2020년도 국가직 7급 공무원 기계직 - 기계공작법 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
41223 / 34331 / 14242 / 21132
<해설>
문 1. 사형주조에서 패턴에 구배(draft)를 형성하는 근본적인 이유는?
① 공동(cavity) 내부로 용탕을 원활하게 주입하기 위하여
② 패턴의 강성을 향상시키기 위하여
③ 사형에서 제품을 쉽게 탈착하기 위하여
④ 사형에서 패턴을 제거할 때 사형의 파손을 방지하기 위하여
정답 : ④
① 탕구(spur), 탕도(runner), 주입구(gate)에 대한 설명이다.
③ 사형에서 모형(패턴)을 쉽게 탈착+파손을 방지하기 위해서이다. 영구주형의 경우 제품이 잘 빠져나오도록 구배를 형성한다.
문 2. 주조공정에서 소재와 부피가 같은 주물이 동일 조건에서 냉각될 때, Chvorinov’s rule에 따라 가장 긴 응고시간을 갖는 주물 형상은?
① 구
② 정육면체
③ 원기둥(높이:지름＝1 : 1)
④ 원기둥(높이:지름＝2 : 1)
답 : ①
Chvorinov's Rule
위 식에 따르면, 동일 체적 기준 구>원기둥>정육면체 순으로 응고시간이 길다. 계산할 필요 없이 어떤 형상이 동일 부피 하에서 표면적이 작을 지를 생각해보면 된다.
문 3. M6 육각볼트의 양산공정에 사용되지 않는 공법은?
① 단조(forging)
② 리밍(reaming)
③ 나사전조(thread rolling)
④ 선재인발(wire drawing)
답 : ②
볼트의 공정 : 인발(기본형상) → 단조(볼트머리 가공) → 나사전조(나사산 가공)
리밍(reaming) : 드릴구멍의 내부를 다듬는 공정
문 4. 정해진 표면 길이 내에서 기준표면으로부터 측정한 수직 높이(mm)가 각각 －3, 3, －1, 1 일 때, 산술평균거칠기(Ra) 값[mm]은?
① 0
② 2
③ √5
④ 4
답 : ②
산술평균거칠기 : 각 측정값의 절댓값의 합의 평균
문 5. 다이캐스팅 공정에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 열가압실 다이캐스팅 공정은 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금의 주조에 주로 사용된다.
② 냉가압실 다이캐스팅 공정은 열가압실 다이캐스팅 공정보다 공정주기(cycle time)가 짧다.
③ 동일소재인 경우 다이캐스팅 공정으로 제작된 제품은 사형주조 공정으로 제작된 제품보다 기계적 강도가 우수하다.
④ 일반적으로 다이캐스팅 공정으로 제작된 제품은 사형주조 공정으로 제작된 제품보다 표면품질이 나쁘다.
답 : ③
① 열가압실 다이캐스팅 공정은 납(Pb), 주석(Sn), 아연(Zn) 등 저용융점 금속의 주조에 적합하다.
② 냉가압실 다이캐스팅 공정은 열가압실 다이캐스팅 공정보다 공정주기(cycle time)가 길다.
④ 다이캐스팅 공정으로 제작된 제품은 사형주조 공정으로 제작된 제품보다 표면품질이 좋다.
문 6. 컴퓨터 수치제어에 이용되는 개루프 위치제어 시스템에서 30개의 스텝각을 갖는 스텝모터의 출력축이 4 : 1의 감속비를 갖는 기어로 피치 5 mm의 리드스크루에 연결되어 있다. 리드스크루에 의해 구동되는 테이블이 현재 위치에서 100 mm/min의 속도로 20mm 이동할 때, 필요한 펄스 수는?
① 30
② 150
③ 480
④ 2,400
답 : ③
필요한 펄스 수=스텝각×감속비×(이동거리/피치)
※주어진 속도 이용하여 펄스주파수 구하기 : 480펄스 당 20mm 이동하므로 100mm 이동을 위해서는 2400펄스가 필요하다.
문 7. 금속 판재의 굽힘 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 스프링백의 보정을 위해 펀치 끝과 다이면 사이 영역을 국부적으로 압축하는 코이닝(coining)이 사용된다.
