2019년 국가직 7급 기계공작법 가책형 기출문제 풀이
2019 7급 국가직 기계공작법 가책형
탄소강과 합금강에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 탄소강은 탄소함유량에 따라 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강으로 분류된다.
오답입니다 탄소 0.3% 미만·0.3~0.6%·0.6% 초과로 저·중·고탄소강을 나눕니다.
② 탄소강의 경우 탄소함유량이 많을수록 연성이나 용접성, 인성이 좋아지는 반면, 강도와 경도, 내마모성이 감소된다.
정답입니다 탄소가 늘면 강도·경도·내마모성이 오르고 연성·인성·용접성은 떨어집니다.
③ 합금원소를 상당량 포함한 강을 합금강이라고 하고, 구조용 합금강은 강도가 높아서 건축 및 수송산업에 많이 쓰인다.
오답입니다 SCM440·SNCM439 같은 구조용 합금강은 강도가 높아 건축·수송용으로 쓰입니다.
④ 공구강은 상온이나 고온에서 높은 강도, 충격인성, 내마모성을 갖도록 설계된 합금강이다.
오답입니다 공구강은 고온경도와 내마모성을 갖도록 W·Cr·V·Mo를 넣은 합금강입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 탄소강의 경우 탄소함유량이 많을수록 연성이나 용접성, 인성이 좋아지는 반면, 강도와 경도, 내마모성이 감소된다.
탄소강에서 탄소량이 늘면 펄라이트(나아가 시멘타이트) 분율이 커지므로 강도·경도·내마모성은 올라가고 연성·인성·용접성은 오히려 나빠집니다. ②는 이 두 방향을 정반대로 서술하고 있습니다. 탄소 0.3%를 넘으면 용접 시 저온균열 위험이 커져 예열이 필요해지는 것도 같은 이유입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 기계재료 # 탄소강 # 합금강 # 탄소함유량 # 공구강
기계재료의 특성 중 소재에 정하중이 가해진 상태에서 장기간 방치되면 추가적인 하중이 가해지지 않더라도 시간의 경과와 더불어 소재의 변형이 계속되는 현상은?
① 응력이완(stress relaxation)
오답입니다 응력이완은 변형량을 고정해 두었을 때 응력이 시간에 따라 줄어드는 현상입니다.
② 크리프(creep)
정답입니다 일정한 하중 아래에서 시간이 지날수록 변형이 계속 커지는 현상입니다.
③ 바우싱거 효과(Bauschinger effect)
오답입니다 바우싱거 효과는 인장 후 압축을 걸면 항복강도가 낮아지는 현상입니다.
④ 피로파괴(fatigue failure)
오답입니다 피로파괴는 반복하중이 있어야 생기며 정하중만으로는 일어나지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 크리프(creep)
크리프는 응력을 일정하게 유지한 상태에서 시간이 지남에 따라 변형률이 계속 증가하는 현상으로, 고온·장시간 하중을 받는 터빈 블레이드나 보일러 배관에서 문제가 됩니다. 변형을 고정하고 응력이 줄어드는 응력이완과는 구속조건이 서로 반대이며, 피로는 반복하중, 바우싱거 효과는 하중 방향의 역전이 있어야 나타납니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 기계재료 # 크리프 # 응력이완 # 바우싱거효과 # 피로파괴 # 정하중
입자를 이용한 연마공정에 해당하지 않는 것은?
① 리밍(reaming)
정답입니다 리밍은 리머라는 다인 절삭공구로 구멍 내면을 깎는 절삭가공입니다.
② 수퍼피니싱(super finishing)
오답입니다 미세입자 숫돌을 낮은 압력으로 진동시켜 표면을 다듬는 입자가공입니다.
③ 래핑(lapping)
오답입니다 래핑은 랩과 공작물 사이에 랩제(지립)를 넣어 문질러 다듬습니다.
