2017년 국가직 7급 기계공작법 하반기 나책형 기출문제 풀이

2017 7급 국가직 기계공작법 하반기 나책형

기출문제 풀이 · 20문항 · AI 보조 해설

Q01Q02Q03Q04Q05Q06Q07Q08Q09Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16Q17Q18Q19Q20

Q01

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탄소강의 공석변태와 관련성이 없는 것은?

• ① 페라이트(ferrite)

  오답입니다 공석변태로 시멘타이트와 함께 층상으로 생기는 펄라이트의 구성상입니다.

• ② 시멘타이트(cementite)

  오답입니다 페라이트와 번갈아 층을 이루는 Fe₃C로, 공석변태 생성물입니다.

• ③ 베이나이트(bainite)

  정답입니다 오스테나이트를 항온변태시켜 얻는 조직이라 공석변태와 무관합니다.

• ④ 오스테나이트(austenite)

  오답입니다 723 ℃에서 분해되어 펄라이트로 바뀌는 공석변태의 모상입니다.

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정답 ③ 베이나이트(bainite)

탄소강의 공석변태는 탄소량 0.77 %의 오스테나이트가 723 ℃에서 페라이트와 시멘타이트의 층상 조직인 펄라이트로 분해되는 반응입니다. 따라서 모상인 오스테나이트와 생성물인 페라이트·시멘타이트가 모두 공석변태와 관련됩니다. 베이나이트는 오스템퍼링처럼 공석온도 아래의 일정 온도에서 유지할 때 나타나는 항온변태 조직입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계재료 # 공석변태 # 펄라이트 # 베이나이트 # 항온변태 # 오스테나이트

Q02

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상부 판재에 구멍을 만든 후 용가재로 그 부분을 채워 평판을 접합하는 용접은?

• ① 심용접(seam weld)

  오답입니다 심용접은 롤러 전극으로 눌러 굴리며 선 모양으로 잇는 저항용접입니다.

• ② 점용접(spot weld)

  오답입니다 점용접은 두 전극으로 겹친 판재를 점 모양으로 잇는 저항용접입니다.

• ③ 홈용접(groove weld)

  오답입니다 홈용접은 모재에 개선(홈)을 파고 그 홈을 채우는 맞대기 용접입니다.

• ④ 플러그용접(plug weld)

  정답입니다 위판에 뚫은 구멍을 용착금속으로 메워 아래판과 붙이는 용접입니다.

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정답 ④ 플러그용접(plug weld)

플러그용접은 겹쳐 놓은 판재 중 위쪽 판에 원형 구멍을 뚫고 그 구멍을 용가재로 채워 아래쪽 판과 접합하는 방법으로, 구멍이 마개(plug) 모양으로 메워지므로 이런 이름이 붙었습니다. 구멍 대신 긴 홈을 뚫어 채우면 슬롯용접이 됩니다. 점용접·심용접은 구멍을 뚫지 않고 전극으로 눌러 저항열로 붙이는 방식이라 다릅니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 용접 # 플러그용접 # 슬롯용접 # 겹치기이음 # 용가재

Q03

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사형 주조에 사용되는 주물사가 갖추어야 할 요건으로 옳지 않은 것은?

• ① 냉각성이 좋을 것

  정답입니다 주물사가 열을 빨리 빼앗으면 용탕이 미처 채워지지 않고 백선화가 생깁니다.

• ② 내열성이 좋을 것

  오답입니다 고온 용탕과 닿아도 눌어붙거나 소결되지 않아야 합니다.

• ③ 성형성이 좋을 것

  오답입니다 모형의 형상을 정확히 옮기고 조형 후 무너지지 않아야 합니다.

• ④ 통기성이 좋을 것

  오답입니다 주입 때 발생하는 가스가 빠져나가야 기공을 막을 수 있습니다.