② 판재의 두께가 증가할수록 최소 굽힘 반경은 증가한다.
③ 판재의 항복응력이 증가하면 탄성 복원량(스프링백 양)은 증가한다.
④ 판재의 탄성계수가 증가하면 탄성 복원량(스프링백 양)은 증가한다.
답 : ④
탄성계수가 증가하면 탄성 복원량(스프링백 양)은 감소한다.
※스프링백 양이 증가하는 조건 : 탄성한계가 클수록, 탄성이 클수록, 탄성계수가 작을수록, 항복강도가 높을수록, 경도가 높을수록, 두께가 얇을수록, 구부림반지름이 클수록, 구부림각도가 작을수록
문 8. NC 코드에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① G00 : 급속이송
② G01 : 직선보간
③ M03 : 주축(spindle) 역회전
④ M05 : 주축(spindle) 정지
답 : ③
M03 : 주축 정회전
G00 : 급속이송, G01 : 직선보간, G02 : 원호보간(CW), G03 : 원호보간(CCW), G04 : 휴지(dwell), G40 : 인선반경 보정취소, G27 : 원점복귀 점검, G28 : 자동원점 복귀, G41 : 왼쪽 인선반경 보정, G42 : 오른쪽 인선반경 보정, G50 : 주축 최고속도 설정, G96 : 주속일정제어, G97 : 주속일정제어 취소, G98 : 분당 이송속도 지정, G99 : 주축회전당 이송속도 지정
M00 : 프로그램 정지, M01 : 선택적 정지, M02 : 프로그램 끝, M03 : 주축정회전, M04 : 주축역회전, M05 : 주축정지, M06 : 공구교환, M08 : 절삭유ON, M09 : 절삭유OFF, M41 : 주축저속, M42 : 주축고속, M57 : 앞쪽터릿, M58 : 뒤쪽터릿, M98 : 부프로그램 호출
문 9. 티타늄이 타 금속에 비해 절삭하기 어려운 재료로 분류되는
원인과 관련 깊은 물리적 성질은?
① 용융점
② 밀도
③ 열전도도
④ 열팽창계수
답 : ③
티타늄은 열전도도가 낮아 쉽게 고온이 되고 마모가 일어나기 때문에 절삭이 어렵다.
용융점, 밀도, 열팽창계수는 절삭성과 관련 없다.
문 10. 다음 그래프는 직접압출과 간접압출에서 램의 위치에 따라 램에 걸리는 힘을 개략적으로 보여 준다. A와 B는 각 그래프에 해당하는 압출 방식을 지칭하며, C와 D는 해당 영역에서 램에 걸리는 힘의 원인이다. A, B, C, D에 해당하는 용어를 순서대로 바르게 나열한 것은? (단, C는 A그래프에서 힘의 원인 중 D를 제외한 것이다)
① 직접압출－간접압출－빌렛과 벽면 마찰－빌렛의 변형 및 다이 마찰
② 간접압출－직접압출－빌렛과 벽면 마찰－빌렛의 변형 및 다이 마찰
③ 직접압출－간접압출－빌렛의 변형 및 다이 마찰－빌렛과 벽면 마찰
④ 간접압출－직접압출－빌렛의 변형 및 다이 마찰－빌렛과 벽면 마찰
답 : ①
빌렛의 변형 및 다이 마찰은 어느 조건에서나 일어나고, 직접압출에서는 빌렛과 벽면 마찰이 추가로 일어난다.
문 11. 이차원 절삭 기구에서 칩과 접촉하는 절삭공구의 표면이 공작물 표면에 수직인 면과 이루는 각은?
① 경사각
② 여유각
③ 전단각
④ 마찰각
답 : ①
경사각에 대한 설명이다.
문 12. 일반 연삭입자로 만들어진 연삭숫돌은 [A 36 L 5 V]와 같이 문자와 숫자로 구성된 표준기호로 나타낸다. 연삭숫돌의 표시방식에 포함되지 않는 것은?
① 결합도
② 입도지수
③ 결합제
④ 압력각
답 : ④
연삭숫돌의 표시방식 : 숫돌입자, 입도, 결합도, 조직, 결합제 / 모양, 치수(바깥지름,두께,구멍지름) / 회전시험원주속도, 사용원주속도범위 / 제조사명 제조번호 제조년월일. Ex)WA 46-H8 V(No.1 200×25×25.4)
문 13. 가공물의 절삭 표면에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 구성인선은 표면거칠기에 큰 영향을 준다.