④ 호닝(honing)
오답입니다 호닝은 혼에 붙인 숫돌을 회전·왕복시켜 구멍 내면을 다듬습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 리밍(reaming)
수퍼피니싱·래핑·호닝은 모두 지립(abrasive) 입자를 매개로 아주 얇은 층을 떼어 내는 입자가공(연마공정)입니다. 반면 리밍은 리머의 절삭날이 칩을 직접 깎아 내는 절삭가공으로, 드릴 구멍의 치수·진원도를 잡는 데 씁니다. 입자를 쓰지 않으므로 연마공정에 해당하지 않습니다. 따라서 ①입니다.
※ ②의 “수퍼피니싱”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로, 보통 “슈퍼피니싱”으로 씁니다.
키워드 # 연삭가공 # 입자가공 # 래핑 # 호닝 # 슈퍼피니싱 # 리밍
공작물을 척으로 지지하는 대신에 연삭숫돌(grinding wheel)과 기울어진 조정숫돌(regulating wheel) 사이에 위치한 받침판(workrest blade)을 사용하여 원통면을 연속적으로 연삭하는 공정으로서 생산속도가 높고, 롤러베어링, 각종 핀, 엔진밸브 등을 가공하는 데 이용하기에 가장 적절한 공정은?
① 원통연삭(cylindrical grinding)
오답입니다 원통연삭은 공작물을 센터나 척으로 물려 회전시키며 연삭합니다.
② 평면연삭(surface grinding)
오답입니다 평면연삭은 테이블에 고정한 공작물의 평면을 연삭합니다.
③ 크리프피드연삭(creep feed grinding)
오답입니다 크리프피드연삭은 절삭깊이를 크게 하고 이송을 아주 느리게 하는 방식입니다.
④ 센터리스연삭(centerless grinding)
정답입니다 연삭숫돌·조정숫돌·받침판만으로 공작물을 지지해 연속 연삭합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 센터리스연삭(centerless grinding)
센터리스연삭은 공작물을 센터나 척으로 잡지 않고 연삭숫돌과 조정숫돌 사이의 받침판 위에 얹어 놓고 연삭합니다. 조정숫돌을 조금 기울이면 공작물이 회전하면서 축방향으로도 밀려가므로 통과이송(through-feed)으로 연속 가공이 가능합니다. 척킹·센터링 시간이 없어 생산속도가 높아 롤러베어링의 롤러, 각종 핀, 엔진밸브 스템 등의 대량생산에 쓰입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 센터리스연삭 # 조정숫돌 # 받침판 # 통과이송
특수가공의 설명으로 옳지 않은 것은?
① 화학밀링은 공작물 표면에 가공 후 제거할 수 있는 마스킹을 하거나, 일부만을 용해액에 담가 부위별로 선택적 가공을 한다.
오답입니다 마스킹으로 가공 부위를 정하고 나머지를 부식액에서 보호하는 것이 맞습니다.
② 초음파가공은 초음파 발생장치를 사용하여 연삭숫돌을 고주파로 진동시켜 공작물을 가공한다.
정답입니다 진동하는 것은 숫돌이 아니라 공구(혼)이며, 실제로 깎는 것은 지립 슬러리입니다.
③ 방전가공은 절연액 안에 있는 공구와 공작물의 얇은 간극 사이에 직류전원을 이용하여 단속적인 전기방전을 일으켜 금속을 제거한다.
오답입니다 절연액 속에서 미세 간극에 단속 방전을 일으켜 재료를 녹여 제거합니다.
④ 전해가공은 전해액을 사용하여 전기화학적 용해작용으로 재료를 제거하는 방식으로, 공작물을 양극, 전극(공구)을 음극으로 하여 원하는 형상으로 공작물을 가공한다.
오답입니다 공작물이 양극, 공구가 음극인 전기화학적 용해가공이 맞습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 초음파가공은 초음파 발생장치를 사용하여 연삭숫돌을 고주파로 진동시켜 공작물을 가공한다.
초음파가공(USM)은 약 20 kHz로 진동하는 공구(혼)와 공작물 사이에 지립을 섞은 슬러리를 흘려보내, 진동하는 공구가 지립을 때려 지립이 공작물을 미세하게 깨뜨리며 제거하는 가공입니다. 즉 진동시키는 대상은 연삭숫돌이 아니라 공구이고, 절삭작용은 유리된 지립이 담당하므로 ②의 설명이 틀렸습니다. 나머지 화학밀링·방전가공·전해가공의 서술은 모두 옳습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 특수가공 # 초음파가공 # 화학밀링 # 방전가공 # 전해가공
주조공정과 모형(pattern)의 재질을 옳게 짝 지은 것은?
