2004년도 기술고시 1차 - 기계공작법 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
24354 / 21315 / 35213 / 12251
41331 / 21333 / 21325 / 21533
<해설>
문 1. 다음 공정 중 유리지립(遊離砥粒)을 사용하지 않는 것은?
① lapping
② creep-feed grinding
③ magnetic float machining
④ liquid honing
⑤ abrasive-flow machining
답 : ②
크리프피드연삭(creep-feed grinding)은 연삭숫돌을 이용한다.
① 래핑(lapping)은 공작물과 랩(lap) 사이에 연삭입자(=유리지립)을 포함한 윤활유를 넣어 상대운동을 통해 다듬질한다.
③ 자기부상가공(magnetic float machining)은 연마입자와 미세한 자철분말을 섞은 용액을 채운 후 세라믹구(공작물)와 함께 공구와 자석이 접촉된 판 위에 넣고 구동축으로 가압하여 다듬질한다.
④ 액체호닝(liquid honing)은 연마제를 가공액과 혼합한 후, 압축공기를 통해 분사시켜 다듬질한다.
⑤ 연마제유동가공(abrasive-flow machining)은 연삭입자와 점성재료를 혼합하여 구멍, 통로 등의 형상에 유동시켜 다듬질한다.
※연삭숫돌을 이용한 가공 - 연삭, 호닝, 슈퍼피니싱, 폴리싱
입자를 이용한 가공 - 액체호닝, 래핑, 버핑, 초음파가공, 배럴링(텀블링)
문 2. NC 공작기계를 이용한 가공에서 적응제어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 가공환경의 변화에 맞춰 최적의 절삭조건에서 가공이 이루어질 수 있도록 작동 조건을 변화시킨다
② 가공을 지속적으로 모니터링하며 필요시마다 제어기에 후속 수정을 한다
③ ACC(adaptive control constraint)시스템과 ACO(adaptive control optimization) 시스템이 사용되고 있다
④ ACC시스템이 ACO시스템보다 실제적용이 어렵다
⑤ 절삭가공 외에도 연삭, 판금성형, 조립 및 용접작업 등에 이용되고 있다
답 : ④
ACC시스템이 ACO시스템보다 실제적용이 용이하다.
적응제어 : 작업변수를 특정 공정의 동적 변화나 교란 등 작업환경에 적응시키는 공정을 말한다. 생산속도, 품질을 최적화하고 비용을 최소화하며 가공을 모니터링하여 제어기에 후속 수정을 가한다.
ACC(adaptive control constraint) : 적응제어구속. 공정변수에 구속조건을 가한다. 대부분 적응제어 시스템이 ACC에 기초한다.
ACO(adaptive control optimization) : 적응제어최적화. NC공작기계에 의한 작업을 최적화하며 ACC보다 비교적 복잡하다.
문 3. 수평밀링에서 분할대를 사용하는 경우가 아닌 것은?
① 평기어 치형 가공
② 헬리컬기어 치형 가공
③ 더브테일(dove tail)형상 가공
④ 스프라인 축의 스프라인 가공
⑤ 밀링커터 날 가공
답 : ③
분할대는 여러 회전대칭(기어, 스플라인, 밀링커터)의 형상을 가공하기 위해 사용한다. 더브테일은 셰이퍼(평삭가공)로 가공 가능하다.
문 4. 절삭가공에서 칩브레이커(chip breaker)를 사용하는 가장 중요한 목적은?
① 칩브레이커는 상면경사각을 감소시킨다
② 칩브레이커는 전단각(shear angle)을 감소시킨다
③ 연강(mild steel)절삭에 칩브레이커를 사용할 경우 경면절삭의 효과를 얻는다
④ 칩브레이커는 피복 초경절삭공구에만 적용한다
⑤ 연속형 칩을 짧게 절단시킴으로써 칩처리를 용이하게 한다
답 : ⑤
칩브레이커의 목적은 연속형 칩을 짧게 절단시켜 칩배출을 용이하게 하는 것이다.
※칩브레이커는 칩의 반경을 감소시키고 곡률을 증가시킨다.
문 5. Taylor의 공구 수명식은 절삭속도를 V [m/min], 공구수명을 t [min]라 할 때, V․tn ＝ C로 주어진다. 이에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 절삭속도에 대한 공구수명을 대수좌표에 그리면, 지수 n 값을 그래프에서 구할 수 있다
② 공작물과 공구재료는 n 값에 영향을 미친다
③ 절삭조건은 n 값에 영향을 미친다
④ 세라믹의 n 값은 고속도강의 n 값보다 작다
⑤ C 는 t ＝ 1 min일 때의 V 값을 나타낸다
답 : ④
세라믹의 n값은 고속도강의 n값보다 크다.
테일러의 공구수명식에서 n값의 순서 : 세라믹공구>초경합금>고속도강
문 6. 철금속이 상온에서 소성변형을 받았을 때, 재료특성의 일반적인 변화 중 잘못된 것은?