② 선삭작업에서 이송량과 공구의 노즈반경(nose radius)은 표면거칠기에 영향을 주지 않는다.
③ 표면거칠기는 산술평균거칠기(Ra)나 최대높이거칠기(Rt) 등으로 나타낸다.
④ 공구에 발생하는 채터(chatter)는 공작물 표면거칠기에 영향을 준다.
답 : ②
절삭가공에서 표면거칠기 공식
r : 노즈반경, S : 이송, H : 표면거칠기. 노즈반경이 작을수록 표면거칠기가 커진다(나빠진다).
문 14. 절삭 온도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 공구의 경사면에서 발생한 열은 크레이터(crater) 마멸의 원인이 된다.
② 초경합금, 고속도강은 탄소공구강보다 공구온도의 사용한계가 높다.
③ 전단면에서의 전단변형은 열의 주 발생원인 중 하나에 해당한다.
④ 절삭속도가 빠를수록 공구나 공작물에 비해 칩(chip)으로 방출되는 열의 비율이 작아진다.
답 : ④
절삭속도가 빠를수록 공구나 공작물에 비해 칩으로 방출되는 열의 비율이 커진다.
문 15. 밀링가공에서 상향절삭과 하향절삭에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 상향절삭에서는 커터의 날이 절삭을 시작할 때 칩의 두께가 가장 얇다.
② 상향절삭에서는 밀링커터의 진행 방향과 테이블의 이송 방향이 같으므로 이송기구의 백래시가 제거된다.
③ 하향절삭에서는 커터가 공작물을 아래로 누르는 것과 같은 작용을 하므로 공작물 고정에 유리하다.
④ 하향절삭에서는 커터의 마모가 적고 동력 소비가 적다.
답 : ②
상향절삭에서는 밀링커터의 진행 방향과 테이블의 이송 방향이 반대이므로 이송기구의 백래시가 제거된다.
※상향절삭
1)밀링커터의 절삭 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 반대방향이다.
2)커터와 공작물의 방향이 반대이므로 백래시가 제거되어 백래시 제거장치가 필요하지 않으나, 가공면이 거칠고 절삭면피치가 길다.
3)밀링커터의 날이 공작물을 들어올리는 방향으로 작용하여 기계에 무리가 가지 않지만, 공작물의 고정이 불안정하고 진동이 발생하며 동력손실이 크다.
4)절삭을 시작할 때 절삭 저항 및 절삭 두께가 0에서 시작하여 점차 증가하므로 치핑이 발생하지 않는다.
5)가공된 면에 칩이 쌓이지 않아 절삭열영향에 의한 열변형의 우려가 적다.
6)가공할 면에 칩이 쌓여 시야가 좋지 않다.
7)커터날에 의한 마찰 작용이 있어 날의 마멸이 크고 수명이 짧다.
※하향절삭
1)밀링커터의 절삭 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 같은 방향이다.
2)커터와 공작물의 방향이 같으므로 백래시 제거장치가 필요하나, 가공면이 깨끗하고 절삭면피치가 작다.
3)밀링커터의 날이 공작물을 누르는 방향으로 작용하여 공작물이 잘 고정되고 진동이 적고 동력손실이 작지만, 기계에 무리가 간다.
4)절삭을 시작할 때 절삭 저항 및 절삭 두께가 최대이므로 충격에 의한 치핑이 발생하며 표면에 산화물층이 있을 시 가공이 부적합하다.
5)가공된 면에 칩이 쌓여 절삭열영향에 의한 열변형의 우려가 있다.
6)가공할 면에 칩이 쌓이지 않아 시야가 좋다.
7)커터날에 의한 마찰 작용이 없어 날의 마멸이 적고 수명이 길다.
문 16. 드릴링 머신을 이용한 작업에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 스팟 페이싱(spot facing)은 볼트의 머리가 공작물에 묻히도록 단이 있는 구멍을 만드는 가공방법이다.
② 카운터 싱킹(counter sinking)은 접시머리 나사의 머리가 들어갈 부분을 원추형으로 만드는 가공방법이다.
