[기계가공기능장 필기] 16년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

공기는 압축성이 있으므로 비압축성이라는 설명은 공압의 특징으로 틀리다. 공압은 작동유를 사용하지 않아 인화 위험이 없고, 압축공기의 저장으로 에너지 축적이 가능하며, 유압에 비해 제어방법과 취급이 간단하다.

대기압을 0으로 기준하여 측정한 압력은 게이지 압력이다. 절대압력은 완전진공을 0으로 기준하며, 게이지 압력은 절대압력에서 대기압을 뺀 값이다.

유압작동유의 점도가 너무 낮으면 용적효율 저하가 나타난다.
점도가 낮으면 틈새를 통한 내부 누설이 늘어 토출량이 줄고 용적효율이 떨어진다.
나머지 보기는 점도가 너무 높을 때 나타나는 현상이다.
동력손실의 증대는 점도가 높아 내부 마찰이 커질 때 나타난다.
유동저항의 증대는 점도가 높아 관로 저항이 커질 때 나타난다.
캐비테이션 발생은 점도가 높아 펌프 흡입저항이 커질 때 나타난다.

불필요한 신호를 차단하는 방법에는 기계적인 신호 제거 방법, 방향성 리밋 스위치 사용, 공압 타이머에 의한 신호 제거 등이 해당한다. 반면 차동압력기 사용은 압력 차를 이용해 신호를 처리하는 방법으로, 불필요한 신호를 차단하는 방법이 아니므로 해당하지 않는다.

그림의 기호는 시퀀스 밸브이다.
그림은 위아래로 입구·출구 포트가 있고, 몸체 안의 화살표가 포트와 어긋나 있어 평상시 닫힌(상시 닫힘) 상태이며, 왼쪽에서 들어오는 파일럿 점선과 오른쪽의 압력 설정 스프링, 그리고 몸체 아래 오른쪽에서 탱크로 따로 빠지는 외부 드레인 점선이 그려져 있다. 출구 쪽에도 압력이 걸려 일을 하므로 스프링실 누유를 출구로 보낼 수 없어 드레인을 따로 빼는 것이 시퀀스 밸브 기호의 특징이다.
감압 밸브는 평상시 열려 있고 출구 쪽 압력을 파일럿으로 받는 기호로, 화살표가 두 포트를 잇는다.
무부하 밸브는 출구가 탱크로 연결되므로 드레인을 출구로 내보내며, 별도의 외부 드레인이 그려지지 않는다.
릴리프 밸브는 입구 압력을 몸체 안쪽 파일럿으로 받고 출구가 탱크이므로 별도 드레인이 없는 기호이다.

거품을 빨리 유면으로 떠오르게 해 제거하는 첨가제는 소포제이다.
소포제는 작동유의 표면장력을 낮춰 기포가 빨리 터지거나 떠오르게 하는 첨가제이다.
나머지 첨가제는 다른 기능을 한다.
방청제는 금속 표면에 피막을 만들어 녹을 막는 첨가제이다.
산화 방지제는 작동유의 산화와 열화를 늦추는 첨가제이다.
유동점강하제는 저온에서 작동유가 굳는 온도를 낮추는 첨가제이다.

반사식 광전스위치는 물체에서 반사되어 돌아오는 빛을 이용하므로 빛을 거의 반사하지 않고 투과시키는 투명유리는 안정적으로 감지하기 어렵다. 금속용기, 나무제품, 종이상자는 빛을 반사하여 감지할 수 있다.

입력신호가 사라진 뒤에도 출력상태를 유지하는 제어방법은 메모리 제어이다. 메모리 제어는 입력신호에 의해 출력이 동작한 상태를 기억하여 입력이 없어져도 해당 출력상태를 유지한다. 시퀀스 제어는 정해진 순서에 따라 동작하고, 파일럿 제어는 보조 신호로 주회로를 제어하며, 타임 스케줄 제어는 시간 설정에 따라 동작한다.

다축 헤드 교환방식 등 다양한 가공 기능을 가진 공작기계군을 고정 루트 자동반송장치와 연결한 형태는 FTL(Flexible Transfer Line)이다. FMC는 소수의 공작기계와 자동반송장치로 구성된 제조 셀이고, 전형적 FMS는 여러 공작기계와 가변 경로 반송시스템을 사용하므로 구별된다.

