서 열수축이 일어나므로 치수 정확도와 표면거칠기는 나빠집니다. 정밀한 치수는 냉간가공으로 마무리해야 합니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 열간가공 # 재결정온도 # 가공경화 # 치수정확도 # 스케일


Q04
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절삭 공정에서의 독립 변수로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

ㄱ. 공작물재료
ㄴ. 공구재료
ㄷ. 공작물 작업온도
ㄹ. 생성되는 칩의 형태
ㅁ. 가공면의 표면정도
ㅂ. 칩과 공구의 온도상승

  • ㄱ, ㄴ, ㄷ
  • ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
  • ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ, ㅁ
  • ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ, ㅁ, ㅂ
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정답 ① ㄱ, ㄴ, ㄷ

절삭공정의 독립변수는 작업자가 가공 전에 정해 놓는 입력조건으로 공작물의 재료·상태·작업온도, 공구재료와 공구형상, 절삭속도·이송·절삭깊이, 절삭유, 공작기계와 고정구 특성 등이 있습니다. 반면 칩의 형태, 가공면의 표면정도, 칩과 공구의 온도상승, 공구마모, 절삭력·동력은 그 조건을 준 결과로 나타나는 종속변수입니다. 독립변수는 ㄱ, ㄴ, ㄷ뿐입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 절삭가공 # 독립변수 # 종속변수 # 절삭조건 # 표면정도 # 칩형태


Q05
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셰이퍼와 슬로터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 셰이퍼는 급속귀환 운동기구를 이용한 수평왕복운동을 하면서 절삭가공을 한다.
  • 셰이퍼로 평면, 측면절삭, 곡면 등을 가공할 수 있다.
  • 슬로터로 키홈, 넓은평면, 더브테일(dovetail)형상 등을 가공할 수 있다.
  • 슬로터는 셰이퍼와 운동기구가 비슷하고 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계이다.
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정답 ③ 슬로터로 키홈, 넓은평면, 더브테일(dovetail)형상 등을 가공할 수 있다.

슬로터는 셰이퍼의 램을 수직으로 세운 직립형 공작기계로 수직 셰이퍼라고도 하며, 주로 구멍 안쪽의 키홈·스플라인·각진 구멍·더브테일처럼 다른 기계로 접근하기 어려운 내면 가공에 씁니다. 램 행정이 짧고 테이블 이송범위가 좁아 넓은평면 가공에는 맞지 않으며, 그런 작업은 플레이너나 밀링이 담당합니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 공작기계 # 슬로터 # 셰이퍼 # 급속귀환기구 # 키홈가공 # 더브테일


Q06
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데이텀(datum)을 사용할 수 없는 기하공차는?

  • 데이텀 적용 여부 선택지 기호: 선택지 1번 온흔들림
  • 데이텀 적용 여부 선택지 기호: 선택지 2번 원통도
  • 데이텀 적용 여부 선택지 기호: 선택지 3번 위치도
  • 데이텀 적용 여부 선택지 기호: 선택지 4번 직각도
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정답 ② 원통도 기호(/○/)

기하공차 가운데 모양공차(진직도·평면도·진원도·원통도)는 형체 하나만으로 옳고 그름이 정해지므로 데이텀이 필요 없고, 자세공차·위치공차·흔들림공차는 반드시 데이텀이 있어야 합니다(선의 윤곽도·면의 윤곽도도 모양공차로 분류되지만 데이텀을 붙여 자세·위치를 규제할 수 있는 예외입니다). 보기의 온흔들림(화살표 2개), 위치도(⊕), 직각도(⊥)는 모두 데이텀을 요구하지만 ②의 원통도(/○/)는 원통면 자체가 얼마나 정확한 원통인지만 보는 모양공차입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 제도 # 기하공차 # 데이텀 # 원통도 # 모양공차 # 흔들림공차


Q07
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다이아몬드 공구로 가공하기에 적합하지 않은 재료는?

  • 알루미늄
  • 황동
  • 유리
  • 탄소강
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정답 ④ 탄소강

다이아몬드는 탄소로 이루어져 있어 고온에서 철(Fe)과 만나면 탄소가 철 쪽으로 확산해 들어가 흑연화·용착이 일어나므로 공구가 급격히 화학적 마모를 일으킵니다. 그래서 강·주철 같은 철계 재료는 다이아몬드 공구로 절삭하지 않고 CBN 공구를 씁니다. 알루미늄·황동 같은 비철금속과 유리·세라믹·플라스틱 같은 비철 재료가 다이아몬드 공구의 대상입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 절삭가공 # 다이아몬드공구 # 화학적마모 # 비철금속 # CBN공구


Q08
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부피성형가공(bulk deformation process)으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