① 인베스트먼트 주조법(investment casting) － 내열재
오답입니다 인베스트먼트 주조의 모형은 녹여서 없애는 왁스(파라핀)입니다.
② 셀 주조법(shell molding process) － 금속
정답입니다 금속 모형을 200~300 ℃로 가열해 레진샌드를 붙여 셸을 만듭니다.
③ 원심주조법(centrifugal casting) － 세라믹
오답입니다 원심주조는 회전하는 금속 주형에 직접 부으므로 모형 자체가 없습니다.
④ 다이캐스팅(die casting) － 목재
오답입니다 다이캐스팅은 금형에 직접 사출하는 방식이라 목재 모형을 쓰지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 셀 주조법(shell molding process) － 금속
셸 몰딩은 금속제 모형판을 200~300 ℃로 가열한 뒤 열경화성 수지를 입힌 규사를 뿌려 모형 표면에 얇은 셸을 경화시키고, 이 셸 두 장을 맞춰 주형으로 씁니다. 모형이 매번 반복 사용되고 가열까지 견뎌야 하므로 반드시 금속(주철·강)으로 만듭니다. 인베스트먼트는 소모성 왁스 모형을, 원심주조와 다이캐스팅은 아예 모형 없이 금속 주형을 씁니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 셸몰딩 # 인베스트먼트주조 # 원심주조 # 다이캐스팅 # 모형
절삭가공의 직교절삭에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 전단면과 공작물 표면의 수직 방향이 이루는 각을 전단각이라고 한다. |
① ㄱ, ㄴ
오답입니다 ㄱ은 전단각의 정의를 “수직 방향”으로 잘못 잡았습니다.
② ㄴ, ㄷ
오답입니다 ㄷ의 칩두께비는 1보다 작으므로 옳지 않습니다.
③ ㄴ, ㄹ
정답입니다 전단각과 절삭에너지의 관계(ㄴ), 경사각과 전단변형률의 관계(ㄹ)가 모두 옳습니다.
④ ㄷ, ㄹ
오답입니다 ㄹ은 옳지만 ㄷ이 틀리므로, ㄷ 대신 ㄴ이 들어가야 합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ ㄴ, ㄹ
전단각 φ는 전단면이 공작물 표면(절삭방향)과 이루는 각이므로, 수직 방향과의 각으로 정의한 ㄱ은 틀립니다. 전단변형률은 γ = cot φ + tan(φ − α)이고 경사각 α가 작을수록 전단각도 작아져 γ가 커지므로 ㄹ은 옳으며, 전단각이 커지면 전단면적과 전단변형률이 모두 줄어 절삭에너지가 감소하므로 ㄴ도 옳습니다. 칩두께비는 r = t₀/ 로 정의되는데 칩두께 가 절삭깊이 t₀보다 크므로 r < 1 이어서 ㄷ은 틀립니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 직교절삭 # 전단각 # 칩두께비 # 전단변형률 # 경사각
부품의 피로수명을 높이기 위한 공정에 해당하지 않는 것은?
① 쇼트피닝(shot peening)
오답입니다 작은 강구를 두들겨 표면에 압축잔류응력을 남기는 대표적 방법입니다.
② 버니싱(burnishing)
오답입니다 버니싱은 공구로 표면을 눌러 다듬으며 압축잔류응력을 남깁니다.
③ 브로칭(broaching)
정답입니다 브로칭은 다인 공구로 형상을 깎아 내는 절삭가공일 뿐입니다.
