【기계공작법】2019 국가직 7급 기계공작법 해설

2019년도 국가직 7급 공무원 기계직 - 기계공작법 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.

<문제>

기계공작법 2019.pdf

0.25MB

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<전체정답>

22142 / 23323 / 43441 / 14231

 

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<해설>

문 1. 탄소강과 합금강에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 탄소강은 탄소함유량에 따라 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강으로 분류된다.
② 탄소강의 경우 탄소함유량이 많을수록 연성이나 용접성, 인성이 좋아지는 반면, 강도와 경도, 내마모성이 감소된다.
③ 합금원소를 상당량 포함한 강을 합금강이라고 하고, 구조용 합금강은 강도가 높아서 건축 및 수송산업에 많이 쓰인다.
④ 공구강은 상온이나 고온에서 높은 강도, 충격인성, 내마모성을 갖도록 설계된 합금강이다.

답 : ②

탄소강의 경우 탄소함유량이 많을수록 연성, 용접성, 인성이 감소하고, 강도, 경도, 내마모성이 증가한다.

탄소강의 탄소함유량 증가 시 : 인장강도 증가, 항복강도 증가, 탄성계수 일정, 경도 증가, 인성 감소, 연성 감소, 연신율 감소, 단면감소율 감소, 강성 일정, 충격값 감소, 포아송비 일정, 용융점 감소, 열전도도 감소, 비열 증가, 열팽창계수 감소, 비중 감소, 내식성 감소, 전기저항 증가, 항자력 증가, 주조성 증가, 용접성 감소

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문 2. 기계재료의 특성 중 소재에 정하중이 가해진 상태에서 장기간 방치되면 추가적인 하중이 가해지지 않더라도 시간의 경과와 더불어 소재의 변형이 계속되는 현상은?
① 응력이완(stress relaxation)
② 크리프(creep)
③ 바우싱거 효과(Bauschinger effect)
④ 피로파괴(fatigue failure)

답 : ②

① 응력이완 : 물체에 힘을 가하여 그 상태를 유지하고 있더라도 시간에 따라 내부응력이 감소하는 현상

③ 바우싱거 효과 : 재료를 인장시킨 후에 압축시키면 낮은 응력에도 항복하는 성질

④ 피로파괴 : 소재에 반복적인 하중이 가해지면 피로가 누적되어 어느 순간 파괴되는 현상

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문 3. 입자를 이용한 연마공정에 해당하지 않는 것은?
① 리밍(reaming)
② 수퍼피니싱(super finishing)
③ 래핑(lapping)
④ 호닝(honing)

답 : ①

리밍은 드릴링 공정의 하나이다.

연삭숫돌을 이용한 가공 - 연삭, 호닝, 슈퍼피니싱, 폴리싱
분말입자를 이용한 가공 - 액체호닝, 래핑, 버핑, 초음파가공, 배럴링(텀블링)

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문 4. 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)
② 평면연삭(surface grinding)
③ 크리프피드연삭(creep feed grinding)
④ 센터리스연삭(centerless grinding)

답 : ④

센터리스 연삭에 대한 설명이다.

③ 크리프피드 연삭 : 연삭깊이가 깊고 이송속도가 낮은 대규모 연삭

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문 5. 특수가공의 설명으로 옳지 않은 것은?
① 화학밀링은 공작물 표면에 가공 후 제거할 수 있는 마스킹을 하거나, 일부만을 용해액에 담가 부위별로 선택적 가공을 한다.
② 초음파가공은 초음파 발생장치를 사용하여 연삭숫돌을 고주파로 진동시켜 공작물을 가공한다.
③ 방전가공은 절연액 안에 있는 공구와 공작물의 얇은 간극 사이에 직류전원을 이용하여 단속적인 전기방전을 일으켜 금속을 제거한다.
④ 전해가공은 전해액을 사용하여 전기화학적 용해작용으로 재료를 제거하는 방식으로, 공작물을 양극, 전극(공구)을 음극으로 하여 원하는 형상으로 공작물을 가공한다.

답 : ②

초음파가공 : 연삭입자와 가공액의 상하진동을 통해 전기에너지를 기계적에너지로 전환하여 가공한다. 연삭숫돌을 진동시킨다는 표현은 적절하지 않다. 초음파가공은 초경합금, 보석 등 비금속 및 도체/부도체의 가공에 적합하고 연성이 큰(ex.구리 등 비철금속) 경우 적합하지 않다.

