2022년 국가직 7급 기계공작법 나책형 기출문제 풀이
2022 7급 국가직 기계공작법 나책형
다음 설명에 해당하는 용해로는?
○ 주로 주철을 용해하는 데 사용된다. |
① 용선로
정답입니다 큐폴라라고도 하며 코크스를 함께 넣어 주철을 녹이는 대표적인 용해로입니다.
② 반사로
오답입니다 반사로는 천장에 반사된 화염의 복사열로 녹이며 주로 대형 주강·비철에 씁니다.
③ 전기로
오답입니다 전기로는 아크나 유도전류를 열원으로 하여 주강·특수강 용해에 사용합니다.
④ 도가니로
오답입니다 도가니로는 도가니를 외부에서 가열하는 방식으로 소량의 비철금속용입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 용선로
용선로(큐폴라)는 원통형 노 안을 내화 벽돌로 라이닝하고 바깥은 강판으로 두른 수직형 용해로입니다. 상부 투입구로 지금(地金)·코크스·석회석 같은 용제를 번갈아 장입하고 하부 송풍구로 공기를 불어넣어 코크스를 태운 열로 금속을 녹이므로 주철 용해에 가장 널리 쓰입니다. 연료가 쇳물과 직접 닿아 성분 변화가 생기는 것이 단점입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 주조 # 용해로 # 용선로 # 큐폴라 # 코크스 # 내화벽돌
기계․화학․물리적 방법을 이용하여 오염물질을 제거하거나 다른 물질로 층을 입히는 가공공정의 유형에 해당하지 않는 것은?
① 소결
정답입니다 소결은 분말을 융점 이하로 가열해 결합시키는 분말야금 성형공정입니다.
② 증착
오답입니다 증착은 PVD·CVD로 표면에 얇은 막을 입히는 표면처리입니다.
③ 청정
오답입니다 청정은 세척·산세 등으로 표면의 오염물질을 제거하는 표면처리입니다.
④ 도금
오답입니다 도금은 전기·무전해 방식으로 표면에 금속층을 입히는 표면처리입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 소결
문제에서 말하는 “오염물질을 제거하거나 다른 물질로 층을 입히는 공정”은 표면처리(surface treatment) 계열입니다. 청정은 제거 쪽, 증착과 도금은 피복 쪽에 해당합니다. 반면 소결은 압축 성형한 금속분말을 융점보다 낮은 온도로 가열해 입자끼리 결합시키는 분말야금의 성형 단계이므로 표면처리로 분류하지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 표면처리 # 소결 # 분말야금 # 증착 # 도금 # 청정
레이저빔 가공(laser beam machining)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 재료의 제거는 기화나 용융에 의해 이루어진다.
오답입니다 레이저빔이 국부를 순간 가열해 재료를 녹이거나 증발시켜 제거합니다.
② 금속뿐만 아니라 세라믹, 플라스틱 등도 가공할 수 있다.
오답입니다 열에너지로 제거하므로 도체·부도체를 가리지 않고 가공할 수 있습니다.
③ 에너지 밀도와 출력이 낮아 고진공 장비가 필수적이다.
정답입니다 레이저는 에너지 밀도가 매우 높고 대기 중에서 가공하므로 진공이 필요 없습니다.
④ 광에너지의 반사도가 낮은 재료일수록 공정효율이 높아진다.
오답입니다 반사도가 낮으면 그만큼 빔을 많이 흡수하므로 가공효율이 좋아집니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 에너지 밀도와 출력이 낮아 고진공 장비가 필수적이다.
레이저빔 가공은 좁은 면적에 빔을 모아 에너지 밀도를 극단적으로 높여 재료를 용융·기화시키는 공정입니다. 빔이 대기 중에서도 그대로 전달되므로 진공 챔버가 필요 없고, 이 점이 전자빔 가공과 결정적으로 다릅니다. 전자빔 가공은 전자가 공기 분자와 충돌해 흩어지므로 고진공이 필수입니다. 에너지 밀도와 출력이 낮다는 서술도 사실과 반대입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 특수가공 # 레이저빔가공 # 전자빔가공 # 에너지밀도 # 반사도
금속재료의 소성변형을 이용한 가공법이 아닌 것은?
① 벤딩(bending)
오답입니다 벤딩은 판재를 굽혀 소성변형시키는 대표적인 굽힘가공입니다.
② 스피닝(spinning)
오답입니다 스피닝은 회전하는 판재를 롤러로 눌러 회전체 형상을 만드는 소성가공입니다.
③ 하이드로포밍(hydroforming)
오답입니다 하이드로포밍은 유압으로 관·판재를 다이에 밀착 성형하는 소성가공입니다.