④ 침탄법(carburizing)
오답입니다 침탄은 표면 탄소량을 높여 경화층을 만들어 피로강도를 올립니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 브로칭(broaching)
피로파괴는 표면의 인장응력에서 균열이 시작되므로, 표면에 압축잔류응력을 남기거나 표면을 경화시키면 피로수명이 늘어납니다. 쇼트피닝과 버니싱은 표면을 소성변형시켜 압축잔류응력을 주고, 침탄법은 표면에 경화층을 만들어 같은 효과를 냅니다. 반면 브로칭은 키홈·스플라인 등의 형상을 절삭으로 만드는 공정이라 피로수명 향상과는 관계가 없습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 표면처리 # 피로수명 # 쇼트피닝 # 버니싱 # 침탄법 # 압축잔류응력
고온가압실식 다이캐스팅(hot chamber die casting)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 저온가압실식 다이캐스팅(cold chamber die casting)보다 생산속도가 느리다.
오답입니다 용탕을 국자로 옮길 필요가 없어 저온가압실식보다 생산속도가 빠릅니다.
② 주조기에 용해로가 붙어 있다.
정답입니다 용해로에 잠긴 구스넥과 플런저로 용탕을 바로 밀어 넣는 구조입니다.
③ 일반적으로 저온가압실식 다이캐스팅보다 주조압력이 높다.
오답입니다 주조압력은 보통 7~35 MPa 정도로 저온가압실식보다 낮습니다.
④ 저온가압실식 다이캐스팅보다 용융점이 높은 금속에 사용하기 적합하다.
오답입니다 아연·주석·납처럼 융점이 낮은 합금에만 쓸 수 있습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 주조기에 용해로가 붙어 있다.
고온가압실식은 가압실(구스넥)이 용탕이 담긴 용해로 안에 잠겨 있어, 플런저가 내려가면 용탕이 곧바로 금형으로 사출됩니다. 용탕을 국자로 옮기는 과정이 없으므로 사이클이 짧아 생산속도가 빠른 대신, 가압부가 늘 용탕에 잠겨 있어 융점이 높은 금속을 쓰면 부품이 침식되므로 아연·주석·납 등 저융점 합금에 한정됩니다. 주조압력도 저온가압실식(약 14~140 MPa)보다 낮습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 다이캐스팅 # 고온가압실식 # 저온가압실식 # 구스넥 # 저융점합금
딥드로잉(deep drawing)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 컵 혹은 박스 형상과 같이 속이 깊은 제품의 제작에 주로 사용되는 금속박판 성형공정이다.
오답입니다 컵·박스처럼 깊이가 큰 중공 제품을 만드는 대표적 박판성형입니다.
② 한계드로잉비는 파단을 일으키지 않고 소재를 가공할 수 있는 펀치직경에 대한 블랭크 최대직경의 비로 정의된다.
오답입니다 한계드로잉비 LDR = / 의 정의 그대로입니다.
③ 블랭크 홀더 지지력이 너무 크면, 소재는 다이 공동부 안으로 자유롭게 빨려 들어가며 직경이 줄면서 드로잉이 진행된다.
정답입니다 홀더력이 크면 마찰이 커져 유입이 막히고 벽면이 찢어집니다.
④ 판재의 평면이방성으로 인해 드로잉된 컵의 벽면 끝에 파도모양으로 귀생김(earing)이 발생할 수 있다.
오답입니다 평면이방성(Δr)이 크면 컵 가장자리에 귀생김이 생깁니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 블랭크 홀더 지지력이 너무 크면, 소재는 다이 공동부 안으로 자유롭게 빨려 들어가며 직경이 줄면서 드로잉이 진행된다.
블랭크 홀더는 플랜지부의 주름을 막으려고 소재를 눌러 주는 장치인데, 지지력이 지나치게 크면 플랜지와 다이·홀더 사이의 마찰력이 커져 소재가 다이 공동부로 흘러 들어가지 못합니다. 그러면 부족한 소재량을 컵 벽면이 늘어나서 메워야 하므로 벽면에 인장응력이 집중되어 파단이 일어납니다. “자유롭게 빨려 들어간다”는 서술은 홀더력이 적정하거나 작을 때의 이야기이므로 ③이 틀렸습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 딥드로잉 # 블랭크홀더 # 한계드로잉비 # 귀생김 # 평면이방성
금속박판가공에서 굽힘 성형공정에 해당하지 않는 것은?