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정답 ① 냉각성이 좋을 것

사형 주물사에 요구되는 성질은 내열성(내화성), 성형성, 통기성, 적당한 강도, 주입 후 잘 부서지는 붕괴성, 반복 사용이 가능한 내구성 등입니다. 반대로 냉각성이 좋으면 용탕의 열을 지나치게 빨리 빼앗아 유동성이 떨어지고 미충전·주름·표면 백선화 같은 결함을 부르므로 요건이 될 수 없습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 주조 # 사형주조 # 주물사 # 통기성 # 내화성 # 붕괴성

Q04

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연삭숫돌의 경도를 의미하는 것은?

• ① 연삭입자의 경도

  오답입니다 입자 자체의 경도는 숫돌 경도가 아니라 연삭재의 종류로 정해집니다.

• ② 연삭입자의 결합도

  정답입니다 결합제가 입자를 붙잡는 힘이 곧 숫돌의 경도(결합도)입니다.

• ③ 연삭입자의 조밀함

  오답입니다 입자가 조밀한 정도는 경도가 아니라 조직(structure)입니다.

• ④ 연삭입자의 크기

  오답입니다 입자의 크기는 경도가 아니라 입도(grain size)입니다.

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정답 ② 연삭입자의 결합도

연삭숫돌의 3요소는 연삭입자·결합제·기공이고, 표시 5요소는 입자·입도·결합도·조직·결합제입니다. 이 가운데 숫돌의 경도라고 부르는 것은 결합제가 입자를 얼마나 단단히 붙들고 있는지를 나타내는 결합도로, 결합도가 크면 경한 숫돌이라 입자가 잘 떨어지지 않습니다. 입자 자체의 경도나 입도, 조직과는 구별해야 합니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 연삭가공 # 연삭숫돌 # 결합도 # 입도 # 조직

Q05

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형단조(impression-die forging)에서 다음 설명에 해당하는 것은?

○ 금형 내부에 있는 소재에 높은 압력을 가한다. ○ 후가공으로 절단해야 한다.

• ① 리브(rib)

  오답입니다 리브는 단조품에 세워지는 얇고 높은 돌출부를 말합니다.

• ② 웹(web)

  오답입니다 웹은 리브와 리브 사이를 잇는 얇은 판 모양 부분입니다.

• ③ 필릿(fillet)

  오답입니다 필릿은 면과 면이 만나는 모서리를 둥글게 이어 준 부분입니다.

• ④ 플래시(flash)

  정답입니다 금형 밖으로 밀려 나온 얇은 여분으로, 트리밍으로 잘라 냅니다.

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정답 ④ 플래시(flash)

형단조에서 소재가 금형 공동을 다 채우고 남으면 상하 금형의 분할면 틈으로 빠져나가 얇은 테를 만드는데 이것이 플래시입니다. 이 얇은 플래시가 빠져나가면서 유동저항이 급격히 커져 금형 안의 소재에 높은 압력이 걸리고, 그 압력 덕분에 구석까지 충전이 됩니다. 플래시는 제품이 아니므로 단조 후 트리밍 다이로 잘라 내는 후가공이 필요합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 형단조 # 플래시 # 트리밍 # 금형충전

Q06

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절삭가공에서 구멍가공 공정에 대한 설명으로 옳은 것은?

• ① 트위스트 드릴은 본체(body), 선단(point), 생크(shank) 부위로 구성되며, 본체 부위의 가장 보편적인 2가지 유형은 곧은형과 테이퍼형이다.

  오답입니다 곧은형과 테이퍼형으로 나뉘는 부위는 본체가 아니라 생크입니다.

• ② 드릴의 선단각(point angle)은 표준 드릴의 경우 118 °이며, 주철 가공의 경우 일반적으로 118 ° 이하이다.

  정답입니다 표준은 118 °이고, 주철·황동처럼 절삭성이 좋은 재료는 90~118 °로 작게 잡습니다.

• ③ 드릴링 다음에 실시하는 스폿페이싱(spot facing)은 접시머리 나사 또는 리벳을 적용하기 위하여 적당한 자리를 제공하는 작업이다.

  오답입니다 접시머리 나사 자리를 원뿔로 만드는 공정은 카운터싱킹입니다.

• ④ 널링(knurling)은 다인절삭공구를 사용하여 구멍 내면에서 소량의 재료를 제거하는 공정으로 기존 구멍의 다듬질 정도를 개선하는 데 사용된다.