슈퍼피니싱은 입도가 작은 연한 숫돌을 작은 압력으로 가공물에 접촉시키고, 이송과 함께 숫돌에 진동을 주어 표면을 미세하게 다듬는 가공법이다. 다듬질면이 평활하고 방향성이 거의 없으며 표면변질층이 매우 얕다는 특징이 있다. 래핑은 유리·금속 등의 정밀 평면 다듬질, 호닝은 주로 구멍 내면 다듬질, 배럴가공은 공작물을 연마재와 함께 회전·충돌시켜 다듬질하는 방법이다.

결합도가 높은 숫돌은 숫돌 입자가 잘 떨어지지 않으므로 접촉면적이 작고 연삭 깊이가 얕으며 숫돌차의 원주 속도가 느릴 때 사용한다. 반면 경질 재료를 연삭할 때는 입자의 자생작용이 필요하므로 결합도가 낮은 숫돌을 선택해야 하며, 따라서 해당하지 않는 것은 3번이다.

주분력은 절삭공구의 절삭속도 방향으로 작용하며, 축방향으로 작용하는 힘은 이송분력이다. 주분력은 경사각이 클수록 감소하고, 절삭동력 계산에 이용되며, 소재의 경도가 높을수록 증가하므로 1번이 틀린 내용이다.

공구수명의 판정기준은 가공면의 이상 색조 발생, 완성 치수의 변화, 절삭저항의 급격한 증가 등으로 판단한다. 반면 공구인선의 마모가 거의 발생하지 않은 상태는 공구수명이 다한 기준이 아니므로 해당되지 않는다.

전주 가공은 음극에 모형을 설치하고 양극에 전착 금속을 연결한 뒤 전해액에 전류를 흘려 모형 표면에 금속을 원하는 두께로 석출시키는 가공법이다. 전해 연삭은 전기화학적 용해와 기계적 연삭을 병행하고, 전해 연마는 공작물 표면을 용해하여 매끄럽게 하며, 초음파 가공은 초음파 진동과 연마 입자로 재료를 제거한다.

경사면은 드릴이 미끄러지거나 구멍 위치가 어긋날 수 있으므로, 먼저 엔드밀로 평탄한 자리파기를 한 뒤 드릴링하는 방법이 가장 적합하다. 작은 드릴로 먼저 가공하는 방법은 위치 이탈과 편심을 완전히 방지하기 어렵고, 건드릴이나 큰 날끝각 드릴의 사용은 일반적인 경사면 가공의 적절한 대책이 아니다.

구성 인선은 절삭 중 공작물의 일부가 공구 인선에 달라붙어 생기므로, 이를 방지하려면 절삭속도를 빠르게 하고 공구 인선을 예리하게 하며 경사각을 크게 해야 한다. 반면 절삭깊이를 크게 하는 것은 구성 인선의 방지대책이 아니다.

브로치는 키 홈·스플라인 홈 등 내면 또는 외면의 형상을 정밀하고 신속하게 가공할 수 있으며, 제품의 모양·크기·재질에 따라 전용 브로치가 필요하다. 브로치는 제작 비용이 높고 형상별 전용 공구가 필요하므로 소량 생산에는 부적합하고 대량 생산에 적합하다.

차동분할법에서 분할크랭크 회전수는 $n=40/N$로 계산한다. 요구값 $5\frac{1}{2}$는 분할수 $N$에 대응하는 값이므로, 이에 가까운 정수 분할수(예: $N=6$)를 택해 $n=40/6=6\frac{2}{3}$로 가공하고 차동기어로 차이를 보정한다. 이때 $6\frac{2}{3}=6\frac{12}{18}$이므로 18구멍열을 사용하며, 분모 18에 $12$를 곱한 값 중 11구멍 이동이 실제 차동 보정 계산 결과와 일치한다. 따라서 분할크랭크 18구멍열에서 11구멍 이동시키는 방법이 옳다.

심압대 편위량 공식은 $e = \dfrac{(D-d)}{2} \times \dfrac{L}{l}$이다. 여기서 D=40, d=30, L=300(전체 길이), l=150(테이퍼 구간 길이)이므로, $e = \dfrac{40-30}{2} \times \dfrac{300}{150} = 5 \times 2 = 10$mm가 된다.

G코드는 공작기계의 준비기능으로 위치결정, 직선보간, 나사 절삭 등의 가공 동작을 지정한다. 반면 주축 정회전은 주축 기능인 M03으로 지령하므로 G코드로 수행하는 작업이 아니다.

호닝은 숫돌을 이용해 이미 가공된 구멍이나 표면을 정밀하게 다듬는 연삭·정밀 다듬질 가공으로, 일반적인 절삭공구에 의한 절삭가공과 거리가 가장 멀다. 밀링, 선반, 브로칭은 각각 밀링커터, 선삭공구, 브로치 등 절삭날을 가진 공구로 재료를 제거하는 가공법이다.