④ 로스트폼공정(lost-form process)
정답입니다 발포 폴리스티렌 모형을 쇳물로 태워 없애는 주조법이라 소성변형과 무관합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 로스트폼공정(lost-form process)
벤딩·스피닝·하이드로포밍은 모두 재료에 항복점을 넘는 힘을 가해 영구변형을 남기는 소성가공입니다. 반면 로스트폼(소실모형)공정은 발포 폴리스티렌으로 만든 모형을 모래에 묻고 쇳물을 부어 모형을 기화시키면서 그 자리를 채우는 주조법입니다. 금속이 액체 상태로 형상을 얻으므로 소성변형을 이용한 가공이 아닙니다. 따라서 ④입니다.
※ ④의 “lost-form process”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “lost-foam process”의 오식입니다.
키워드 # 주조 # 소성가공 # 로스트폼 # 소실모형주조 # 스피닝 # 하이드로포밍
공구와 공작물 사이의 상대적인 운동 중 절삭운동의 형태가 다른 것은?
① 보링(boring)
정답입니다 보링은 공구나 공작물이 회전하면서 절삭하는 회전 절삭운동입니다.
② 평삭(planing)
오답입니다 평삭은 공작물이 직선 왕복하며 바이트가 깎는 직선 절삭운동입니다.
③ 형삭(shaping)
오답입니다 형삭은 공구가 직선 왕복하며 깎는 직선 절삭운동입니다.
④ 브로칭(broaching)
오답입니다 브로칭은 브로치가 한 방향으로 직선 통과하며 깎는 직선 절삭운동입니다.
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정답 ① 보링(boring)
절삭운동은 칩을 실제로 떼어내는 주운동을 뜻하며 회전형과 직선형으로 나뉩니다. 평삭(planing)은 공작물이, 형삭(shaping)은 공구가 직선 왕복하고, 브로칭은 브로치가 직선으로 뽑히면서 깎으므로 셋 다 직선 절삭운동입니다. 보링은 보링바나 공작물이 회전하며 구멍 내면을 넓히는 회전 절삭운동이라 형태가 다릅니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 절삭운동 # 보링 # 평삭 # 형삭 # 브로칭
온도와 관련된 금속재료의 기계적 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 일반적으로 온도가 높아지면 재료의 강도는 낮아지고 연성은 높아진다.
오답입니다 온도가 오르면 원자 이동이 쉬워져 강도는 낮아지고 연성은 커집니다.
② 재결정 온도 이하의 특정 온도 범위에서 응력이 완화되는 회복이 일어난다.
오답입니다 회복(recovery)은 재결정 전 단계로 전위가 재배열되며 잔류응력이 풀립니다.
③ 가공경화된 재료를 가열하면 변형이 없는 결정립으로 치환되어 다시 연화될 수 있다.
오답입니다 재결정은 변형 없는 새 결정립이 생겨 가공경화가 풀리는 현상입니다.
④ 절대온도로 나타냈을 때, 용융점의 2배 정도 되는 온도에서 재결정이 일어난다.
정답입니다 재결정 온도는 절대온도로 용융점의 약 0.3~0.5배이지 2배가 아닙니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 절대온도로 나타냈을 때, 용융점의 2배 정도 되는 온도에서 재결정이 일어난다.
가공경화된 금속을 가열하면 회복 → 재결정 → 결정립성장 순으로 조직이 변합니다. 재결정 온도는 절대온도 기준으로 융점의 대략 0.3~0.5배 구간이며, 순금속일수록 낮고 합금일수록 높습니다. 애초에 용융점의 2배 온도라면 금속이 이미 액체를 넘어 기화하는 영역이므로 재결정을 논할 수 없습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 재결정 # 회복 # 가공경화 # 재결정온도
금속 주조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 반원심 주조에서 소모성 주형이 사용될 수 있다.
오답입니다 반원심 주조는 모래주형 같은 소모성 주형을 쓰는 경우가 많습니다.
② 다이캐스팅으로 제작된 제품은 강도가 높고 결정립 크기가 작다.
오답입니다 금형에 고압으로 급속 충전·급냉하므로 조직이 치밀하고 결정립이 미세합니다.
③ 진원심 주조에서 주물의 외형은 육각형, 팔각형 등의 모양이 될 수 없다.
정답입니다 주형 바깥 모양을 다각형으로 만들면 외형도 육각·팔각이 될 수 있습니다.
④ 셸 주조는 금형, 모래, 열경화성 수지가 사용되고, 주물 표면이 우수하다.