ㄱ. 나사전조(thread rolling)
ㄴ. 스웨이징(swaging)
ㄷ. 스피닝(spinning)
ㄹ. 블랭킹(blanking)
ㅁ. 정수압 압출(hydrostatic extrusion)

  • ㄱ, ㅁ
  • ㄱ, ㄴ, ㅁ
  • ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㅁ
  • ㄱ, ㄴ, ㄹ, ㅁ
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정답 ② ㄱ, ㄴ, ㅁ

부피성형가공은 소재의 부피 대비 표면적 비가 작고 소재 전체가 크게 소성변형하는 공정으로 단조·압연·압출·인발과 그 변형인 나사전조, 스웨이징, 정수압 압출이 여기에 속합니다. 이에 비해 스피닝은 얇은 판재나 관을 회전시키며 롤러로 눌러 성형하는 판재성형이고, 블랭킹은 판재에서 필요한 형상을 펀치로 뚫어내는 전단가공이라 판재가공으로 분류합니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 부피성형가공 # 판재성형 # 나사전조 # 스웨이징 # 정수압압출


Q09
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압연공정에서 압하력(roll force)을 감소시킬 수 있는 방법이 아닌 것은?

  • 반지름이 큰 롤을 사용한다.
  • 롤의 마찰력을 감소시킨다.
  • 압하율을 작게 한다.
  • 재료에 인장력을 가한다.
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정답 ① 반지름이 큰 롤을 사용한다.

압연 압하력은 대략 F = L·w·Y (L은 접촉호 길이 √(RΔh), w는 판폭, Y는 평균유동응력)로 표현됩니다. 따라서 롤 반지름 R을 크게 하면 접촉호 길이가 길어져 압하력이 오히려 커지므로, 압하력을 줄이려면 작은 지름의 롤을 쓰고 지지롤로 처짐을 막는 편이 유리합니다. 마찰 감소, 압하율 감소, 전후방 장력 부여, 소재 온도 상승은 모두 압하력을 낮추는 방법입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 소성가공 # 압연 # 압하력 # 접촉호길이 # 전후방장력 # 압하율


Q10
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공구수명에 관한 테일러(Taylor)의 실험식 VTn=C에서 n=0.5, C=625라고 가정할 경우 공구수명을 25분으로 하기 위한 절삭속도 V [m/min]와 그 속도를 2배로 하였을 때, 공구수명은?

절삭속도 V [m/min]

공구수명

250

75% 증가

250

50% 증가

125

75% 감소

125

50% 감소

  • 선택지 해설
  • 선택지 해설
  • 선택지 해설
  • 선택지 해설
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정답 ③ 절삭속도 125 m/min — 공구수명 75% 감소

테일러식 VTⁿ = C에 n = 0.5, C = 625, T = 25분을 넣으면 V × √25 = 625, 즉 V = 625/5 = 125 m/min입니다. 절삭속도를 2배인 250 m/min으로 올리면 250 × √T = 625이므로 √T = 2.5, T = 6.25분이 됩니다. 수명이 25분에서 6.25분으로 줄었으므로 감소율은 (25 − 6.25)/25 = 0.75, 즉 75% 감소입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 절삭가공 # 테일러공구수명식 # 절삭속도 # 공구수명 # 공구마모


Q11
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영구주형(permanent mold)을 사용하는 주조공정이 아닌 것은?

  • 셸주조
  • 원심주조
  • 가압주조
  • 다이캐스팅
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정답 ① 셸주조

영구주형 주조는 금속제 주형을 되풀이해 쓰는 방식으로 중력식 금형주조, 저압주조, 가압주조, 다이캐스팅, 원심주조, 슬러시주조 등이 있습니다. 셸주조(셸몰드법)는 가열한 금속 모형에 레진 코티드 샌드를 붙여 얇은 셸 주형을 만든 뒤 주입이 끝나면 주형을 깨뜨려 주물을 꺼내므로 소모성(1회용) 주형에 해당합니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 주조 # 영구주형 # 소모성주형 # 셸주조 # 다이캐스팅 # 원심주조


Q12
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연삭가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 트루잉(truing)은 숫돌면의 형상을 정확한 모양으로 수정하는 작업이다.
  • 날무딤(glazing)은 숫돌면의 기공이 칩으로 메워져 반질거리며 절삭성을 잃는 것이다.
  • 자생작용은 연삭작업 중 숫돌입자의 파쇄와 분열이 적절한 속도로 이루어져 항상 새로운 절삭날과 기공이 표면에 나타나 절삭성이 유지되는 것이다.
  • 연삭입자는 평균적으로 절삭공구에 비해 음의 경사각을 가지므로 절삭시 전단각이 작다.
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정답 ② 날무딤(glazing)은 숫돌면의 기공이 칩으로 메워져 반질거리며 절삭성을 잃는 것이다.