① 플랜징(flanging)
오답입니다 플랜징은 판재 가장자리를 일정 각도로 꺾어 세우는 굽힘가공입니다.
② 시밍(seaming)
오답입니다 시밍은 두 판재의 끝을 겹쳐 접어 물리는 굽힘 결합공정입니다.
③ 헤밍(hemming)
오답입니다 헤밍은 판재 끝을 180° 되접어 모서리를 없애는 굽힘가공입니다.
④ 블랭킹(blanking)
정답입니다 블랭킹은 펀치로 판재를 잘라 내는 전단가공입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 블랭킹(blanking)
플랜징·시밍·헤밍은 모두 판재를 굽히거나 접어서 형상을 만드는 굽힘 성형공정입니다. 반면 블랭킹은 펀치와 다이의 전단력으로 판재에서 필요한 모양을 오려 내고 떨어져 나온 조각을 제품으로 쓰는 전단가공(shearing)으로, 재료가 굽혀지는 것이 아니라 절단됩니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 박판성형 # 굽힘가공 # 플랜징 # 헤밍 # 블랭킹
아크 용접공정 중 전극이 소모되지 않는 공정에 해당하는 것은?
① 피복금속아크용접(SMAW: shielded metal arc welding)
오답입니다 피복금속아크용접의 피복봉은 녹아 용착금속이 되는 소모전극입니다.
② 가스금속아크용접(GMAW: gas metal arc welding)
오답입니다 가스금속아크용접은 와이어가 곧 전극이자 용가재인 소모전극식입니다.
③ 가스텅스텐아크용접(TIG: tungsten inert gas welding)
정답입니다 텅스텐 전극은 아크만 발생시키고 소모되지 않는 비소모전극입니다.
④ 유심용제아크용접(FCAW: flux cored arc welding)
오답입니다 유심용제아크용접은 속에 플럭스가 든 와이어가 녹는 소모전극식입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 가스텅스텐아크용접(TIG: tungsten inert gas welding)
아크용접은 전극이 녹아 용착금속이 되는 소모전극식(SMAW·GMAW·FCAW·SAW)과 전극이 아크만 발생시키는 비소모전극식(GTAW·플라즈마아크)으로 나뉩니다. 가스텅스텐아크용접은 융점이 3,400 ℃에 이르는 텅스텐 전극을 쓰고 불활성가스로 보호하므로 전극이 소모되지 않으며, 필요한 경우 용가재를 따로 공급합니다. 따라서 ③입니다.
※ ③의 “TIG”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로, 용접 분류 체계상의 정식 약어는 GTAW입니다.
키워드 # 용접 # 아크용접 # 비소모전극 # GTAW # GMAW # SMAW
다음의 조건에서 테일러 공구수명식의 지수 n과 상수 C를 옳게 짝 지은 것은?
절삭속도 ＝ 100 m/min일 때, 공구수명 ＝ 100 min |
n | C | |
① | 0.2 | 100 |
② | 0.2 | 1,000 |
③ | 0.5 | 100 |
④ | 0.5 | 1,000 |
① 선택지 해설
오답입니다 n과 C를 모두 잘못 잡은 값으로, 두 조건 어느 쪽도 만족하지 않습니다.
② 선택지 해설
오답입니다 C = 1,000은 맞지만 n = 0.2를 넣으면 V₁T₁ⁿ = 100 × 100^0.2 ≈ 251이 됩니다.
③ 선택지 해설
오답입니다 n = 0.5일 때 C는 V₂T₂ⁿ = 1,000 × 1 = 1,000이므로 100이 될 수 없습니다.