  오답입니다 구멍 내면을 소량 깎아 다듬는 다인공구 공정은 널링이 아니라 리밍입니다.

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정답 ② 드릴의 선단각(point angle)은 표준 드릴의 경우 118 °이며, 주철 가공의 경우 일반적으로 118 ° 이하이다.

트위스트 드릴의 표준 선단각은 118 °이며, 재료가 단단하고 인성이 클수록 날 끝을 보호하려고 선단각을 크게, 주철·황동처럼 취성이 있어 절삭이 쉬운 재료는 90~118 °로 작게 잡습니다. 나머지 보기는 곧은형·테이퍼형으로 구분되는 부위가 생크라는 점, 접시머리 자리는 카운터싱킹이고 스폿페이싱은 볼트·너트 자리를 평평하게 깎는 작업이라는 점, 구멍 내면을 다듬는 다인공구 공정은 리밍이라는 점에서 틀렸습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 선단각 # 리밍 # 카운터싱킹 # 스폿페이싱

Q07

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재료의 파괴(fracture)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① 취성파괴는 면심입방구조 금속에서는 잘 발생하지 않는다.

  오답입니다 면심입방구조는 슬립계가 많아 저온에서도 연성을 유지합니다.

• ② 취성파괴는 일반적으로 온도가 낮고 변형속도가 높으면 잘 발생한다.

  오답입니다 저온·고변형속도는 소성변형을 억제해 취성파괴를 부릅니다.

• ③ 연성파괴는 소재가 파단되기 전까지 상당한 소성변형이 발생한다.

  오답입니다 연성파괴는 네킹과 공동 성장을 거치므로 소성변형이 큽니다.

• ④ 연성파괴는 일반적으로 인장상태에서 인장응력이 최대가 되는 면을 따라 발생한다.

  정답입니다 최대 인장응력면을 따라 갈라지는 것은 연성파괴가 아니라 취성파괴입니다.

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정답 ④ 연성파괴는 일반적으로 인장상태에서 인장응력이 최대가 되는 면을 따라 발생한다.

연성파괴는 네킹부에서 미세공동이 생겨 합쳐진 뒤 최대 전단응력이 걸리는 약 45 ° 경사면을 따라 가장자리가 찢어지면서 컵-콘 형태로 끝나므로, 파단면이 인장축에 대해 기울어집니다. 반대로 취성파괴는 소성변형 없이 최대 인장응력면(인장축에 수직인 면)을 따라 벽개파단이 일어납니다. 따라서 ④는 연성파괴와 취성파괴의 설명이 뒤바뀐 것입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계재료 # 연성파괴 # 취성파괴 # 벽개파단 # 면심입방구조

Q08

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절삭공구의 치핑(chipping)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 절삭저항을 견디지 못하고 절삭날의 일부가 깨져 나가는 현상이다.

  오답입니다 치핑은 절삭날 일부가 충격·과부하로 깨져 나가는 파손입니다.

• ② 플랭크 마멸(flank wear)이 진행되면 날 끝이 약해져 치핑이 발생하기 쉽다.

  정답입니다 플랭크 마멸은 여유면이 닳아 날이 무뎌지는 것으로 날 끝 살을 얇게 만들지는 않습니다.

• ③ 크레이터 마멸(crater wear)이 진행되면 날 끝이 약해져 치핑이 발생하기 쉽다.

  오답입니다 크레이터 마멸은 경사면을 움푹 파내 날 끝 살을 얇게 만듭니다.

• ④ 공구의 경사각과 여유각이 크면 치핑이 발생하기 쉽다.

  오답입니다 경사각·여유각이 크면 날끝각이 작아져 강도가 떨어집니다.

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정답 ② 플랭크 마멸(flank wear)이 진행되면 날 끝이 약해져 치핑이 발생하기 쉽다.