오답입니다 금속 패턴에 규사와 열경화성 수지를 입혀 셸을 만들며 표면이 매끈합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 진원심 주조에서 주물의 외형은 육각형, 팔각형 등의 모양이 될 수 없다.
진원심 주조는 주형을 고속 회전시켜 원심력으로 쇳물을 바깥벽에 밀착시키는 방법이라, 코어 없이도 중공이 생기고 그 내면은 언제나 원통형이 됩니다. 그러나 외형은 주형 바깥 형상을 따라가므로 주형을 육각·팔각으로 만들면 그런 외형도 얼마든지 얻을 수 있습니다. 원형으로 제한되는 것은 내면이지 외형이 아닙니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 주조 # 원심주조 # 진원심주조 # 다이캐스팅 # 셸주조
주조결함에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 미스런(misrun)은 주물이 주형 공동을 완전히 채우기 전에 응고된 것이다.
오답입니다 미스런은 쇳물이 주형을 다 채우기 전에 굳어 형상이 모자란 결함입니다.
② 개재물(inclusion)은 모래, 슬래그 등의 불순물이 쇳물 속에 말려 들어가 남은 것이다.
오답입니다 개재물은 모래·슬래그 등이 쇳물에 말려 들어가 굳은 비금속 불순물입니다.
③ 샌드블로우(sand blow)는 주물 표면 또는 바로 아래에 작은 기공이 많이 생긴 것이다.
정답입니다 작은 기공이 다수 생기는 것은 핀홀이며, 샌드블로우는 크고 둥근 공동입니다.
④ 수축공동(shrinkage cavity)은 용탕의 응고수축으로 인해 주물 표면이 움푹 파이거나 내부에 빈 공간이 생긴 것이다.
오답입니다 수축공동은 응고수축을 보충받지 못해 생기는 표면 함몰이나 내부 공동입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 샌드블로우(sand blow)는 주물 표면 또는 바로 아래에 작은 기공이 많이 생긴 것이다.
주형이나 코어에서 발생한 가스가 빠져나가지 못해 생기는 기공성 결함은 크기에 따라 이름이 다릅니다. 샌드블로우(blow)는 풍선처럼 크고 둥근 하나의 공동이 주물 상부에 생기는 결함이고, 표면이나 표면 바로 아래에 작은 기공이 무수히 흩어져 나타나는 것은 핀홀(pinhole)입니다. 따라서 ③은 핀홀의 설명을 샌드블로우에 붙인 것입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 주조 # 주조결함 # 샌드블로우 # 핀홀 # 미스런 # 수축공동
평판 압연공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 소재의 속도는 압연 입구에서보다 출구에서 더 빠르다.
오답입니다 체적유량이 일정하므로 두께가 줄어든 출구에서 속도가 더 빠릅니다.
② 중립점은 소재의 속도와 롤의 속도가 같아지는 지점이다.
오답입니다 중립점(무마찰점)에서 소재와 롤의 원주속도가 같아집니다.
③ 압연 가능한 최대 압하량은 마찰력과 롤의 반지름이 작을수록 커진다.
정답입니다 = μ²R이므로 마찰계수와 롤 반지름이 클수록 커집니다.
④ 압연 후 소재의 폭 증가량은 롤의 지름, 압하량 등에 따라 달라진다.
오답입니다 폭퍼짐은 롤 지름, 압하량, 폭·두께비, 마찰 등에 따라 달라집니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 압연 가능한 최대 압하량은 마찰력과 롤의 반지름이 작을수록 커진다.
소재가 롤에 물려 들어가려면 입구에서 마찰력의 수평성분이 롤의 밀어내는 힘보다 커야 합니다. 이 조건을 정리하면 최대 압하량은 = μ²R 로, 마찰계수 μ와 롤 반지름 R이 클수록 커집니다. 그래서 압연에서는 롤 표면을 거칠게 하거나 지름이 큰 롤을 써서 물림성을 확보합니다. 작을수록 커진다는 ③은 관계가 정반대입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 압연 # 압하량 # 중립점 # 마찰계수 # 폭퍼짐
성형가공 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 이어링(earing)은 딥드로잉 공정에서 원통형 컵의 벽 두께를 균일하게 성형하는 것이다.
정답입니다 벽 두께를 균일하게 다듬는 것은 아이어닝이고, 이어링은 귀 모양 결함입니다.
② 정수압압출은 컨테이너 내부에 유체를 채운 후 유체에 압력을 가해 공작물이 다이를 통하여 압출되는 것이다.
오답입니다 정수압압출은 유체 압력으로 빌릿을 밀어내 컨테이너 마찰이 거의 없습니다.
