[7급 국가직 기계공작법] 23년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

강철구 압입자를 쓰고 압입 자국의 표면적으로 하중을 나누는 방법은 브리넬 경도시험법이다.
브리넬 경도는 $HB=\dfrac{P}{A}$로, 하중을 구면 압흔의 표면적으로 나눈 값이다.
비커스 경도시험법: 대면각 136°의 다이아몬드 사각뿔 압입자를 쓴다.
누프 경도시험법: 길쭉한 마름모꼴 다이아몬드 압입자로 압흔의 투영면적을 기준으로 한다.
로크웰 경도시험법: 면적이 아니라 압입 깊이 차로 경도를 정한다.

진원심주조는 코어 없이 원심력만으로 중공부를 만들므로, 코어와 짝지은 연결이 옳지 않다.
회전하는 주형 안쪽 벽에 용탕이 원심력으로 밀착되어 굳으면서 가운데가 자연히 빈 관 형태가 된다.
인발가공 – 맨드릴: 관 인발에서 맨드릴로 내경을 유지한다.
열간압출 – 맨드릴: 중공 압출재는 맨드릴로 구멍을 형성한다.
사형주조 – 코어: 주물의 내부 공동은 코어로 만든다.

터릿은 여러 공구를 장착해 돌려 쓰는 공구대이므로 공작물 고정 장치가 아니다.
터릿 선반은 공구를 바꿔 끼우는 시간을 줄이려고 회전식 공구대를 둔 것이다.
콜릿: 가는 봉재를 정밀하게 물어 고정하는 척이다.
연동척: 세 개의 조가 동시에 움직여 둥근 공작물의 중심을 자동으로 맞춰 고정한다.
마그네틱 척: 자력으로 얇은 철계 공작물을 고정한다.

볼트·너트 머리가 닿는 자리를 구멍 축에 직각으로 평평하게 깎는 작업은 스폿페이싱이다.
주물 표면처럼 거친 자리에 좌면을 얕게 만들어 체결 시 머리가 고르게 밀착되게 한다.
태핑: 구멍에 탭으로 암나사를 내는 작업이다.
리밍: 뚫린 구멍을 리머로 다듬어 치수 정밀도와 표면을 개선한다.
카운터싱킹: 접시머리 나사가 묻히도록 구멍 입구를 원뿔형으로 깎는다.

회전하는 맨드릴(형) 위에서 롤러 공구로 판재를 눌러 점진적으로 축대칭 형상을 만드는 공정은 스피닝이다.
금형비가 적어 소량의 컵·원뿔·반구 형상 제품에 적합하다.
컬링: 판재 끝단을 둥글게 말아 강성과 안전성을 높이는 가공이다.
코이닝: 밀폐형 안에서 압축해 표면에 정밀한 요철 무늬를 새기는 압인 가공이다.
플랜징: 판재 가장자리를 굽혀 테(플랜지)를 만드는 가공이다.

g6 축의 최소직경은 29.980 mm이므로 29.987 mm라는 설명이 옳지 않다.
축의 위치수허용차 −7 μm, 공차 13 μm이다.
최대직경 $30-0.007=29.993\ \mathrm{mm}$
최소직경 $29.993-0.013=29.980\ \mathrm{mm}$
H6 구멍은 아래치수허용차가 0이므로 $30.000\sim30.013\ \mathrm{mm}$이다.
헐거운 끼워맞춤: 축의 최대(29.993)가 구멍의 최소(30.000)보다 작아 항상 틈새가 생긴다.
축의 최대직경 29.993 mm: 기준치수에서 7 μm를 뺀 값으로 맞다.
구멍의 최대직경 30.013 mm: 기준치수에 IT6 공차 13 μm를 더한 값으로 맞다.

숫돌의 속도와 직경이 커지면 입자 하나가 깎는 칩 두께가 얇아져 연삭입자력은 감소하므로 옳지 않다.
입자당 칩 두께는 숫돌 속도와 직경이 클수록 작아지고, 공작물 속도와 절입이 클수록 커진다.
연삭비: 제거된 공작물 체적을 숫돌 마모 체적으로 나눈 값이 맞다.
드레싱: 무뎌지거나 눈메움된 표면 입자를 털어내 새 날을 내는 작업이 맞다.
트루잉: 형상이 틀어진 숫돌을 진원·정확한 형상으로 고치는 작업이 맞다.

백주철을 풀림 열처리해 연성과 인성을 높인 주철은 가단 주철이다.
백주철 속 시멘타이트를 장시간 풀림으로 분해해 덩어리 흑연(뜨임 탄소)으로 만들므로 내충격성이 좋아 관이음쇠 등에 쓰인다.
회주철: 열처리 없이 편상 흑연이 정출된 주철로 취성이 있다.
칠드 주철: 표면만 급랭해 단단한 백주철층을 만든 주철이다.
구상 흑연 주철: 용탕에 Mg·Ce를 첨가해 흑연을 구상화한 것으로 백주철 풀림과 무관하다.