가공면의 표면거칠기는 일반적으로 이송속도의 영향을 가장 크게 받으며, 이송속도가 증가할수록 공구 자국의 간격과 높이가 커져 표면거칠기가 나빠진다. 절삭깊이와 절삭동력은 직접적인 영향이 상대적으로 작고, 절삭속도는 적절한 범위에서 표면거칠기 개선에 영향을 줄 수 있으나 이송속도만큼 지배적이지 않다.

배럴가공은 회전하는 통 속에 가공물, 숫돌입자, 가공액, 콤파운드 등을 넣고 회전시켜 서로 충돌·마찰하게 함으로써 표면을 매끈하게 다듬는 가공법이다. 버니싱은 공구로 표면을 눌러 소성 변형시키는 가공, 전해연마는 전기화학적 용해를 이용하는 가공, 슈퍼피니싱은 미세 숫돌을 이용한 정밀 연삭이다.

윤활제는 금속 부식과 열화를 방지해야 하므로 화학적으로 활성이 아니라 비활성이고 균질해야 한다. 또한 산화·열 안정성이 높고 사용 중 충분한 점도와 유막을 유지하며, 한계 윤활 상태에서도 견딜 수 있는 유성이 필요하므로 1번이 틀린 조건이다.

고속가공은 절삭속도가 높아 절삭력이 감소하고, 단위 시간당 절삭량과 생산성이 증가하며, 가공면의 표면 거칠기도 향상된다. 반면 절삭열이 가공물 내부로 전달되기 전에 칩과 함께 배출되어 가공 변질층의 두께는 감소하므로, 두께가 증대된다는 설명은 틀리다.

트루잉은 마모 등으로 변한 숫돌의 형상을 원래의 정확한 형상으로 수정하여 가공물 형상에 맞게 복원하는 작업이다. 1번은 칩이 기공을 메우는 로딩, 2번은 연삭열에 의한 변색, 4번은 무딘 입자와 칩을 제거해 절삭성을 회복하는 드레싱에 해당한다.

베드 길이가 900 mm 이하이고 작업대 위에 설치할 수 있는 소형 선반으로 부시, 핀, 시계 부품 등을 가공하는 것은 탁상 선반이다. 수직 선반은 대형 공작물의 내·외경 가공, 정면 선반은 짧고 지름이 큰 공작물 가공, 터릿 선반은 터릿 공구대를 이용한 반복 가공에 적합하다.

절삭유의 주요 사용 목적은 절삭열을 줄이는 냉각 작용, 공구와 공작물 사이의 마찰을 줄이는 윤활 작용, 절삭 부스러기를 제거하는 세척 작용이다. 마찰 작용은 마찰을 발생시키는 작용으로 절삭유의 목적이 아니다.

가공시간은 $T=\frac{L}{fn}$이며, 회전수는 $n=\frac{1000V}{\pi D}=\frac{1000\times60}{\pi\times60}\approx318.3\ \mathrm{rpm}$이다. 따라서 $T=\frac{100}{0.2\times318.3}\approx1.57\ \mathrm{min}$이므로 약 1.6분이다.

공구수명에 가장 큰 영향을 미치는 절삭조건은 절삭속도이다. 절삭속도가 증가하면 절삭열과 마찰이 크게 증가하여 공구마모가 급격히 진행되고 공구수명이 짧아진다. 회전수는 절삭속도와 관련되고, 이송속도와 절삭깊이도 마모에 영향을 주지만 일반적으로 영향이 가장 큰 조건은 절삭속도이다.

망간은 주철에서 탄소와 결합하여 탄화물(시멘타이트) 형성을 촉진하므로 흑연화를 억제하고 흑연의 생성을 방지한다. 또한 주철의 강도와 경도를 높이는 효과가 있으나, 이 문항의 직접적인 역할은 3번이다.

구리는 전기 전도율과 열전도율이 높으므로 “낮다”라고 한 2번이 틀린 설명이다. 구리는 아름다운 광택과 귀금속적 성질을 가지며, 연하고 전연성이 좋아 가공하기 쉽고, Zn·Sn 등과 합금이 용이하며 내식성도 우수하다.

Al-Si계 합금에 Mg을 첨가하여 기계적 성질을 향상시킨 합금은 γ-실루민이다. 알코아는 Al-Cu계, 마그날륨은 Al-Mg계, 두랄루민은 Al-Cu-Mg계 합금이므로 해당하지 않는다.