③ 스웨이징(swaging)은 회전하는 해머가 반경 방향으로 타격하여 봉이나 관의 직경을 줄이거나 테이퍼진 단면을 만드는 것이다.
오답입니다 스웨이징은 회전 해머의 반경방향 타격으로 봉·관의 지름을 줄이는 단조입니다.
④ 펀칭(punching)은 구멍을 뚫고 남아 있는 부분이 제품이 되고, 블랭킹(blanking)은 판재에서 필요한 형상의 제품을 잘라내는 것이다.
오답입니다 펀칭은 뚫고 남은 판이, 블랭킹은 떨어져 나온 조각이 제품이 됩니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 이어링(earing)은 딥드로잉 공정에서 원통형 컵의 벽 두께를 균일하게 성형하는 것이다.
이어링(earing)은 판재의 압연 이방성 때문에 딥드로잉한 컵 가장자리가 파도치듯 귀 모양으로 솟는 결함이며, 귀를 잘라내는 트리밍 공정이 뒤따릅니다. 컵 벽을 펀치와 다이 틈보다 얇게 눌러 두께를 고르게 하고 높이를 늘리는 공정은 아이어닝(ironing)입니다. ①은 두 용어를 뒤바꾼 설명입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 딥드로잉 # 이어링 # 아이어닝 # 정수압압출 # 블랭킹
선반의 주축(main spindle)을 중공축으로 하는 이유로 옳지 않은 것은?
① 긴 공작물의 가공을 편리하게 하기 위하여
오답입니다 긴 봉재를 주축 구멍으로 관통시켜 물릴 수 있어 가공이 편해집니다.
② 센터의 장착 및 탈착을 용이하게 하기 위하여
오답입니다 구멍 앞쪽 모스 테이퍼에 센터를 끼우고 빼기가 쉬워집니다.
③ 중량을 줄여 베어링에 걸리는 하중을 낮추기 위하여
오답입니다 속을 비우면 무게가 줄어 베어링 하중과 관성이 작아집니다.
④ 콜릿 척(collet chuck)을 영구적으로 압입하기 위하여
정답입니다 콜릿 척은 작업에 따라 끼웠다 빼는 부속이지 영구 압입하는 것이 아닙니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 콜릿 척(collet chuck)을 영구적으로 압입하기 위하여
선반 주축을 중공으로 만드는 이유는 긴 봉재를 주축을 통과시켜 물리기 위해서, 주축 선단의 테이퍼 구멍에 센터나 콜릿을 착탈하기 위해서, 그리고 중량과 관성모멘트를 줄여 베어링 부담과 진동을 낮추기 위해서입니다. 콜릿 척은 공작물 지름에 맞춰 교환해 쓰는 부속이므로 영구 압입한다는 ④는 목적이 될 수 없습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 공작기계 # 선반 # 주축 # 중공축 # 콜릿척 # 센터
절삭가공에서 구성인선(built-up edge)을 줄이기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?
① 절삭속도를 높인다.
오답입니다 임계속도 이상으로 올리면 온도가 높아져 구성인선이 생기지 않습니다.
② 절삭유 사용을 피한다.
정답입니다 절삭유는 마찰과 응착을 줄여 구성인선을 억제하므로 오히려 써야 합니다.
③ 절삭깊이를 작게 한다.
오답입니다 절삭깊이를 줄이면 절삭력과 압력이 낮아져 응착이 덜 일어납니다.
④ 공구 경사각을 크게 한다.
오답입니다 경사각을 키우면 전단각이 커지고 칩과 공구면의 압력이 낮아집니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 절삭유 사용을 피한다.
구성인선은 칩의 일부가 높은 압력과 마찰로 공구 경사면에 눌어붙어 날 끝처럼 자라는 현상입니다. 따라서 절삭속도를 올리고, 절삭깊이를 줄이며, 경사각을 크게 하고, 윤활성이 좋은 절삭유를 충분히 공급해 칩과 공구 사이의 마찰·응착을 줄이는 것이 대책입니다. 절삭유를 쓰지 않으면 마찰과 응착이 심해져 구성인선이 더 커집니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 구성인선 # 절삭속도 # 경사각 # 절삭유
다음 설명에 해당하는 연마공정은?
○ 연마입자를 결합한 숫돌 대신에 작은 연마입자들이 섞여 있는 용액을 사용한다. |
① 호닝(honing)
오답입니다 호닝은 혼에 붙인 각봉 숫돌을 회전·왕복시켜 구멍 내면을 다듬습니다.
② 래핑(lapping)
정답입니다 주철 랩과 랩제(연마입자 용액)로 블록게이지·렌즈를 다듬는 공정입니다.