치핑은 절삭날의 강도가 부족하거나 충격이 가해질 때 날 끝의 일부가 미세하게 깨져 나가는 현상입니다. 크레이터 마멸은 칩이 흐르는 경사면을 오목하게 파내어 절삭날 쪽 살두께를 줄이므로 날 끝을 직접 약하게 만들고, 경사각과 여유각이 크면 남는 날끝각이 작아져 역시 치핑이 쉽습니다. 반면 플랭크 마멸은 여유면이 평평하게 닳아 절삭날이 무뎌지고 절삭력·표면거칠기가 나빠지는 정상 마모 형태이므로 날 끝이 약해져 치핑을 부른다는 설명으로는 가장 적절하지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 공구마멸 # 치핑 # 크레이터마멸 # 플랭크마멸 # 날끝각

Q09

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주조 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① 인베스트먼트 주조(investment casting)는 주물마다 매번 왁스 모형(pattern)을 제작해야 한다.

  오답입니다 왁스 모형이 소실되므로 주물 한 개마다 새 모형을 만들어야 합니다.

• ② 로스트폼 공정(lost-foam process)은 모형을 제거하기 위한 주형구배(draft)와 분리선(parting line)이 필요 없다.

  오답입니다 발포폴리스티렌 모형이 기화되어 사라지므로 빼낼 필요가 없습니다.

• ③ 원심주조(centrifugal casting)는 코어가 필요 없고, 응고가 빠르거나 유동성이 큰 금속일수록 주형의 회전속도를 크게 한다.

  정답입니다 유동성이 큰 금속이 아니라 유동성이 나쁜 금속일수록 회전속도를 크게 합니다.

• ④ 저압주조(low pressure casting)는 낮은 곳에 위치한 용탕을 높은 곳에 위치한 주형 공동(cavity)으로 주입한다.

  오답입니다 용탕면을 가압해 아래에서 위로 밀어 올리므로 산화물 혼입이 적습니다.

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정답 ③ 원심주조(centrifugal casting)는 코어가 필요 없고, 응고가 빠르거나 유동성이 큰 금속일수록 주형의 회전속도를 크게 한다.

원심주조는 회전하는 주형에서 원심력으로 용탕을 벽면에 밀어붙이므로 중공부를 만드는 코어가 필요 없습니다. 이때 회전속도는 용탕이 굳기 전에 주형 벽을 고르게 채울 만큼 커야 하므로, 응고가 빠르거나 유동성이 나쁜 금속일수록 회전속도를 크게 잡습니다. 유동성이 좋은 금속은 낮은 회전속도로도 잘 퍼지므로 ③의 “유동성이 큰”은 반대로 서술된 것입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 주조 # 원심주조 # 인베스트먼트주조 # 로스트폼 # 저압주조

Q10

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급속귀환기구(quick return mechanism)와 관계있는 공작기계로만 묶은 것은?

ㄱ. 셰이퍼(shaper) ㄴ. 호빙머신(hobbing machine) ㄷ. 선반(lathe) ㄹ. 플레이너(planer)

• ① ㄱ, ㄷ

  오답입니다 선반(ㄷ)은 주축이 한 방향으로 연속 회전하므로 급속귀환이 없습니다.

• ② ㄱ, ㄹ

  정답입니다 셰이퍼와 플레이너는 절삭행정과 귀환행정이 나뉜 왕복운동 기계입니다.

• ③ ㄴ, ㄷ

  오답입니다 호빙머신(ㄴ)과 선반(ㄷ)은 둘 다 연속 회전 절삭입니다.

• ④ ㄴ, ㄹ

  오답입니다 호빙머신(ㄴ)은 호브와 소재가 맞물려 도는 창성 회전운동을 합니다.

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정답 ② ㄱ, ㄹ

급속귀환기구는 절삭을 하지 않는 귀환행정의 속도를 절삭행정보다 빠르게 해 공전 시간을 줄이는 장치로, 왕복 직선운동으로 절삭하는 셰이퍼·플레이너·슬로터에 쓰입니다. 선반은 주축이 한 방향으로 계속 돌고, 호빙머신은 호브와 소재가 일정 비율로 맞물려 회전하는 창성운동을 하므로 귀환행정 자체가 없습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 공작기계 # 급속귀환기구 # 셰이퍼 # 플레이너 # 호빙머신

Q11

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쾌속조형기술(rapid prototyping) 중 가열된 작업헤드(workhead)를 통해 열가소성 플라스틱 필라멘트를 녹여서 필요한 위치에 공급하는 방법으로 3차원 형상을 제작하는 기술은?