하이드로날륨은 Al-Mg계 알루미늄 합금으로, 마그네슘 첨가에 의해 내식성이 우수하여 선박용품과 건축용 재료에 사용된다. 라우탈은 Al-Si-Cu계, Lo-Ex는 내열 주조용 Al-Si계 합금이며, 모넬메탈은 니켈-구리계 합금이다.

인바는 니켈을 함유한 저팽창 합금으로 선팽창계수가 매우 작고 내식성이 우수하여 줄자와 정밀 계측기 부품에 사용된다. 크롬강·망간강·합금공구강은 각각 내식성·내마모성·절삭성 등의 특성을 주로 활용하는 강종이다.

선팽창계수는 $\alpha=\frac{\Delta L}{L_0\Delta T}$이므로, $\alpha=\frac{102-100}{100\times(30-20)}=\frac{2}{1000}=2\times10^{-3}/^\circ\mathrm{C}$이다. 따라서 열팽창계수는 2×10-3/℃이다.

탄소강은 탄소 함유량이 증가할수록 경도·항복점·인장 강도는 대체로 증가하지만, 소성 변형 능력이 감소하여 연신율은 감소한다.

촉침과 변환기를 포함하여 측정 대상에 직접 접촉하고 표면의 궤적을 따라가는 요소는 프로브이다. 이송장치는 프로브를 일정한 속도로 이동시키는 장치이며, 측정 루프는 촉침의 움직임을 전기 신호로 변환·처리하는 전체 경로를 뜻한다.

좁은 면적을 가진 경면의 평면도는 빛의 간섭을 이용하는 방법이 가장 정밀하다. 간섭무늬의 변화를 이용하면 미세한 높이 차이까지 측정할 수 있어, 수준기·오토콜리메이터·전기마이크로미터보다 정밀한 평면도 측정이 가능하다.

중간 끼워 맞춤은 축과 구멍의 치수 관계에 따라 틈새가 생길 수도 있고 억지 끼워맞춤이 될 수도 있는 끼워맞춤이다. 1번은 축과 구멍의 공차역이 일부 겹쳐 이러한 상태를 나타내므로 중간 끼워 맞춤에 해당한다.

KS 표준에서 스퍼기어 및 헬리컬기어의 주요 측정요소는 피치, 잇줄, 이형이며, 유효지름은 해당 측정요소에 포함되지 않는다.

미터나사의 삼침법에서 최적 선지름을 사용할 때 유효지름은 $d_2=M-3d+0.866025P$로 계산한다. 최적 선지름은 $d=0.57735P=0.57735\times2.000=1.1547\ \mathrm{mm}$이므로, $d_2=20.246-3(1.1547)+0.866025(2.000)=18.514\ \mathrm{mm}$이다. 따라서 유효지름은 18.514 mm이다.

리시버 게이지는 원형 이외에도 다양한 단면 형상의 내측면을 검사하는 기능 게이지를 총칭한다. 캘리퍼 게이지는 외측 치수, 플러그 게이지는 구멍의 내측 치수, 판형 게이지는 판 모양의 치수 검사에 사용된다.

위치결정구 설계 요건이 아닌 것은 공작물과의 접촉부위가 잘 보이지 않도록 하라는 내용이다.
접촉부위가 보여야 칩이나 이물질 끼임을 확인하고 공작물이 바르게 놓였는지 살필 수 있으므로 잘 보이게 설계해야 한다.
나머지 보기는 위치결정구에 요구되는 사항이다.
마모에 잘 견뎌야 한다는 내용은 정밀도 유지를 위해 요구된다.
교환이 가능해야 한다는 내용은 마모된 위치결정구를 바꾸기 위해 요구된다.
청소가 용이해야 한다는 내용은 칩 때문에 위치가 틀어지는 것을 막기 위해 요구된다.

치공구 설계의 기본원칙에 해당하지 않는 것은 클램핑 요소에 스패너·핀·쐐기·해머 같은 여러 부품을 함께 쓰도록 하는 내용이다.
클램핑은 조작이 빠르고 간단해야 하므로 부품 수를 줄이는 방향으로 설계한다.
나머지 보기는 치공구 설계의 기본원칙이다.
제작비와 손익분기점을 고려하라는 내용은 경제성을 위한 원칙이다.
손으로 조작하는 치공구는 강도를 갖추되 가볍게 하라는 내용은 작업 편의를 위한 원칙이다.
정밀도가 필요 없는 부분은 기계가공을 하지 말라는 내용은 제작비를 줄이기 위한 원칙이다.