③ 폴리싱(polishing)
오답입니다 폴리싱은 천·가죽 버프에 미세입자를 묻혀 광택을 내는 공정입니다.
④ 슈퍼피니싱(superfinishing)
오답입니다 슈퍼피니싱은 미세 숫돌을 가볍게 누르고 진동시켜 표면을 다듬습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 래핑(lapping)
래핑은 결합제로 굳힌 숫돌 대신 미세 연마입자를 액체에 섞은 랩제를 쓰고, 주철·구리처럼 공작물보다 무른 재료로 만든 랩(lap)을 공작물 형상에 맞춰 가압·이동시키는 정밀 다듬질입니다. 입자가 두 면 사이에서 굴러 미소량을 깎아내므로 블록게이지, 광학렌즈, 게이지 면처럼 평면도와 표면거칠기가 극도로 요구되는 부품에 씁니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 연삭가공 # 래핑 # 랩제 # 블록게이지 # 정밀다듬질
산업용 로봇을 구성하는 기본 요소가 아닌 것은?
① 매니퓰레이터(manipulator)
오답입니다 매니퓰레이터는 관절과 링크로 이루어진 로봇의 팔 구조입니다.
② 엔드 이펙터(end effector)
오답입니다 엔드 이펙터는 손목 끝에 붙는 그리퍼·공구로 실제 작업을 수행합니다.
③ 부품 공급기(part feeder)
정답입니다 부품 공급기는 로봇에 소재를 대주는 주변 반송장치이지 로봇의 일부가 아닙니다.
④ 제어 시스템(control system)
오답입니다 제어 시스템은 프로그램에 따라 구동부를 지령·피드백 제어합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 부품 공급기(part feeder)
산업용 로봇은 팔 역할의 매니퓰레이터, 손 역할의 엔드 이펙터, 동력을 내는 구동장치, 그리고 이를 지령하는 제어 시스템과 센서로 구성됩니다. 부품 공급기는 진동 피더나 컨베이어처럼 로봇 작업셀에 소재를 공급하는 주변장치이며, 로봇 본체를 이루는 기본 요소로 분류하지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 자동화 # 산업용로봇 # 매니퓰레이터 # 엔드이펙터 # 제어시스템
다음 특성을 모두 갖는 숫돌 입자의 재질은?
○ 고온에서 철이나 니켈에 높은 화학적 안정성이 있다. |
① 탄화규소(SiC)
오답입니다 탄화규소는 경도는 높지만 철과 반응하여 주철·비철·비금속용으로 씁니다.
② 알루미나(Al2O3)
오답입니다 알루미나는 인성이 좋아 일반강 연삭에 쓰이지만 경도가 CBN보다 낮습니다.
③ 다이아몬드(diamond)
오답입니다 다이아몬드는 가장 단단하나 고온에서 철에 탄소가 확산되어 철강에 부적합합니다.
④ 입방정질화붕소(CBN)
정답입니다 경도는 다이아몬드 다음이면서 철·니켈에 화학적으로 안정한 초지립입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 입방정질화붕소(CBN)
초지립은 다이아몬드와 CBN 두 가지인데, 다이아몬드는 탄소이므로 고온에서 철·니켈·코발트에 탄소가 녹아들어 급격히 마모되어 철계 금속 연삭에는 쓸 수 없습니다. CBN은 다이아몬드 다음가는 경도를 가지면서 철족 금속과 반응하지 않아 열처리강, 공구강, 내열합금 연삭에 적합하고, 값은 비싸지만 마모가 적어 치수 정밀도를 오래 유지합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 숫돌입자 # CBN # 다이아몬드 # 알루미나 # 탄화규소
공구와 공작물 사이에서 공구의 구성원자가 공작물로 이행하여 발생하고, 공구의 물성을 약화시키는 공구마모는?
① 노치마모(notch wear)
오답입니다 노치마모는 절삭깊이 경계선에서 산화·가공경화층 때문에 홈이 파이는 마모입니다.
② 응착마모(adhesion wear)
오답입니다 응착마모는 접촉면이 눌어붙었다가 떨어지며 공구 입자가 뜯겨 나가는 마모입니다.
③ 확산마모(diffusion wear)
정답입니다 고온에서 공구 성분 원자가 칩·공작물 쪽으로 확산해 공구가 약해집니다.
④ 연마마모(abrasion wear)
오답입니다 연마마모는 경한 입자가 공구면을 긁어 깎아내는 기계적 마모입니다.