③ 카운터 보링(counter boring)은 이미 존재하는 구멍의 내면을 원하는 치수정밀도로 가공하는 방법이다.
④ 보링(boring)은 볼트 머리나 너트 등이 닿는 부분을 국부적으로 깎아서 자리를 만드는 가공방법이다.
답 : ②
① 카운터 보링(counter boring)에 대한 설명이다.
③ 리밍(reaming)에 대한 설명이다.
④ 스팟 페이싱(spot facing)에 대한 설명이다.
문 17. 단위 부품당 절삭공정의 경제성을 고려할 때 주어진 공정의 생산비용을 최소로 하는 절삭속도의 결정이 중요하다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 단위 부품당 공구를 교환하는 시간에 대한 비용은 절삭속도에 반비례한다.
② 단위 부품당 공구가 가공하는 시간에 대한 비용은 절삭속도에 반비례한다.
③ 단위 부품당 작업자가 공작물을 장착, 탈착하는 데 필요한 시간에 대한 비용은 절삭속도와 무관하다.
④ 단위 부품당 공구비용은 절삭속도에 비례한다.
답 : ①
단위 부품당 공구를 교환하는 시간에 대한 비용은 절삭속도에 비례한다.
문 18. 연삭숫돌에 가장 널리 사용되는 결합제인 비트리파이드(vitrified) 결합제를 사용한 연삭숫돌에 대한 특성으로 적절하지 않은 것은?
① 유기질 숫돌이라고도 불린다.
② 결합제의 원료는 장석과 진흙으로 구성된다.
③ 기름, 수분에 대한 저항성이 있다.
④ 취성이 있으므로 기계적 충격에 대한 저항성이 떨어진다.
답 : ①
레지노이드 결합제에 대한 설명이다.
비트리파이드 결합제는 장석과 진흙으로 구성되어 있다. 취성이 있어 기계적 충격에 대한 저항성이 떨어진다. 다공질어어서 연삭력이 강하다.
문 19. 미소전자기계기구 구현을 위한 대표 공정 중 하나인 실리콘 산화공정에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
① 산화막은 실리콘 표면의 아래쪽으로도 성장한다.
② 생성된 산화물 두께는 소비되는 실리콘 두께보다 크다.
③ 증착기술로 얻어진 산화물보다 순도가 낮다.
④ 수증기 분위기에서 산화시키는 기술을 습식산화라고 하며, 건식산화보다 성장속도가 빠르다.
답 : ③
증착기술로 얻어진 산화물보다 순도가 높다.
- 실리콘산화공정 : 화학증착법으로 얻어진 산화물보다 순도가 높다. 건식산화(산소분위기), 습식산화(수증기분위기)가 있으며, 생성된 산화막 두께가 소비된 실리콘 두께보다 크다. 산화막은 위쪽 뿐 아니라 아래쪽으로도 성장한다.
- 화학증착법(CVD) : 화학반응/가스분해에 의해 가열된 기판 표면에 박막을 성장시키는 공정이다. 반도체 웨이퍼 공정에 이산화실리콘‧질화실리콘‧실리콘층을 추가한다. 인(P)불순물이 섞인 이산화규소처럼 도핑된 SiO2층을 만드는 데에도 사용한다.
- 물리증착법(PVD) : 스퍼터링, 이온도금법, 전자빔증착법 등이 있다. 진공분위기에서 물질을 기체 또는 플라즈마상태로 만들어 날려보내 피복한다.
- 원하는 박막의 조성이 모재재료와 다르다면 증착법이 적절하며, 산화물의 순도는 산화공정에서 더 높다.
문 20. 방전가공(EDM, electrical discharge machining)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 전극으로 흑연이 주로 사용되고, 황동, 구리 등도 사용된다.
② 공작물의 경도, 강도, 인성에 따라 소재제거율 및 정밀도가 영향을 받는다.
③ 전도체의 재료이면 어떤 재료도 가공이 가능하다.
④ 공구마멸은 가공되는 치수정확도와 형상에 영향을 주므로 중요한 인자이다.
답 : ②
공작물의 경도, 강도, 인성에 소재재거율과 정밀도가 영향을 받지 않는다.
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