• ① STL(stereolithography)

  오답입니다 광조형법은 액상 광경화성 수지를 레이저로 굳혀 쌓습니다.

• ② FDM(fused deposition modeling)

  정답입니다 필라멘트를 가열 노즐로 녹여 압출하며 층층이 쌓는 방식입니다.

• ③ SLS(selective laser sintering)

  오답입니다 선택적 레이저 소결은 분말층을 레이저로 녹여 붙입니다.

• ④ EBM(electron beam melting)

  오답입니다 전자빔 용융은 진공 중에서 금속분말을 전자빔으로 녹입니다.

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정답 ② FDM(fused deposition modeling)

FDM은 열가소성 플라스틱 필라멘트를 가열된 작업헤드(노즐)로 반용융 상태까지 녹여 필요한 좌표에 짜내듯 공급하고 굳히기를 되풀이해 3차원 형상을 쌓아 올리는 쾌속조형법입니다. 재료가 필라멘트 형태이고 노즐이 압출한다는 점이 액상 수지를 쓰는 광조형(STL)이나 분말층을 쓰는 SLS·EBM과 구분되는 특징입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 특수가공 # 쾌속조형 # FDM # 광조형법 # 선택적레이저소결

Q12

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이종금속의 접합에 사용되는 용접으로 가장 적합하지 않은 것은?

• ① 일렉트로슬래그용접

  정답입니다 모재를 완전히 녹이는 용융용접이라 이종금속에서는 취성 화합물이 생깁니다.

• ② 폭발용접

  오답입니다 폭약의 충격으로 두 금속을 압착하는 고상접합이라 이종재 클래딩에 적합합니다.

• ③ 초음파용접

  오답입니다 초음파 진동으로 산화막을 깨고 압접하는 고상접합입니다.

• ④ 확산용접

  오답입니다 가압 상태에서 원자 확산으로 붙이는 고상접합입니다.

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정답 ① 일렉트로슬래그용접

이종금속을 접합할 때는 용융·응고 과정에서 생기는 취약한 금속간화합물과 열팽창 차이가 문제가 되므로 모재를 녹이지 않는 고상접합인 폭발용접·초음파용접·확산용접이 유리합니다. 반면 일렉트로슬래그용접은 용융 슬래그의 저항열로 후판 강재를 수직 자세에서 한 번에 녹여 붙이는 대입열 용융용접이라 용융지가 크고 냉각이 느려 이종금속 접합에는 가장 부적합합니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 용접 # 이종금속접합 # 고상접합 # 일렉트로슬래그용접 # 확산용접 # 폭발용접

Q13

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드릴로 강관(steel pipe)에 구멍을 뚫을 때, 초기에 자리를 정확히 잡지 못해서 날 끝이 흔들리고, 이로 인해 정확한 자리에 구멍을 뚫지 못하거나 드릴이 휘어지는 현상이 발생한다. 이를 방지하기 위해 필요한 선행 공정으로 적절한 것은?

• ① 카운터싱킹(counter sinking)

  오답입니다 카운터싱킹은 접시머리 나사가 묻히도록 구멍 입구를 원뿔로 넓히는 작업입니다.

• ② 스폿페이싱(spot facing)

  오답입니다 스폿페이싱은 볼트머리·너트 자리를 평평하게 깎아 주는 작업입니다.

• ③ 센터링(centering)

  정답입니다 센터드릴로 얕은 자리 구멍을 먼저 내어 드릴의 흔들림을 잡습니다.

• ④ 카운터보링(counter boring)

  오답입니다 카운터보링은 볼트머리가 잠기도록 단이 있는 큰 구멍을 파는 작업입니다.