날무딤(글레이징)은 결합도가 너무 높아 무뎌진 입자가 탈락하지 않고 그대로 남아 숫돌면이 유리처럼 반질거리며 절삭성을 잃는 현상입니다. 숫돌 표면의 기공이 절삭칩으로 메워져 절삭성이 떨어지는 것은 눈메움(loading, 로딩)이므로 ②는 두 현상을 뒤바꿔 설명한 것입니다. 두 경우 모두 드레싱으로 표면을 되살립니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 연삭가공 # 날무딤 # 눈메움 # 자생작용 # 트루잉 # 드레싱


Q13
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접합부를 액상으로 용해시키지 않고 접합하는 고상용접이 아닌 것은?

  • 테르밋용접
  • 확산용접
  • 마찰용접
  • 초음파용접
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정답 ① 테르밋용접

고상용접은 모재를 녹이지 않고 열과 압력, 확산으로 접합하는 방식이며 확산용접, 마찰용접, 초음파용접, 폭발용접, 냉간압접, 롤용접 등이 여기에 속합니다. 테르밋용접은 산화철과 알루미늄 분말의 테르밋 반응(약 2,800 ℃)으로 생긴 용융철을 주형에 부어 넣어 접합부를 녹여 붙이는 융접이므로 고상용접이 아닙니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 용접 # 고상용접 # 테르밋용접 # 확산용접 # 마찰용접 # 초음파용접


Q14
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공구를 회전시키며 회전축 방향으로 이송하여 가공물에 구멍을 가공할 수 없는 것은?

  • 리밍(reaming)
  • 보링(boring)
  • 태핑(tapping)
  • 브로우칭(broaching)
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정답 ④ 브로우칭(broaching)

리밍·보링·태핑은 모두 공구가 회전하면서 회전축 방향으로 이송되어 구멍을 뚫거나 넓히거나 다듬는 가공입니다. 반면 브로칭은 이가 점점 커지도록 배열된 브로치를 회전시키지 않고 구멍이나 면을 따라 직선으로 밀거나(push) 당겨(pull) 1행정에 가공을 끝내는 방식이라 회전이송 가공에 해당하지 않습니다. 따라서 ④입니다.
※ ④의 “브로우칭”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 일반적으로는 “브로칭”으로 씁니다.

키워드 # 절삭가공 # 브로칭 # 리밍 # 보링 # 태핑 # 구멍가공


Q15
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인베스트먼트 주조법의 공정 순서를 바르게 나열한 것은?

ㄱ. 가열
ㄴ. 주형제작
ㄷ. 모형조립(pattern tree)
ㄹ. 왁스모형
ㅁ. 주물

  • ㄷ→ㄹ→ㄱ→ㄴ→ㅁ
  • ㄷ→ㄹ→ㄴ→ㄱ→ㅁ
  • ㄹ→ㄷ→ㄱ→ㄴ→ㅁ
  • ㄹ→ㄷ→ㄴ→ㄱ→ㅁ
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정답 ④ ㄹ → ㄷ → ㄴ → ㄱ → ㅁ

인베스트먼트 주조(로스트왁스법)는 먼저 금형에 왁스를 주입해 왁스모형을 만들고(ㄹ), 이를 탕구봉에 여러 개 붙여 패턴트리로 조립한 뒤(ㄷ), 내화재 슬러리에 담갔다 스터코를 뿌리는 일을 되풀이해 주형을 만듭니다(ㄴ). 이어 가열해 왁스를 녹여 빼내고 주형을 소성한 다음(ㄱ) 용탕을 부어 주물을 얻습니다(ㅁ). 따라서 ④입니다.

키워드 # 주조 # 인베스트먼트주조 # 로스트왁스법 # 패턴트리 # 탈랍 # 정밀주조


Q16
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선삭가공에서 절삭깊이와 이송에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 절삭깊이와 이송이 커질수록 재료제거율(MRR)이 증가한다.
  • 절삭깊이가 작고 이송이 커질수록 표면이 매끄러워진다.
  • 절삭깊이와 이송이 커지면 공구의 평균온도가 증가한다.
  • 절삭깊이와 이송이 커지면 공구수명은 감소한다.
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정답 ② 절삭깊이가 작고 이송이 커질수록 표면이 매끄러워진다.