원심주조는 중력이 아니라 원심력으로 용탕을 가압하며, 주로 관·실린더 라이너 같은 원통형 중공 제품에 쓰이므로 옳지 않다.
엔진블럭처럼 복잡한 형상은 사형주조 등이 적합하다.
다이캐스팅: 용융금속을 금형에 고압으로 주입하는 공정이 맞다.
셸 주조: 열경화성 수지를 섞은 모래로 가열된 패턴을 덮어 얇은 셸 주형을 만드는 것이 맞다.
인베스트먼트 주조: 왁스 패턴에 내화재를 입힌 뒤 가열해 왁스를 녹여내고 주형을 만드는 것이 맞다.

평밀링의 재료 제거율은 폭 × 절삭깊이 × 테이블 이송속도이며 값은 40,000 $mm^{3}/min$이다.
이송속도 $f=f_z\cdot z\cdot N=1\times20\times1000=20{,}000\ \mathrm{mm/min}$
재료 제거율 $MRR=w\cdot d\cdot f=2\times1\times20{,}000=40{,}000\ \mathrm{mm^3/min}$
커터 직경과 $\pi$는 절삭속도 계산용이며 제거율에는 쓰이지 않는다.

브로칭은 날이 여러 개인 브로치로 재료를 깎아내는 절삭가공이므로 성형가공이 아니다.
성형(소성)가공은 칩 없이 재료를 소성변형시켜 형상을 만든다.
압연: 회전 롤 사이로 재료를 통과시켜 두께를 줄이는 소성가공이다.
단조: 해머·프레스로 압축해 형상을 만드는 소성가공이다.
딥드로잉: 판재를 펀치로 다이 속에 눌러 컵 형상을 만드는 소성가공이다.

육면체 공작물의 윗면과 네 측면 같은 평면 가공에는 밀링 가공이 적합하다.
밀링은 회전 커터로 평면·측면·홈을 가공하므로 한 번 고정한 상태에서 여러 면을 깎을 수 있다.
보링: 이미 뚫린 구멍을 넓히거나 정밀하게 다듬는 구멍 가공이다.
선삭: 공작물을 회전시켜 원통형 형상을 만드는 가공이라 육면체 평면 가공에 맞지 않다.
호빙: 호브로 기어 치형을 창성하는 전용 가공이다.

접촉면의 전기저항 열을 이용하는 용접은 저항 용접이며, 그 하나가 프로젝션 용접이다.
프로젝션 용접은 한쪽 모재에 돌기를 만들어 그 부분에 전류와 압력을 집중시켜 여러 점을 동시에 용접한다.
테르밋 용접: 알루미늄 분말과 산화철의 화학 반응열을 이용한다.
레이저 빔 용접: 집속된 레이저 광에너지를 열원으로 쓴다.
전자빔 용접: 진공 중 고속 전자의 충돌 에너지를 열원으로 쓴다.

비소모성 텅스텐 전극을 쓰고 용가재를 따로 공급하는 용접은 가스 텅스텐 아크 용접(TIG)이다.
텅스텐 전극은 아크만 발생시키고 녹지 않으므로 용가봉을 외부에서 넣어 준다.
가스 금속 아크 용접: 연속 공급되는 와이어 자체가 전극이자 용가재(소모성)이다.
유심 용제 아크 용접: 용제가 든 관 모양 와이어가 소모성 전극이다.
피복 금속 아크 용접: 피복 용접봉이 녹아 용가재가 되는 소모성 전극 방식이다.

같은 대상을 반복 측정했을 때 값의 흩어짐이 작은 정도는 정밀도이다.
정밀도는 측정값끼리 얼마나 모여 있는지를, 정확도는 참값에 얼마나 가까운지를 나타낸다.
정확도: 측정 평균이 참값에 가까운 정도로, 치우침과 관련된다.
산포도: 흩어짐의 크기 자체를 나타내는 통계량으로, 측정기 성능 용어로서 흩어짐이 작은 정도를 뜻하지 않는다.
분해능: 측정기가 구별해 표시할 수 있는 최소 변화량이다.

단위시간당 부피가 일정하므로 속도 × 폭 × 두께가 입출구에서 같고, 출구 폭은 100 mm이다.
압하율 40 %이므로 출구 두께 $t_1=2\times(1-0.4)=1.2\ \mathrm{mm}$
$v_0 w_0 t_0=v_1 w_1 t_1$
$1.5\times80\times2=2\times w_1\times1.2$
$w_1=\dfrac{240}{2.4}=100\ \mathrm{mm}$
두께와 속도 변화만큼 폭이 넓어진 결과이다.

가공 시간에서 회전수를 구해 절삭속도를 얻은 뒤 테일러 공구수명식에 넣으면 공구 수명은 16분이다.
회전수 $N=\dfrac{L}{f\cdot t}=\dfrac{400}{0.5\times1}=800\ \mathrm{rpm}$
절삭속도 $V=\pi DN=3\times50\times800=120{,}000\ \mathrm{mm/min}=120\ \mathrm{m/min}$
$T=\left(\dfrac{C}{V}\right)^{1/n}=\left(\dfrac{240}{120}\right)^{4}=16\ \mathrm{min}$
절삭속도 단위는 m/min으로 맞춰야 한다.