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정답 ③ 센터링(centering)

드릴은 가늘고 길어 강성이 낮으므로 곡면이나 미끄러운 면에서는 시작 순간에 날 끝이 옆으로 미끄러져 워크(walking) 현상이 생기고 구멍 위치가 어긋나거나 드릴이 휩니다. 이를 막으려면 강성이 큰 짧은 센터드릴로 먼저 얕은 원뿔 자리를 내는 센터링을 해 두어야 합니다. 나머지 보기는 모두 구멍을 뚫은 뒤에 하는 후행 공정입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 센터링 # 센터드릴 # 카운터보링 # 스폿페이싱

Q14

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원통 컵의 딥드로잉(deep drawing) 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① 아이어닝(ironing)은 판재의 두께가 펀치－다이 간극보다 크면 두께가 얇아지는 효과이다.

  오답입니다 간극보다 두꺼운 부분이 다려지듯 얇아지는 것이 아이어닝입니다.

• ② 귀생김(earing)은 판재의 평면이방성으로 인해 발생한다.

  오답입니다 압연 방향에 따른 평면이방성 Δr 때문에 컵 가장자리가 물결칩니다.

• ③ 한계드로잉비(limiting drawing ratio)는 블랭크 최대직경에 대한 펀치 직경의 비로 정의된다.

  정답입니다 분자와 분모가 뒤바뀌었습니다. 펀치 직경에 대한 블랭크 최대직경의 비입니다.

• ④ 역드로잉(reverse drawing)은 가공하중이 작아도 되고 재료는 연성이 증가된 것처럼 거동한다.

  오답입니다 가공경화가 적어 하중이 작고 연성이 커진 것처럼 성형됩니다.

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정답 ③ 한계드로잉비(limiting drawing ratio)는 블랭크 최대직경에 대한 펀치 직경의 비로 정의된다.

한계드로잉비는 한 번의 드로잉으로 찢어지지 않고 성형할 수 있는 한계를 나타내는 값으로 LDR = $D_{\text{max}}$/$d_p$, 즉 펀치 직경 $d_p$ 에 대한 블랭크 최대직경 $D_{\text{max}}$ 의 비로 정의하며 보통 2 안팎입니다. 보기 ③은 이 비를 거꾸로 적어 1보다 작은 값이 되므로 옳지 않습니다. 아이어닝, 평면이방성에 의한 귀생김, 역드로잉의 특징은 모두 바르게 서술되어 있습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 소성가공 # 딥드로잉 # 한계드로잉비 # 아이어닝 # 귀생김 # 역드로잉

Q15

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압출공정에서 발생할 수 있는 결함으로만 묶은 것은?

ㄱ. 스캡(scab) ㄴ. 파이프결함(piping) ㄷ. 표면균열(surface cracking) ㄹ. 세브론균열(chevron cracking) ㅁ. 콜드셧(cold shut)

• ① ㄱ, ㄴ, ㄷ

  오답입니다 스캡(ㄱ)은 압연·단조 소재 표면이 겹쳐 눌린 결함입니다.

• ② ㄱ, ㄹ, ㅁ

  오답입니다 스캡(ㄱ)과 콜드셧(ㅁ)이 모두 압출 결함이 아닙니다.

• ③ ㄴ, ㄷ, ㄹ

  정답입니다 파이프결함·표면균열·세브론균열이 압출의 3대 결함입니다.

• ④ ㄴ, ㄷ, ㅁ

  오답입니다 콜드셧(ㅁ)은 용탕이 만나 융합되지 못한 주조 결함입니다.

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정답 ③ ㄴ, ㄷ, ㄹ

압출의 대표적 결함은 세 가지입니다. 파이프결함은 빌릿 후단의 산화된 표면층이 중심으로 빨려 들어가 깔때기 모양 결함을 남기는 것이고, 표면균열은 압출속도·온도·마찰이 지나쳐 표면이 대나무 마디처럼 갈라지는 것이며, 세브론균열(중심부 균열)은 다이각이 크고 단면감소율이 작을 때 중심부 정수압 인장으로 화살촉 모양 균열이 생기는 것입니다. 스캡은 압연·단조의 표면 겹침 결함, 콜드셧은 용탕이 합류하며 융합되지 못한 주조 결함입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 소성가공 # 압출 # 파이프결함 # 세브론균열 # 표면균열 # 콜드셧