선삭에서 이론 표면거칠기는 Rmax = f²/(8R) (f는 이송, R은 공구 노즈반지름)로 이송의 제곱에 비례합니다. 따라서 이송이 커질수록 이송자국이 깊어져 표면은 거칠어지며, 매끄러운 면을 얻으려면 이송을 작게 하고 노즈반지름을 크게 해야 합니다. 재료제거율 증가, 공구온도 상승, 공구수명 감소는 절삭깊이·이송이 커질 때 나타나는 옳은 설명입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 선삭 # 표면거칠기 # 이송 # 재료제거율 # 공구수명


Q17
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마르텐사이트(martensite)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 무확산 변태에 의하여 발생되는 조직이다.
  • 담금질에 의하여 발생되는 조직이다.
  • 면심입방(FCC) 구조이다.
  • 슬립(slip)을 방해하는 조직이다.
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정답 ③ 면심입방(FCC) 구조이다.

마르텐사이트는 FCC인 오스테나이트를 급랭할 때 탄소가 빠져나갈 틈 없이 격자만 전단으로 바뀌어 생기는 무확산 변태 조직입니다. 고용된 탄소가 그대로 과포화 상태로 갇히면서 체심입방(BCC) 격자가 한 축으로 늘어난 체심정방(BCT) 구조가 되고, 이 격자 왜곡이 전위의 슬립을 강하게 방해해 경도가 매우 높아집니다. 조직이 FCC라는 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 열처리 # 마르텐사이트 # 무확산변태 # 담금질 # 체심정방구조 # 오스테나이트


Q18
문항 목록

CNC 가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • G01 코드는 직선보간으로서 수치정보에 따라 직선가공을 수행한다.
  • M 코드는 스핀들의 회전 및 정지와 절삭유 공급 및 중지 등의 제어기능을 수행한다.
  • G00 코드는 수치제어 장치에 미리 설정되어 있는 속도로 급속이송을 수행한다.
  • G03 코드는 시계 방향의 원호보간을 수행한다.
정답과 해설 보기

정답 ④ G03 코드는 시계 방향의 원호보간을 수행한다.

원호보간 지령은 시계 방향(CW)이 G02, 반시계 방향(CCW)이 G03으로 정해져 있습니다. 따라서 G03을 시계 방향이라고 한 ④가 옳지 않습니다. G00은 급속이송(위치결정), G01은 직선보간(절삭이송)이며, M 코드는 스핀들 정회전·역회전·정지와 절삭유 공급·중지, 프로그램 종료 같은 보조기능을 담당합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # CNC # G코드 # M코드 # 원호보간 # 직선보간 # 급속이송


Q19
문항 목록

전해가공(ECM)에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?

ㄱ. 공구 전극의 소모가 없다.
ㄴ. 공작물은 음극(-)이 된다.
ㄷ. 공작물의 경도에 관계없이 일정한 속도로 가공할 수 있다.
ㄹ. 발열에 의한 잔류응력이 존재한다.

  • ㄱ, ㄴ
  • ㄱ, ㄷ
  • ㄴ, ㄷ
  • ㄴ, ㄹ
정답과 해설 보기

정답 ② ㄱ, ㄷ

전해가공은 전해액 속에서 공작물을 양극(+), 공구를 음극(−)으로 하여 전기화학적 용해로 재료를 제거합니다. 공구 쪽에서는 용해가 일어나지 않으므로 전극 소모가 거의 없고(ㄱ), 제거량은 패러데이 법칙에 따라 전류에만 좌우되므로 공작물의 경도나 강도와 무관하게 일정한 속도로 가공됩니다(ㄷ). 공작물이 음극이라는 ㄴ은 극성이 반대이고, 기계적·열적 작용이 없어 가공변질층과 잔류응력이 생기지 않으므로 ㄹ도 틀립니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 특수가공 # 전해가공 # ECM # 전기화학적용해 # 패러데이법칙 # 잔류응력


Q20
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CNC 공작기계의 서보시스템 제어방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 개방회로방식은 주로 스테핑모터의 제어에 사용된다.
  • 반폐회로방식은 모터 또는 볼스크류의 회전각도를 검출하여 테이블의 위치를 계산한다.
  • 폐회로방식은 테이블 등에 직접 위치검출기를 부착하여 그 신호를 피드백하는 방식이다.
  • 복합서보방식은 개방회로와 반폐회로의 두 가지 제어계로 구성된다.
정답과 해설 보기

정답 ④ 복합서보방식은 개방회로와 반폐회로의 두 가지 제어계로 구성된다.

CNC 서보 제어는 피드백이 없는 개방회로방식, 모터축이나 볼스크류의 회전각을 검출하는 반폐회로방식, 테이블에 직접 위치검출기를 달아 되먹이는 폐회로방식으로 나뉩니다. 복합(하이브리드)서보방식은 반폐회로로 기본 제어를 하면서 테이블의 실제 위치를 함께 검출해 오차를 보정하는 반폐회로 + 폐회로 구성이므로, 개방회로와 반폐회로의 조합이라고 한 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # CNC # 서보기구 # 개방회로 # 반폐회로 # 폐회로 # 복합서보

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