④ 선택지 해설
정답입니다 100 × 100^0.5 = 1,000, 1,000 × 1^0.5 = 1,000으로 두 조건이 모두 맞습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ n = 0.5, C = 1,000
테일러 공구수명식은 VTⁿ = C입니다. 두 조건을 각각 대입하면 100 × 100ⁿ = C, 1,000 × 1ⁿ = C이므로 100 × 100ⁿ = 1,000입니다. 즉 100ⁿ = 10이고 100 = 10²이므로 10^(2n) = 10¹ 에서 n = 0.5 를 얻습니다. 이때 C = 1,000 × 1^0.5 = 1,000이고, 첫 조건도 100 × 100^0.5 = 100 × 10 = 1,000 으로 일치합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 절삭가공 # 공구수명 # 테일러공구수명식 # 절삭속도 # 지수n
절삭온도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 절삭온도의 증가는 공구의 마멸을 촉진하여 공구 수명을 단축시킨다.
오답입니다 온도가 오르면 확산·산화마멸이 촉진되어 공구수명이 짧아집니다.
② 최고온도점은 공구 끝단에서 조금 떨어진 지점이다.
오답입니다 최고온도는 공구면을 따라 칩이 흐르는 도중, 날끝에서 조금 떨어진 곳에서 나타납니다.
③ 공작물의 강도가 높을수록 절삭온도는 높아진다.
오답입니다 강도가 높으면 비절삭에너지가 커져 발열량이 늘어납니다.
④ 공작물의 비열이 커질수록 절삭온도는 높아진다.
정답입니다 비열이 크면 같은 열량에도 온도 상승이 작아지므로 절삭온도는 낮아집니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 공작물의 비열이 커질수록 절삭온도는 높아진다.
절삭에서 소비된 에너지는 거의 전부 열로 바뀌므로 온도 상승은 대략 ΔT ∝ 비절삭에너지 /(ρc) 로 표현됩니다. 여기서 c는 비열이므로 비열이 커질수록 같은 발열량에 대한 온도 상승은 오히려 작아집니다. 즉 비열이 크면 절삭온도가 낮아지므로 ④의 서술이 틀렸습니다. 최고온도점이 날끝에서 조금 떨어진 공구-칩 접촉면에 생기는 것과, 강도가 높은 재료일수록 절삭온도가 높은 것은 모두 옳습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 절삭가공 # 절삭온도 # 비열 # 비절삭에너지 # 공구마멸
사출성형품의 수축에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 성형온도가 높으면 수축량이 커진다.
정답입니다 수지온도가 높으면 유동성이 좋아 충전·보압이 잘 되므로 수축은 오히려 줄어듭니다.
② 제품의 두께가 두꺼울수록 수축량이 커진다.
오답입니다 두꺼우면 냉각이 느리고 수축할 체적 자체가 커져 수축량이 커집니다.
③ 금형공동을 밀봉하지 않은 상태에서 가압시간이 길어질 경우 수축이 감소한다.
오답입니다 게이트가 얼지 않았다면 보압 시간 동안 수지가 더 밀려 들어가 수축이 줄어듭니다.
④ 사출압력이 증가하면 금형공동에 중합체를 강하게 밀어 넣어 수축은 감소한다.
오답입니다 사출압력이 높으면 공동에 수지가 더 채워지므로 수축이 줄어듭니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 성형온도가 높으면 수축량이 커진다.
사출성형의 수축은 냉각·고화 과정에서 줄어드는 체적을 보압 단계에서 얼마나 메워 주느냐로 결정됩니다. 성형(수지) 온도가 높으면 용융수지의 점도가 낮아 금형공동 구석까지 잘 채워지고 보압도 잘 전달되므로 수축량은 오히려 작아집니다. 반대로 두께가 두껍거나 사출압력·보압이 부족하면 수축과 싱크마크가 커집니다. 따라서 성형온도가 높을수록 수축량이 커진다는 ①이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 사출성형 # 수축 # 보압 # 사출압력 # 싱크마크
직경 20 mm, 이송속도 1 mm/min, 회전속도 400 rpm으로 드릴링 작업 시 단위시간당 제거되는 소재의 체적[mm3/min]은? (단, 이송속도와 드릴의 회전속도는 드릴링 공정 중 일정하다)
① 100
정답입니다 MRR = (πD²/4) × f = π×20²/4 × 1 = 100π mm³/min입니다.
② 1,000
오답입니다 드릴 지름을 반지름으로 잘못 보면 400π가 되며, 1,000π는 정답 100π의 10배로 자릿수를 한 자리 잘못 옮겼을 때 나오는 값입니다.