Q16

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센터리스연삭(centerless grinding)에서 연삭숫돌의 축과 조정숫돌의 축 사이의 각도가 5 °이고, 연삭숫돌의 직경은 300 mm, 조정숫돌의 직경은 100 mm이다. 공작물과 조정숫돌 사이의 미끄러짐은 무시한다고 가정할 경우, 연삭숫돌의 회전속도가 2,000 rpm, 조정숫돌의 회전속도가 150 rpm일 때, 공작물의 축방향 이송속도[mm/min]는? (단, $\pi$ ＝ 3.0, sin5 ° ＝ 0.1로 계산한다)

• ① 1,500

  오답입니다 π를 곱하지 않고 100 × 150 × 0.1 만 계산하면 나오는 값입니다.

• ② 3,000

  오답입니다 조정숫돌 회전속도를 100 rpm으로 잡았을 때 나오는 값입니다.

• ③ 4,500

  정답입니다 f = π$D_r$ $N_r$ sinα = 3.0 × 100 × 150 × 0.1 = 4,500 mm/min입니다.

• ④ 6,000

  오답입니다 조정숫돌 회전속도를 200 rpm으로 잡았을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 4,500

센터리스연삭의 통과이송(through-feed)에서 공작물을 축방향으로 밀어 주는 것은 조정숫돌이며, 미끄러짐이 없다면 공작물 원주속도는 조정숫돌 원주속도와 같습니다. 조정숫돌을 각도 α만큼 기울여 놓았으므로 축방향 이송속도는 f = π$D_r$ $N_r$ sinα 가 됩니다. 대입하면 f = 3.0 × 100 mm × 150 rpm × 0.1 = 4,500 mm/min이며, 연삭숫돌의 직경과 회전속도는 이 계산에 쓰이지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 연삭가공 # 센터리스연삭 # 조정숫돌 # 통과이송 # 축방향이송속도

Q17

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단면이 원형인 빌릿을 이용한 압출공정에서 압출비의 정의는? (단, $A_o$ ＝ 초기 빌릿의 단면적, $A_f$ ＝ 압출품의 단면적이다)

• ① $\frac{A_o-A_f}{A_o}$

  오답입니다 이 식은 압출비가 아니라 단면감소율입니다.

• ② $\frac{A_f}{A_o}$

  오답입니다 압출비의 역수로, 항상 1보다 작은 값이 됩니다.

• ③ $\frac{A_f-A_o}{A_f}$

  오답입니다 분자의 부호가 뒤바뀌어 음수가 되므로 성립하지 않습니다.

• ④ $\frac{A_o}{A_f}$

  정답입니다 초기 빌릿 단면적을 압출품 단면적으로 나눈 값이 압출비입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ $A_o$/$A_f$

압출비는 소재가 다이를 지나면서 단면이 얼마나 줄었는지를 배수로 나타낸 값으로 R = $A_o$/$A_f$ 로 정의하며, 언제나 1보다 큽니다. 이는 압출에 필요한 변형률 ε = ln($A_o$/$A_f$)와 압출압력을 계산하는 기본량입니다. 보기 ①은 단면감소율 ($A_o$ − $A_f$)/$A_o$, ②는 압출비의 역수, ③은 부호가 반대인 식입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 압출 # 압출비 # 단면감소율 # 변형률

Q18

문항 목록

드릴링 작업조건 중 소재제거율(material removal rate)이 가장 큰 것은?

	공구직경	이송속도	드릴 회전속도
①	5 mm	1.0 mm/rev	300 rpm
②	8 mm	0.5 mm/rev	200 rpm
③	10 mm	0.4 mm/rev	150 rpm
④	12 mm	0.4 mm/rev	100 rpm

• ① 선택지 해설

  정답입니다 d²fN = 25 × 1.0 × 300 = 7,500 으로 네 조건 중 가장 큽니다.

• ② 선택지 해설

  오답입니다 d²fN = 64 × 0.5 × 200 = 6,400 으로 ①보다 작습니다.

• ③ 선택지 해설

  오답입니다 d²fN = 100 × 0.4 × 150 = 6,000입니다.