축 검사용 한계게이지에서 통과 측은 사용 중 마모되어 치수가 커지므로, 마모 후에도 축의 하한 치수를 판정할 수 있도록 처음부터 치수를 작게 만든다. 따라서 마모여유는 통과 측 치수에 “-”값으로 부여한다.

드릴 지그의 다리는 지그를 안정적으로 지지하고 흔들림을 줄이기 위해 일반적으로 4개를 붙이는 것이 가장 좋다. 다리가 너무 적으면 지지력이 부족하고, 너무 많으면 각 다리가 동시에 접촉하지 않아 불안정해질 수 있다.

곡선이 안내 곡선 또는 지정된 이동 경로를 따라 이동하면서 형성되는 곡면은 Sweep 곡면이다. 심미적 곡면은 외관 설계, Blending 곡면은 곡면 간의 매끄러운 연결, Patch 곡면은 경계 곡선으로 둘러싸인 영역을 메워 생성하는 곡면을 의미한다.

와이어 컷 방전가공액은 가공 중 극간의 절연 회복, 가공 칩의 제거, 가공 부위의 냉각을 담당한다. 방전 폭발 압력은 방전 자체에 의해 발생하는 현상으로 가공액의 역할이 아니므로 3번이 해당된다.

G74에서 F는 이송속도, I는 X방향의 이동량, Z는 사이클 종료점의 Z좌표를 의미한다. D는 절삭 시 단위 전진량이 아니라 절입 깊이 또는 펙 가공의 반복 절입량을 지정하는 값이므로, “단위 전진량”이라고 설명한 3번이 틀리다.

커터 회전수는 $n=\frac{1000V}{\pi D}$이므로, 절삭속도 $V=120$ m/min, 커터 지름 $D=80$ mm를 대입하면 $n=\frac{1000\times120}{\pi\times80}\approx477.5$ rpm이다. 따라서 약 480 rpm에 해당한다.

이항분포에서 각 시행의 성공확률이 P, 실패확률이 1-P이고 시행이 독립이면, n회 중 A가 정확히 x회 발생할 확률은 $P(x)=\binom{n}{x}P^x(1-P)^{n-x}$이다. 따라서 이 식에 해당하는 보기가 정답이다.

보전작업자를 조직상 각 제조부문의 감독자 밑에 소속시키는 형태는 부문보전이다. 운전자와 보전작업자가 같은 부문에 속해 일체감과 현장감독의 용이성이라는 장점이 있는 반면, 생산우선주의로 보전작업이 경시되고 보전기술 향상이 곤란하다는 단점이 있는데, 이는 제시된 설명과 일치한다.

관리도 작성 절차는 먼저 관리하려는 제품이나 종류를 선정(㉢)한 후, 그에 맞는 관리하여야 할 항목을 선정(㉠)하고, 이어서 관리도의 종류를 선정(㉡)한 다음, 마지막으로 시료를 채취하여 측정하고 관리도를 작성(㉣)하는 순서로 진행된다. 따라서 올바른 순서는 ㉢→㉠→㉡→㉣이다.

계통 샘플링은 모집단을 일정한 간격으로 추출하는 방법이므로, 제조공정의 품질특성에 주기적인 변동이 있으면 주기와 추출 간격이 겹쳐 표본이 모집단을 대표하지 못할 수 있어 적절하지 않다. 취락 샘플링은 취락 간 차이는 작고 취락 내 차이는 크게 하는 것이 바람직하며, 일정 간격으로 추출하는 방법은 계통 샘플링, 모집단을 층으로 나누어 각 층에서 무작위 추출하는 방법은 층별 샘플링이다.

PTS(PreDetermined Time Standard)는 미리 정해진 표준시간표를 이용하여 작업자의 동작을 기본 동작으로 분해하고, 각 동작에 소요되는 시간을 합산해 표준시간을 산정하는 방법이다. 스톱워치법은 직접 시간 측정, 워크샘플링법은 작업 상태의 표본 관측, 실적자료법은 과거 실적자료를 이용하는 방법이다.

단순이동평균법은 최근 n개월의 실적을 산술평균하여 다음 기간의 수요를 예측한다. 5개월 단순이동평균이므로 1~5월 판매량 100, 110, 120, 130, 140대를 평균하면 $(100+110+120+130+140)/5 = 600/5 = 120$대가 된다. 따라서 6월 예측 수요는 120대이다.