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정답 ③ 확산마모(diffusion wear)
확산마모는 절삭점의 높은 온도에서 공구를 이루는 원자(예: 초경합금의 탄소·텅스텐·코발트)가 농도차를 따라 칩이나 공작물 쪽으로 옮겨가면서 일어나는 마모입니다. 기계적으로 뜯기는 것이 아니라 조성 자체가 바뀌므로 공구 표면층의 경도와 강도가 떨어지고, 고속절삭에서 크레이터 마모의 주된 원인이 됩니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 공구마모 # 확산마모 # 응착마모 # 크레이터마모
절삭가공에서 생긴 가공 흔적이 남아 있는 구멍에 다소 큰 볼을 압입하여 표면 정밀도를 높여 경면(mirror surface)과 같이 만드는 가공법은?
① 버핑(buffing)
오답입니다 버핑은 천 버프에 연마제를 발라 광택을 내는 표면 다듬질입니다.
② 버니싱(burnishing)
정답입니다 구멍보다 큰 볼을 강제로 밀어 넣어 내면을 소성변형시켜 매끈하게 만듭니다.
③ 숏 피닝(shot-peening)
오답입니다 숏 피닝은 강구를 고속으로 때려 압축잔류응력을 주어 피로강도를 높입니다.
④ 배럴 가공(barrel finishing)
오답입니다 배럴 가공은 회전통에 공작물과 연마재를 넣고 굴려 버를 제거합니다.
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정답 ② 버니싱(burnishing)
버니싱은 드릴이나 리머 가공으로 생긴 구멍보다 약간 큰 초경 볼이나 롤러를 압입해 통과시키는 가공법입니다. 칩을 깎아내는 것이 아니라 표면의 미세한 요철을 눌러 소성변형시키므로 표면거칠기가 좋아져 경면에 가까워지고, 동시에 표면이 가공경화되고 압축잔류응력이 남아 내마모성도 향상됩니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 표면처리 # 버니싱 # 소성변형 # 경면가공 # 가공경화
센터리스 연삭기(centerless grinding machine)를 사용하여 작업할 수 있는 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 나사 연삭 |
① ㄱ, ㄴ
오답입니다 내면 연삭(ㄷ)도 센터리스 내면연삭기로 가능하므로 빠뜨릴 수 없습니다.
② ㄱ, ㄷ
오답입니다 단이 있는 봉(ㄴ)도 인피드 방식으로 연삭할 수 있습니다.
③ ㄴ, ㄷ
오답입니다 나사 연삭(ㄱ)도 전용 조정숫돌을 쓴 센터리스 방식으로 가능합니다.
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답입니다 통과이송·인피드·엔드피드 방식을 조합하면 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 가능합니다.
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정답 ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ
센터리스 연삭은 센터나 척으로 물리지 않고 연삭숫돌·조정숫돌·받침날 사이에 공작물을 놓고 깎는 방식입니다. 지름이 일정한 봉은 통과이송(through-feed)으로 연속 연삭하고, 단이 있거나 테이퍼진 공작물은 축방향 이송 없이 숫돌을 반경방향으로 넣는 인피드(플런지) 방식으로 연삭합니다. 나사 연삭용 센터리스 연삭기와 센터리스 내면연삭기도 실제로 쓰이므로 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 가능합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 센터리스연삭 # 통과이송 # 인피드 # 조정숫돌 # 내면연삭
유연생산시스템(FMS)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 제품 변경에 필요한 소요시간이 짧다.
오답입니다 NC 프로그램과 공구 교환으로 대응하므로 기종 전환이 빠릅니다.
② 일반적으로 매우 낮거나 매우 높은 생산속도에 적합하다.
정답입니다 FMS는 중간 생산량·중간 품종 영역에 적합하며 극단적인 생산속도에는 불리합니다.
③ 작업장은 자동화된 이송장치를 가진 다수의 생산 셀로 구성된다.
오답입니다 가공 셀들이 AGV·컨베이어 같은 자동 반송장치로 연결됩니다.
④ 자재관리시스템과 중앙제어 컴퓨터에 의한 제어시스템을 포함한다.
오답입니다 자재관리시스템과 중앙 컴퓨터가 일정과 물류를 통합 제어합니다.
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정답 ② 일반적으로 매우 낮거나 매우 높은 생산속도에 적합하다.
FMS는 NC 공작기계로 이루어진 여러 가공 셀을 자동 반송장치와 중앙 컴퓨터로 묶어 다품종 중소량 생산을 유연하게 처리하는 시스템입니다. 생산량이 아주 적으면 설비 투자비를 회수하기 어려워 범용기가 낫고, 아주 많으면 전용 자동화 라인이 유리하므로 FMS의 경제적 영역은 중간 생산량·중간 품종 구간입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 자동화 # FMS # 유연생산시스템 # 생산셀 # 다품종소량생산
수치제어(NC)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 적응제어(adaptive control)는 품질의 최적화를 위해 작업조건을 적절하게 유지한다.