• ④ 선택지 해설

  오답입니다 직경이 가장 크지만 d²fN = 144 × 0.4 × 100 = 5,760 으로 가장 작습니다.

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정답 ① 공구직경 5 mm — 이송속도 1.0 mm/rev — 드릴 회전속도 300 rpm

드릴링의 소재제거율은 구멍 단면적에 축방향 이송속도를 곱한 값이므로 MRR = (πd²/4) × f × N이며, 상수 π/4를 빼면 d²fN 의 크기만 비교하면 됩니다. ①은 5² × 1.0 × 300 = 7,500, ②는 8² × 0.5 × 200 = 6,400, ③은 10² × 0.4 × 150 = 6,000, ④는 12² × 0.4 × 100 = 5,760이므로 ①이 가장 크며, 실제 값은 약 5,890 mm³/min입니다. 직경이 제곱으로 들어가지만 이송속도와 회전속도가 함께 작아지면 오히려 제거율이 떨어집니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 소재제거율 # 이송속도 # 회전속도

Q19

문항 목록

다음 그림은 2차원 직교절삭을 나타낸 것이다. 여기서 경사각 $\alpha$ ＝ 15 °이고, 전단각 $\phi$ ＝ 45 °일 때, 칩두께($t_c$)에 대한 변형전 칩두께($t_o$)의 비율 $t_o/t_c$ 값은?

• ① $\frac{\sqrt{3}}{2}$

  오답입니다 분모의 cos(φ − α) = cos30 ° = √3/2 만 계산한 값입니다.

• ② $\frac{\sqrt{3}}{3}$

  오답입니다 tan(φ − α) = tan30 ° = √3/3 으로, 절삭비 식이 아닙니다.

• ③ $\frac{\sqrt{6}}{2}$

  오답입니다 역수인 $t_c$/$t_o$ = cos30 °/sin45 ° = √6/2입니다.

• ④ $\frac{\sqrt{6}}{3}$

  정답입니다 r = sinφ/cos(φ − α) = sin45 °/cos30 ° = √6/3입니다.

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정답 ④ √6/3

2차원 직교절삭에서 절삭비(칩두께비)는 r = $t_o$/$t_c$ = sinφ/cos(φ − α) 로 주어집니다. φ = 45 °, α = 15 °이므로 r = sin45 °/cos(45 ° − 15 °) = (√2/2)/(√3/2) = √2/√3입니다. 분모를 유리화하면 √6/3 ≈ 0.816 이 되고, 절삭비가 1보다 작으므로 칩은 변형 전보다 두꺼워집니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 절삭가공 # 직교절삭 # 절삭비 # 전단각 # 경사각 # 칩두께

Q20

문항 목록

절삭공구의 마멸에 영향을 주는 주요 현상에 해당하지 않는 것은?

• ① 연마(abrasion)

  오답입니다 피삭재 속 경질입자가 공구면을 긁어내는 대표적 마멸 기구입니다.

• ② 확산(diffusion)

  오답입니다 고온에서 공구와 칩 사이에 원자가 서로 옮겨 가며 공구가 약해집니다.

• ③ 탄성변형(elastic deformation)

  정답입니다 하중을 없애면 되돌아오는 변형이라 재료가 떨어져 나가지 않습니다.

• ④ 화학반응(chemical reaction)

  오답입니다 고온에서 공기·절삭유와 반응해 산화·부식으로 공구면이 손실됩니다.

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정답 ③ 탄성변형(elastic deformation)

절삭공구의 마멸 기구는 연마마멸, 응착(구성인선 탈락 포함), 확산, 산화 등의 화학반응, 고온에서의 소성변형처럼 공구 재료가 실제로 떨어져 나가거나 형상이 영구히 무너지는 현상들입니다. 탄성변형은 절삭저항이 사라지면 원래 형상으로 되돌아오는 가역적 변형이라 공구 재료의 손실을 남기지 않으므로 마멸의 원인 현상으로 보지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 절삭가공 # 공구마멸 # 연마마멸 # 확산마멸 # 화학반응 # 탄성변형

Q01Q02Q03Q04Q05Q06Q07Q08Q09Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16Q17Q18Q19Q20

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