① 영구변형이 남는다
② 재료의 연성이 증가한다
③ 가공경화 현상이 나타난다
④ 항복응력이 변한다
⑤ 탄성계수는 거의 변하지 않는다
답 : ②
소성변형 시 전위밀도의 증가로 강도와 경도가 커지고 연성이 감소한다.
⑤ 소성변형을 받았을 때 영구변형이 일어난 후 외력을 제거하면, 그 지점에서 거의 동일한 탄성계수를 가지고 탄성변형이 일어난다.
문 7. 주물은 냉각되는 동안 수축하게 된다. 다음의 세 가지 금속 중 응고수축률이 큰 것부터 순서대로 정리한 것은? (탄소강, 회주철, 알루미늄)
① 알루미늄 ＞ 탄소강 ＞ 회주철
② 알루미늄 ＞ 회주철 ＞ 탄소강
③ 탄소강 ＞ 알루미늄 ＞ 회주철
④ 회주철 ＞ 알루미늄 ＞ 탄소강
⑤ 회주철 ＞ 탄소강 ＞ 알루미늄
답 : ①
응고수축률 순서 : 주강, 알루미늄 > 청동, 황동 > 탄소강 > 주철
문 8. 마르텐사이트(Martensite) 조직인 탄소강을 소르바이트(Sorbite)조직으로 변화시키는 작업은?
① Quenching
② Normalizing
③ Tempering
④ Precipitation hardening
⑤ Annealing
답 : ③
템퍼링(tempering, 뜨임)에 대한 설명이다.
① 담금질(quenching)- 고경도의 마텐자이트를 얻기 위한 열처리
② 불림(normalizing) - 조직 미세화를 위한 열처리
③ 뜨임(tempering) - 고인성의 소르바이트를 얻기 위한 열처리
④ 석출경화(precipitation hardening) - 과포화 상태의 고체에서 다른 상의 고체가 석출되어 나올 때 재료의 강도가 높아지는 것
⑤ 풀림(annealing) - 내부응력제거 및 기계적성질 향상, 흑연 구상화를 위한 열처리
문 9. 유리를 결합제로 사용하는 숫돌로서 다공질성이며 충격에 대한 저항성이 떨어지는 것은?
① 비트리파이드 숫돌
② 레지노이드 숫돌
③ 러버 숫돌
④ 메탈본드 숫돌
⑤ 셸락 숫돌
답 : ①
비트리파이드 숫돌에 대한 설명이다.
문 10. 다인공구(multiple edge tool)를 주로 사용하는 공작기계는?
① 보통선반
② 셰이퍼
③ 플레이너
④ 슬로터
⑤ 밀링머신
답 : ⑤
밀링머신은 다인공구를 사용한다.
단인공구 - 선삭, 평삭(셰이퍼, 플레이너, 슬로터), 형삭
다인공구 - 밀링, 드릴링, 브로칭
문 11. 기어의 치형을 범용 밀링머신으로 가공할 때 주로 사용되는 cutter는?
① plain cutter
② 측면 cutter
③ 총형 cutter
④ face cutter
⑤ end mill
답 : ③
기어의 치형을 가공할 때에는 기어치형과 동일한 윤곽을 가진 총형커터(formed cutter)를 이용한다.
① 플레인커터(plain cutter) : 일반적인 밀링커터. 원통 외주면에만 절삭날이 존재
② 측면커터(side cutter) : 측면방향에 절삭날이 있고 좁은 홈, 단면 가공
④ 정면커터(face cutter) : 주로 수직밀링(커터의 회전축이 가공면과 수직), 넓은 평면가공
⑤ 엔드밀(end mill) : 밑면과 옆면이 모두 절삭날로 되어 있으며 외부홈부와 좁은평면을 가공
문 12. 비연삭에너지(specific grinding energy)를 바르게 나타낸 것은?
답 : ⑤
비연삭에너지=(연삭동력/단위시간당 연삭된 체적) 또는 (주분력/절삭면적)
문 13. 절삭공구의 재료가 갖추어야 할 특성과 거리가 가장 먼 것은?
① 높은 고온경도
② 높은 최대인장강도
③ 높은 내마멸성
④ 공작물 재료에 대한 화학적 안정성
⑤ 높은 파괴인성
답 : ②
절삭공구는 인장강도와는 관련이 없다.
문 14. 자유단조 작업에서는 배부름현상(barreling)을 관찰할 수 있다. 다음 중 이 현상을 줄이기 위한 조치로서 거리가 가장 먼 것은?
① 강도가 높은 평금형 사용
② 초음파로 압축판을 진동시킴
③ 열간가공시 평금형을 가열
④ 평금형과 소재의 접촉면에 윤활제 사용
⑤ 평금형과 소재의 접촉면에 열차폐물 사용
답 : ①
배럴링(barreling)과 금형의 강도는 관련 없다.
배럴링(barreling, 배부름현상)의 원인 : 평금형과 소재의 접촉면 간 마찰 및 온도차
배럴링의 방지법 : 접촉면에 윤활제 또는 열차폐물 사용, 판금형을 가열, 압축판을 초음파진동
문 15. 소실모형주조의 특징이 아닌 것은?