오답입니다 적응제어는 절삭력·온도를 감지해 이송·속도를 실시간으로 조정합니다.
② 연속경로제어는 다수의 축을 동시 제어하여 공작물에 대한 공구 경로를 결정한다.
오답입니다 연속경로제어(윤곽제어)는 2축 이상을 동시 제어해 곡선 경로를 만듭니다.
③ 공작물에 대한 공구의 이동 경로 계산에는 직선보간과 원호보간의 2가지 방법만 적용된다.
정답입니다 헬리컬·포물선·나선·스플라인 보간 등 다양한 보간 기능이 존재합니다.
④ 점간제어는 공작물이나 공구의 이동 경로에 대한 고려 없이 프로그램된 위치로 이동한다.
오답입니다 점간(위치)제어는 경로와 무관하게 목표점 도달만 보장하며 드릴링에 씁니다.
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정답 ③ 공작물에 대한 공구의 이동 경로 계산에는 직선보간과 원호보간의 2가지 방법만 적용된다.
NC의 보간(interpolation)은 지령된 두 점 사이를 제어장치가 미소 직선으로 나누어 각 축에 분배하는 기능입니다. 가장 기본이 직선보간(G01)과 원호보간(G02·G03)이지만, 실제 CNC에는 헬리컬 보간, 나선 보간, 포물선·스플라인 보간, 극좌표 보간 등이 함께 갖추어져 있습니다. 두 가지만 적용된다는 ③은 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # CNC # 수치제어 # 보간 # 적응제어 # 연속경로제어 # 점간제어
용접 전압은 25 V, 용접 전류는 100 A, 용접 비드의 단면적은 20 mm2인 아크 용접 공정이 있다. 용접재료의 용융을 위한 비에너지가 2.5 J/mm3일 때, 용접 속도[mm/s]는? (단, 용접 효율은 80 %이다)
① 20
오답입니다 비에너지를 5 J/mm³로 잡거나 효율을 40 %로 보면 나오는 값입니다.
② 30
오답입니다 용접 효율을 60 %로 잘못 보아 1,500 ÷ 50으로 계산하면 나오는 값입니다.
③ 40
정답입니다 v = ηEI/(u·A) = 0.8×2,500/(2.5×20) = 40 mm/s입니다.
④ 50
오답입니다 용접 효율 80 %를 빠뜨리고 2,500 W를 그대로 쓰면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 40
아크의 총 발생동력은 P = EI = 25 V × 100 A = 2,500 W이고, 효율 80 %를 곱하면 실제 용융에 쓰이는 동력은 0.8 × 2,500 = 2,000 W = 2,000 J/s입니다. 비에너지가 2.5 J/mm³이므로 단위시간당 녹는 체적은 2,000 ÷ 2.5 = 800 mm³/s이고, 비드 단면적이 20 mm²이므로 용접속도는 800 ÷ 20 = 40 mm/s입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 용접 # 아크용접 # 용접입열 # 비에너지 # 용접속도
다음 3가지 공정을 이용하여 소재를 볼트로 성형가공할 때, 작업 순서를 바르게 나열한 것은?
(가) 나사전조 |
① (나) → (가) → (다)
오답입니다 나사전조를 먼저 하면 이어지는 헤딩에서 나사산이 뭉개집니다.
② (나) → (다) → (가)
정답입니다 압출로 축부를 가늘게 뽑고, 남은 굵은 끝을 헤딩해 머리를 만든 뒤 전조합니다.
③ (다) → (가) → (나)
오답입니다 헤딩 후 전조를 하고 다시 압출하면 완성된 나사부가 손상됩니다.
④ (다) → (나) → (가)
오답입니다 머리를 먼저 만들면 굵은 머리 때문에 다이를 통과시키는 압출이 불가능합니다.
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정답 ② (나) → (다) → (가)
볼트의 냉간 성형은 절단한 선재를 먼저 냉간압출(전방압출)해 나사가 될 축부의 지름을 규격까지 줄이는 것으로 시작합니다. 이때 다이에 들어가지 않고 남은 굵은 부분을 냉간헤딩(업세팅)으로 눌러 머리를 만들고 육각으로 트리밍합니다. 마지막으로 나사전조 다이 사이에 굴려 나사산을 소성변형으로 만들어내면 완성됩니다. 나사전조를 먼저 하면 뒤 공정에서 나사산이 손상되므로 반드시 맨 끝에 옵니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 냉간압출 # 냉간헤딩 # 나사전조 # 볼트제조
절삭공정 중 직교절삭에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 배분력은 전단력에 수직 방향이다.