열간가공은 재결정온도 이상에서 가공해 변형저항이 작으므로 소재 변형이 크고 동력 소모가 작다. 따라서 이 설명이 옳지 않다.
녹는점 근처까지 가열하는 것이 아니며, 변형이 작고 동력이 크다는 것은 냉간가공의 특징에 가깝다.
인발가공: 다이를 통해 재료를 잡아당겨 단면을 줄이는 가공이 맞다.
압출가공: 재료를 밀어 다이 구멍으로 통과시켜 단면 형상을 얻는 가공이 맞다.
전조가공: 성형공구 사이에서 소재를 굴려 나사·기어 등 공구 형상을 옮겨 만드는 가공이 맞다.

절삭가공 부품은 표준 절삭공구로 가공할 수 있는 형상으로 설계해야 공구비와 가공시간이 줄어든다.
가공성 설계(DFM)는 고정 횟수 최소화, 필요한 만큼의 공차, 공구 반경 고려를 원칙으로 한다.
여러 번 고정하는 형상: 재고정마다 시간과 위치 오차가 늘어 고정 횟수를 최소화해야 한다.
기능 요구를 초과하는 공차·표면 정도: 비용만 높이므로 필요한 수준으로 지정해야 한다.
공구 반경보다 작은 내부 코너 반경: 회전 공구로는 가공할 수 없으므로 공구 반경 이상으로 설계해야 한다.

조직 번호가 클수록 기공이 많은 성긴 조직이므로, 조직 8인 숫돌 B의 입자 비율이 조직 4인 숫돌 A보다 작다. 따라서 이 설명이 옳지 않다.
표시 순서는 입자 종류 – 입도 – 결합도 – 조직 – 결합제이다.
입자: C는 탄화규소(실리콘카바이드), A는 알루미나이다.
입도: 번호가 클수록 고운 입자이므로 500인 숫돌 B가 240인 숫돌 A보다 입자가 작다.
결합도: 알파벳이 뒤로 갈수록 단단하므로 J인 숫돌 B가 H인 숫돌 A보다 결합 강도가 크다.

평면연삭의 재료 제거율은 연삭 깊이 × 연삭 폭 × 공작물 이송속도로 2,000 $mm^{3}/min$이다.
이송속도 $2\ \mathrm{m/min}=2000\ \mathrm{mm/min}$
$MRR=d\cdot w\cdot v=0.04\times25\times2000=2000\ \mathrm{mm^3/min}$
숫돌 직경과 회전수는 숫돌 원주속도 계산에 쓰이며 제거율과는 무관하다.

워터제트는 초고압 물줄기로 재료를 직접 관통하며 어느 위치에서든 절단을 시작할 수 있어 사전 구멍이 필요 없다. 따라서 이 설명이 옳지 않다.
사전 구멍(시작 구멍)이 필요한 것은 와이어 방전가공처럼 공구를 통과시켜야 하는 공정이다.
가공열이 거의 없어 열변형과 열영향부가 적다.
절단면에 버가 잘 생기지 않는다.
물을 쓰므로 분진·유해 가스가 적은 청정 공정이다.

전연성은 타격이나 압력을 받았을 때 넓게 펴지는 성질(전성)과 길게 늘어나는 성질(연성)을 합친 것이다.
단조·압연·인발 같은 소성가공이 가능한 근거가 되는 성질이다.
가열·용해 후 유동성을 갖는 성질: 주조성(유동성)에 대한 설명이다.
공구로 쉽게 깎이는 성질: 피삭성(절삭성)에 대한 설명이다.
가열 시 다른 금속과 접합이 가능해지는 성질: 용접성(접합성)에 대한 설명이다.

1회전 1,800 펄스에 리드 1 mm이므로 1 mm당 1,800 펄스이고, 펄스 수 36,000개·주파수 1,800 Hz이다.
펄스 수 $20\ \mathrm{mm}\times1800=36{,}000$
속도 $60\ \mathrm{mm/min}=1\ \mathrm{mm/s}$
주파수 $1\ \mathrm{mm/s}\times1800=1800\ \mathrm{Hz}$
펄스 수는 이동거리, 펄스 주파수는 이송속도로 정해진다.

주축은 공구나 공작물을 회전시키는 절삭 운동 요소로, 이송계 서보 기구에 속하지 않는다.
폐루프 이송계는 서보 모터가 볼 스크류를 돌려 테이블을 움직이고, 테이블 위치를 직접 검출해 되먹임하는 구조이다.
볼 스크류: 서보 모터의 회전을 테이블 직선운동으로 바꾸는 이송 요소이다.
서보 모터: 지령에 따라 이송 구동력을 내는 구동 요소이다.
리니어 스케일: 테이블의 실제 위치를 검출해 되먹임하는 폐루프의 핵심 요소이다.