③ 20,000
오답입니다 단면적 대신 원주 πD = 20π에 회전속도를 곱해도 8,000π에 그치며, 20,000π는 어느 올바른 식으로도 나오지 않는 값입니다.
④ 40,000
오답입니다 이송 1 mm/min을 1 mm/rev로 보고 400 rpm을 다시 곱했을 때 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 100π
드릴링의 재료제거율은 드릴이 파고드는 단면적에 축방향 이송속도를 곱한 값입니다. 단면적은 πD²/4 = π × 20²/4 = 100π mm²이고, 이송속도가 이미 1 mm/min으로 주어져 있으므로 MRR = 100π × 1 = 100π mm³/min입니다. 이송이 mm/rev가 아니라 mm/min으로 주어졌으므로 회전속도 400 rpm은 다시 곱하지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 재료제거율 # 이송속도 # 회전속도
특수주조법에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 고압응고주조법(squeeze casting)은 주형을 회전시켜서 원심력에 의한 압력을 주물에 가해 주조하는 방법을 말한다.
오답입니다 주형을 회전시켜 원심력으로 압력을 주는 것은 원심주조법입니다.
② 진공주조법(vacuum casting)은 저압주조법(low pressure casting)이라고도 하며, 규사와 열경화성 수지의 건조 혼합물을 가열한 모형상에 뿌리고 경화시킨 후 떼어내어 한쪽 주형을 만들고, 이 주형 두 개를 합쳐 주형을 완성한 후 용탕을 주입하여 주조하는 주조법이다.
오답입니다 규사와 열경화성 수지를 가열 모형에 뿌려 굳히는 것은 셸 주조법입니다.
③ 세라믹주형주조법(ceramic mold casting)은 압연용 슬랩(slab)이나 환봉 등과 같이 단면형상이 단순한 것을 연속적으로 주조하는 방법으로 용탕을 주물의 단면형상과 같은 주형 내를 통과시켜 만드는 주조법이다.
오답입니다 단면형상이 일정한 제품을 연속으로 뽑는 것은 연속주조법입니다.
④ 인베스트먼트 주조법(investment casting)은 내화물질로 이루어진 일체형의 주형에 용탕을 공급하고, 냉각 후 주형을 제거하고 주조품을 분리하여 만드는 주조법이다.
정답입니다 왁스 모형에 내화 슬러리를 입혀 만든 일체형 주형을 쓰는 로스트왁스법입니다.
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정답 ④ 인베스트먼트 주조법(investment casting)은 내화물질로 이루어진 일체형의 주형에 용탕을 공급하고, 냉각 후 주형을 제거하고 주조품을 분리하여 만드는 주조법이다.
인베스트먼트 주조는 왁스 모형에 내화물 슬러리와 스터코를 반복해 입혀 일체형(분할선 없는) 세라믹 주형을 만든 뒤 왁스를 녹여 내고 소성한 다음 용탕을 부어, 응고 후 주형을 깨뜨려 주조품을 꺼내는 방법이므로 ④가 옳습니다. 고압응고주조는 용탕을 금형에 붓고 펀치로 가압하며 응고시키는 방법이고, ②의 설명은 셸 주조, ③의 설명은 연속주조에 해당하여 모두 이름과 내용이 어긋나 있습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 주조 # 인베스트먼트주조 # 고압응고주조 # 셸주조 # 연속주조
상향 절삭(up milling)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 칩(chip)이 가장 두꺼운 위치에서 절삭이 완료된다.
오답입니다 칩 두께가 0에서 시작해 최대가 되는 지점에서 절삭이 끝납니다.
② 절삭날이 공작물에 물릴 때 절삭날의 이송방향이 공작물의 이송방향과 같다.
정답입니다 상향절삭은 날의 진행방향과 공작물 이송방향이 서로 반대입니다.
③ 공작물 표면에 부착된 산화물 층이나 불순물 층이 공구 수명에 영향을 주지 않는다.
오답입니다 날이 표면 아래에서 파고들어 나오므로 스케일의 영향을 덜 받습니다.