정답입니다 배분력은 주분력에 수직이며, 전단력에 수직인 것은 전단면의 수직력입니다.
② 칩두께와 절삭깊이를 이용하여 절삭비를 계산할 수 있다.
오답입니다 절삭비 r = / 로 절삭깊이와 칩두께의 비로 정의됩니다.
③ 경사각이 작아지고 마찰각이 커질수록 전단각이 작아진다.
오답입니다 φ = 45° + α/2 − β/2이므로 α가 작고 β가 클수록 전단각이 작아집니다.
④ 절삭속도, 전단각 및 경사각을 이용하여 칩속도를 계산할 수 있다.
오답입니다 = V·sinφ / cos(φ − α) 로 칩속도를 구할 수 있습니다.
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정답 ① 배분력은 전단력에 수직 방향이다.
직교절삭의 힘을 머천트 원선도로 나타내면 합력 R을 세 쌍으로 분해합니다. 절삭방향의 주분력과 그에 수직한 배분력(추력분력), 전단면 방향의 전단력과 그에 수직한 수직력, 공구 경사면 방향의 마찰력과 그에 수직한 수직력입니다. 즉 배분력과 수직 관계인 것은 주분력이지 전단력이 아니며, 전단력에 수직인 성분은 전단면의 수직력입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 직교절삭 # 머천트원선도 # 전단각 # 절삭비 # 배분력
주축(커터)의 회전수는 1,000 rpm이고 테이블의 이송속도는 200 mm/min인 평밀링(peripheral milling) 가공이 있다. 커터의 직경이 20 mm이고 커터의 날수가 4개일 때, 커터의 날 1개당 이송량[mm/tooth]은? (단, ＝ 3이다)
① 0.015
오답입니다 절삭속도 V = πDN/1,000 = 60 m/min을 이송속도 자리에 넣어 60 / (1,000 × 4)로 계산하면 나오는 값입니다.
② 0.05
정답입니다 = f / (N·z) = 200 / (1,000 × 4) = 0.05 mm/tooth입니다.
③ 1.25
오답입니다 이송속도와 회전수를 뒤바꿔 1,000 / (200 × 4)로 계산하면 나오는 값입니다.
④ 5
오답입니다 이송속도와 회전수를 뒤바꾸고 날수까지 빠뜨려 1,000 ÷ 200으로 계산하면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 0.05
밀링의 테이블 이송속도는 f = × z × N 으로 표현되며, 여기서 는 날 1개당 이송량, z는 날수, N은 커터 회전수입니다. 식을 정리하면 = f / (z·N) = 200 / (4 × 1,000) = 0.05 mm/tooth입니다. 커터 지름 20 mm와 π = 3은 절삭속도를 구할 때 쓰는 값으로 이 계산에는 필요하지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 이송속도 # 날당이송량 # 평밀링
기계가공에서 사용하는 절삭유에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 저속절삭에서는 냉각성이 큰 것, 고속절삭에서는 윤활성이 큰 것이 더 효과적이다.
정답입니다 저속에서는 윤활성, 고속에서는 냉각성이 중요하므로 설명이 뒤바뀌었습니다.
② 공구와 칩의 마찰을 감소시켜 발열에 의한 공구마모가 줄고, 공구수명이 향상된다.
오답입니다 유막이 마찰을 줄여 발열과 공구마모가 감소하고 공구수명이 길어집니다.
③ 공구와 공작물을 냉각하여 절삭점의 온도를 저하시켜 열팽창에 의해 가공 정밀도가 감소하는 것을 방지한다.
오답입니다 절삭점을 식혀 공작물과 공구의 열변형을 막아 치수 정밀도를 지킵니다.
④ 절삭 구역 내의 절삭칩을 씻어내므로 공구와 공작물 표면 사이에 칩이 끼어 절삭면이 손상되는 것을 막는다.
오답입니다 칩을 씻어내 칩이 끼여 가공면이 긁히는 것을 막아 줍니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 저속절삭에서는 냉각성이 큰 것, 고속절삭에서는 윤활성이 큰 것이 더 효과적이다.
절삭유의 기능은 크게 윤활작용과 냉각작용입니다. 저속절삭에서는 발열은 적은 대신 공구와 칩이 눌어붙어 구성인선이 생기기 쉬우므로 윤활성이 큰 불수용성 절삭유가 유리하고, 고속절삭에서는 발열량이 급격히 커지므로 냉각성이 큰 수용성 절삭유가 유리합니다. ①은 이 관계를 반대로 서술했습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 절삭유 # 윤활작용 # 냉각작용 # 공구수명
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