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문 6. 주조공정과 모형(pattern)의 재질을 옳게 짝 지은 것은?
① 인베스트먼트 주조법(investment casting)－내열재
② 셀 주조법(shell molding process)－금속
③ 원심주조법(centrifugal casting)－세라믹
④ 다이캐스팅(die casting)－목재

답 : ②

① 인베스트먼트주조 - 왁스, 파라핀 등을 내열재로 코팅한 모형

③ 원심주조법 - 모형이 필요하지 않음

④ 다이캐스팅 - 금속 모형

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문 7. 절삭가공의 직교절삭에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 전단면과 공작물 표면의 수직 방향이 이루는 각을 전단각이라고 한다.
ㄴ. 가공 중에 전단각이 클수록 공구에 걸리는 절삭에너지가 감소한다.
ㄷ. 칩두께는 절삭깊이보다 크므로 칩두께비는 1보다 큰 값을 갖는다.
ㄹ. 공작물이 전단면을 통과하면서 받는 전단변형률은 공구의 경사각이 작을수록 커진다.
① ㄱ, ㄴ
② ㄴ, ㄷ
③ ㄴ, ㄹ
④ ㄷ, ㄹ

답 : ③

ㄱ. 경사각에 대한 설명이다. 전단각은 전단면과 공작물 표면의 수평방향이 이루는 각이다.

ㄷ. 칩두께는 절삭깊이보다 크다. 칩두께비=절삭깊이/칩두께이므로 1보다 작은 값을 갖는다.

ㄴ,ㄹ. 좋은 절삭성의 조건 : 전단각 +, 경사각 +, 마찰각 -, 전단력 -, 전단변형률 -, 절삭성 +, 절삭에너지 -, 칩두께 -, 전단면적 -, 칩두께비 +(1에 가까워짐), 노즈반경 +, 다듬면 깨끗, 날끝 약해짐, 칩의 경도와 강도 감소 → 전단각과 절삭에너지는 반비례하고, 경사각과 전단변형률은 반비례한다.

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문 8. 부품의 피로수명을 높이기 위한 공정에 해당하지 않는 것은?
① 쇼트피닝(shot peening)
② 버니싱(burnishing)
③ 브로칭(broaching)
④ 침탄법(carburizing)

답 : ③

브로칭 : 브로칭(broaching)가공은 높이가 점차적으로 높아지는 절삭날을 인발, 압입하는 다인공구 절삭가공으로 절삭속도는 느리고 작업속도는 빠르다. 주로 키홈이나 스파이럴홈 등의 대량생산에 이용된다.

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문 9. 고온가압실식 다이캐스팅(hot chamber die casting)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 저온가압실식 다이캐스팅(cold chamber die casting)보다 생산속도가 느리다.
② 주조기에 용해로가 붙어 있다.
③ 일반적으로 저온가압실식 다이캐스팅보다 주조압력이 높다.
④ 저온가압실식 다이캐스팅보다 용융점이 높은 금속에 사용하기 적합하다.

답 : ②

고온가압실식 - 주조기에 용해로가 붙어있다. 저압, 생산속도 빠름, 철의 용해량 많음, 저융용점합금(Pb,Sn,Zn), 작은 주물
저온가압실식 - 주조기와 용해로가 따로 있다. 고압, 생산속도 느림, 철의 용해량 적음, 비교적 고융점합금(Al,Mg,Cu), 대형 주물

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문 10. 딥드로잉(deep drawing)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 컵 혹은 박스 형상과 같이 속이 깊은 제품의 제작에 주로 사용되는 금속박판 성형공정이다.
② 한계드로잉비는 파단을 일으키지 않고 소재를 가공할 수 있는 펀치직경에 대한 블랭크 최대직경의 비로 정의된다.
③ 블랭크 홀더 지지력이 너무 크면, 소재는 다이 공동부 안으로 자유롭게 빨려 들어가며 직경이 줄면서 드로잉이 진행된다.
④ 판재의 평면이방성으로 인해 드로잉된 컵의 벽면 끝에 파도모양으로 귀생김(earing)이 발생할 수 있다.

답 : ③

블랭크홀더 지지력이 작으면, 소재는 다이 공동부 안으로 자유롭게 빨려 들어가며 직경이 줄면서 드로잉이 진행된다. 블랭크홀더 지지력이 너무 크면 네킹(파단)이 일어난다.

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문 11. 금속박판가공에서 굽힘 성형공정에 해당하지 않는 것은?
① 플랜징(flanging)
② 시밍(seaming)
③ 헤밍(hemming)
④ 블랭킹(blanking)

답 : ④

블랭킹은 전단가공에 해당한다.

① 플랜징(flanging) : 소재의 단부를 직각으로 굽히는 가공

② 시밍(seaming) : 소재를 구부려 연결하는 가공

③ 헤밍(hemming) : 판재의 끝단을 접어 강성을 높이는 가공

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문 12. 아크 용접공정 중 전극이 소모되지 않는 공정에 해당하는 것은?
① 피복금속아크용접(SMAW: shielded metal arc welding)
② 가스금속아크용접(GMAW: gas metal arc welding)
③ 가스텅스텐아크용접(TIG: tungsten inert gas welding)
④ 유심용제아크용접(FCAW: flux cored arc welding)

답 : ③

TIG는 전극이 소모되지 않는 용접공정이다.