④ 공작물이 위쪽으로 이탈하려는 경향이 있기 때문에 공작물을 견고하게 체결하는 것이 중요하다.
오답입니다 절삭분력이 공작물을 들어 올리므로 견고한 고정이 필요합니다.
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정답 ② 절삭날이 공작물에 물릴 때 절삭날의 이송방향이 공작물의 이송방향과 같다.
상향절삭은 공구의 회전에 따른 절삭날의 진행방향과 공작물의 이송방향이 서로 반대인 절삭입니다. 두 방향이 같은 것은 하향절삭(down milling)이므로 ②가 틀렸습니다. 상향절삭에서는 칩 두께가 0에서 시작해 최대가 된 뒤 절삭이 끝나므로 초기에 날이 미끄러지며 마찰이 생기고, 절삭력이 공작물을 위로 들어 올리는 성분을 가져 견고한 고정이 필요합니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 상향절삭 # 하향절삭 # 칩두께 # 절삭분력
다음 중 CNC 선반을 이용한 수치제어 가공 시 NC프로그램의 G코드로 할 수 있는 작업만을 모두 고르면?
ㄱ. 원주 속도 일정 제어 |
① ㄱ, ㄴ
오답입니다 주축 정회전(ㄴ)은 M03으로 지령하는 보조기능입니다.
② ㄱ, ㄷ
오답입니다 절삭유 공급(ㄷ)은 M08로 지령하는 보조기능입니다.
③ ㄱ, ㄹ
정답입니다 원주 속도 일정 제어는 G96, 원호 보간은 G02/G03으로 모두 G코드입니다.
④ ㄴ, ㄷ
오답입니다 ㄴ과 ㄷ은 둘 다 M코드이므로 G코드로 할 수 없습니다.
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정답 ③ ㄱ, ㄹ
G코드는 공구의 이동과 절삭 방식을 정하는 준비기능이고, M코드는 기계의 보조장치를 켜고 끄는 보조기능입니다. 원주 속도 일정 제어는 G96(주속일정제어, 해제는 G97), 원호 보간은 G02(시계방향)·G03(반시계방향)으로 모두 G코드입니다. 반면 주축 정회전은 M03, 절삭유 공급은 M08로 지령하는 M코드이므로 G코드로는 할 수 없습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # CNC # G코드 # M코드 # 주속일정제어 # 원호보간
머시닝센터(machining center)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 수평머시닝센터(horizontal machining center)에서는 주축이 지면에 수직이다.
정답입니다 수평머시닝센터는 주축이 지면과 나란한 수평 방향입니다.
② 머시닝센터는 고도로 자동화된 공작기계로서, 여러 가지 절삭가공 공정을 CNC 제어로 수행할 수 있다.
오답입니다 밀링·드릴링·보링·태핑 등을 CNC로 연속 수행하는 자동화 공작기계입니다.
③ 직선운동과 각운동을 하는 복수개의 축을 가지므로 활용도가 높고, 한 종류에서 다른 종류의 제품생산으로 쉽게 전환될 수 있다.
오답입니다 직선축과 회전축을 함께 갖춰 다품종 소량생산에 대응하기 좋습니다.
④ 머시닝센터는 공구를 자유롭게 자동으로 교환할 수 있는 자동공구교환장치를 갖는다.
오답입니다 ATC(자동공구교환장치)는 머시닝센터의 기본 요소입니다.
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정답 ① 수평머시닝센터(horizontal machining center)에서는 주축이 지면에 수직이다.
머시닝센터는 주축의 방향에 따라 수직형과 수평형으로 나뉩니다. 주축이 지면에 수직인 것은 수직머시닝센터이고, 수평머시닝센터는 주축이 지면과 평행한 수평 방향이라 칩 배출이 좋고 인덱스 테이블과 조합해 공작물의 여러 면을 한 번에 가공하기 쉽습니다. 따라서 수평머시닝센터의 주축이 지면에 수직이라는 ①이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 공작기계 # 머시닝센터 # 수평머시닝센터 # 자동공구교환장치 # CNC
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