① 코어가 필요 없음
② 폴리스티렌 모형의 무게가 가벼움
③ 사형주조에 비해 용탕의 유동성이 우수함
④ 분리선이 없음
⑤ 주물의 마무리가 용이함
답 : ③
용탕 유동성의 우수성은 소실모형주조의 특성에 해당하지 않는다.
소실모형주조는 로스트폼주조 또는 풀몰드주조라고도 하며 풀리스티렌 소재의 모형을 사용하고 용탕을 주입함과 동시에 모형을 용융시켜 주조한다. 분리선, 코어, 라이저가 없다. 주형상자비용이 낮고 금형제작비용이 높다. 주물의 마무리작업이 최소화되고 경제성이 있으며 자동화가 가능하다.
문 16. 미지의 금속재료에 대한 공학적 응력－변형률 곡선이 있다. 이 곡선이 보여주는 재료특성으로 옳지 않은 것은?
① 가공경화지수
② 인장강도
③ 항복강도
④ 탄성에너지율
⑤ 탄성계수
답 : ①
공학적 응력-변형률 곡선에서는 가공경화지수를 알 수 없다. 진응력-진변형률 곡선에서 알 수 있다.
② 강도의 최대점을 통해 인장강도를 알 수 있다.
③ 하항복점의 강도를 통해 항복강도를 알 수 있다.
④ 탄성영역에서 그래프 밑부분의 면적을 통해 탄성에너지율을 알 수 있다.
⑤ 탄성영역에서의 기울기를 통해 탄성계수를 알 수 있다.
문 17. 레이저빔 가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 공작물의 비열이 작을수록 쉽게 가공할 수 있다
② 공작물의 열전도도가 클수록 쉽게 가공할 수 있다
③ 공작물 표면의 반사도가 작을수록 쉽게 가공할 수 있다
④ 고밀도 에너지를 이용하여 공작물의 일부를 녹이고 증발시키는 가공법이다
⑤ 각종 금속재료 및 비금속재료에 적용할 수 있다
답 : ②
공작물의 열전도도가 작을수록 쉽게 가공할 수 있다. 열전도도가 작아야 국부적인 부분에서 온도가 상승하므로 용융이 쉽게 일어난다.
① 공작물의 비열이 작아야 단위온도를 올리는 데 필요한 열량이 작으므로 쉽게 온도를 상승시켜 용융시킬 수 있다.
③ 공작물 표면의 반사도가 작아야 에너지의 대부분이 흡수되어 용융이 잘 일어난다.
문 18. 선반으로 외면가공을 1회 실시할 때 절삭 소요시간 [min]은? (단, 가공길이는 100 mm, 가공외경은 50 mm, 회전수는 200 rpm, 이송속도는 0.2 mm/rev로 한다)
① 1.25
② 2.5
③ 5.0
④ 10.0
⑤ 25.0
답 : ②
※ 이송속도와 절삭속도를 구분해야 함.
문 19. 다음 중 고정자동화(hard automation) 생산라인에 대한 설명이 옳지 않은 것은?
① 소규모의 직접인력 사용이 가능함
② 고정장비 비용은 높음
③ 생산성이 높음
④ 대량생산시 유리함
⑤ 제품의 변경에 따른 공정의 내용 및 순서의 변화가 자동으로 이루어짐
답 : ⑤
고정자동화(hard automation)란, 전용화된 기계들로 규격화된 부품 또는 제품을 생산하는 것을 말한다. 유연성이 없기 때문에 모양과 크기가 다른 제품을 생산할 수 없다. 고정장비의 비용이 높으나 생산성이 높고 대량생산에 유리한 방식이다. 생산단위 및 이송기구 두 요소로 이루어지며, 생산단위에서는 제품의 공작이 이루어지고 이송기구에서는 공작물을 한 작업대에서 다른 작업대로 이동시킨다.
문 20. 다음은 일반적인 연삭가공을 설명한 것이다. 적절치 않은 것은?
① 연삭가공은 절삭가공보다 치수효과에 의해 단위체적당 가공에너지가 작다
② 연삭가공은 경화강, 초경합금 등 고경도 재료의 가공이 가능하다
③ 연삭가공 해석시 통계적, 확률적 개념의 도입이 필요하다
④ 연삭숫돌은 드레싱(dressing)을 하여 사용한다
⑤ 연삭속도는 절삭속도에 비해 상당히 빠르다
답 : ①
연삭가공은 절삭가공보다 치수효과에 의해 단위체적당 가공에너지가 크다.
연삭가공에서는 비에너지(단위체적당 가공에너지)가 높은 이유
1) 치수효과(공구가 이상적으로 예리하지 않으므로 칩에 절삭력 뿐 아니라 압괴력이 작용한다.)
2) 음의 경사각(낮은 경사각으로 인해 전단각이 작아지고 전단면이 넓어져 연삭력이 높아진다.)
3) 모든 입자가 절삭에 참여하지 않아 실질적으로 절삭되는 양이 작다.(긁음, 마찰 등에 에너지 소모)
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