비소모성 전극을 사용하는 용접 : 텅스텐아크용접(TIG), 플라즈마아크용접, 탄소아크용접, 원자수소용접, 플래시용접

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문 13. 다음의 조건에서 테일러 공구수명식의 지수 n과 상수 C를 옳게 짝 지은 것은?
절삭속도 V1＝100 m/min일 때, 공구수명 T1＝100 min
절삭속도 V2＝1,000 m/min일 때, 공구수명 T2＝1min
     n    C
① 0.2 100
② 0.2 1,000
③ 0.5 100
④ 0.5 1,000

답 : ④

테일러 공구수명식

C=1000이고 100^n=10이므로 n=0.5

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문 14. 절삭온도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 절삭온도의 증가는 공구의 마멸을 촉진하여 공구 수명을 단축시킨다.
② 최고온도점은 공구 끝단에서 조금 떨어진 지점이다.
③ 공작물의 강도가 높을수록 절삭온도는 높아진다.
④ 공작물의 비열이 커질수록 절삭온도는 높아진다.

답 : ④

공작물의 비열이 커질수록 절삭온도는 낮아진다.(같은 온도를 높이기 위해 더 많은 열량이 필요)

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문 15. 사출성형품의 수축에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 성형온도가 높으면 수축량이 커진다.
② 제품의 두께가 두꺼울수록 수축량이 커진다.
③ 금형공동을 밀봉하지 않은 상태에서 가압시간이 길어질 경우 수축이 감소한다.
④ 사출압력이 증가하면 금형공동에 중합체를 강하게 밀어 넣어 수축은 감소한다.

답 : ①

사출성형 불량 중 수축(shrinkage)은 성형수지의 온도를 높여, 사출압력을 높여, 제품두께를 얇게 하여 해결한다.

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문 16. 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 100π
② 1,000π
③ 20,000π
④ 40,000π

답 : ①

드릴링에서 재료제거율(MMR)

(회전속도는 사용하지 않음)

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문 17. 특수주조법에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 고압응고주조법(squeeze casting)은 주형을 회전시켜서 원심력에 의한 압력을 주물에 가해 주조하는 방법을 말한다.
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.
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.
④ 인베스트먼트 주조법(investment casting)은 내화물질로 이루어진 일체형의 주형에 용탕을 공급하고, 냉각 후 주형을 제거하고 주조품을 분리하여 만드는 주조법이다.

답 : ④

① 원심주조법에 대한 설명이다.

※스퀴즈캐스팅 : 주조와 단조를 동시에 진행. 고압에 의한 열전달로 냉각 촉진 및 기공 최소화

② 셀주조법에 대한 설명이다.

※진공주조법 : 진공 환경에서 주조하는 방법. 진공의 힘으로 용탕을 금형에 주입

※저압주조법 : 밀폐된 용탕면에 압력을 가하여 용탕 중에 들어가 있는 급탕관을 통해 중력과 반대방향으로 용탕을 밀어올려서 금형에 주입한다.

③ 연속주조(박판주조)에 대한 설명이다.

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문 18. 상향 절삭(up milling)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 칩(chip)이 가장 두꺼운 위치에서 절삭이 완료된다.
② 절삭날이 공작물에 물릴 때 절삭날의 이송방향이 공작물의 이송방향과 같다.
③ 공작물 표면에 부착된 산화물 층이나 불순물 층이 공구 수명에 영향을 주지 않는다.
④ 공작물이 위쪽으로 이탈하려는 경향이 있기 때문에 공작물을 견고하게 체결하는 것이 중요하다.

답 : ②

절삭날의 이송방향이 공작물의 이송방향과 반대방향이다. 

※상향절삭
1)밀링커터의 절삭 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 반대방향이다.
2)커터와 공작물의 방향이 반대이므로 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 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.

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문 19. 다음 중 CNC 선반을 이용한 수치제어 가공 시 NC프로그램의 G코드로 할 수 있는 작업만을 모두 고르면?
ㄱ. 원주 속도 일정 제어
ㄴ. 주축 정회전
ㄷ. 절삭유 공급
ㄹ. 원호 보간
① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄷ
③ ㄱ, ㄹ
④ ㄴ, ㄷ

답 : ③

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

ㄴ. M03에 해당하는 작업이다.

ㄷ. M08에 해당하는 작업이다.

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문 20. 머시닝센터(machining center)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 수평머시닝센터(horizontal machining center)에서는 주축이 지면에 수직이다.
② 머시닝센터는 고도로 자동화된 공작기계로서, 여러 가지 절삭가공 공정을 CNC 제어로 수행할 수 있다.
③ 직선운동과 각운동을 하는 복수개의 축을 가지므로 활용도가 높고, 한 종류에서 다른 종류의 제품생산으로 쉽게 전환될 수 있다.
④ 머시닝센터는 공구를 자유롭게 자동으로 교환할 수 있는 자동공구교환장치를 갖는다.

답 : ①

수평머시닝센터에서는 주축이 지면에 수평이다.

※머시닝센터 : 머시닝센터는 주축이 지면에 수직, 수평인 경우로 나뉜다. 특수치공구가 필요하지 않고, 구조상 선삭이 불가능하다. 무단변속이 가능하고 ATC(자동공구교환장치), APC(자동팰릿교환장치)가 포함되어 있다.