기술지도사 기계분야 2017년 제 32회 기출문제 기계공작법(풀이)

기술지도사 기계분야 2017년 제 32회 기출문제

 

기계공작법

 

1. 빌렛(billet)표면의 산화피막과 함께 유동되어 압출된 제품 결함에 관하여 다음 물음에 답하시오(30점)

(1) 내부균열 ( internal cracking)의 원인과 방지대책을 설명하시오(10점)

원인 : 다이 내에서 변형영역 중심선에 정수압 증가와 인장응력의 증가

대책 : 다이각을 줄인다. (접촉면적이 증가하여 변형영역이 증가한다.)

압출비의 변형영역의 크기와 깊이 증가

 

(2) 표면균열 (surface cracking) 의 원인과 방지대책을 설명하시오(10점)

원인 : 온도가 너무 높거나 압출속도 및 마찰이 커 표면온도가 상승

대책 : 빌렛 온도와 압출 속도를 낮춘다.

빌렛표면을 기계가공하여 제거한다.

압판의 지름을 컨테이너 지름보다 작게 하여 산화피막이 있는 표면재료는 컨테이너에 잔류케 한다.

 

(3) 파이프결함 ( extrusion defect)의 원인과 방지대책을 설명하시오(10점)

원인 : 압출공정의 금속유동양상은 표면의 산화물과 불순물을 재료의 중심부로

끌어들이기 쉬운 깔때기 모양을 하고 있어 결함이 발생(전체 길이의 1/3정도)

대책 : 전체 길이의 1/3정도를 절단하여 스크랩 처리한다.

 

 

2. 기계가공 중 절삭가공에 관하여 다음 물음에 답하시오(30점)

(1) 드릴링 머신에서 구멍 가공 외에 가능한 가공의 종류 5가지와 각각의 특징을 설명하시오(15점)

① 보링(boring) : 보링바이트를 이용하여 구멍의 내면을 확대 가공한다

② 리밍(reaming) : 리머를 이용하여 구멍 내경을 정밀다듬질 한다.

③ 카운터 싱킹(counter sinking) : 구멍입구를 원추형으로 테이퍼 가공

④ 카운터 보링(counter boring) : 볼트머리나 너트 자리를 만들기 위해 카운터보어나 엔드밀 등을 사용하여 구멍입구를 확대한다.

⑤ 스폿페이싱 (spot facing) 너트, 볼트 등의 자리를 만들기 위해 구멍 돌출부위를 평탄하게 가공

⑥ 탭핑 (tapping) : 탭을 사용하여 구멍에 암나사를 가공한다.

(2) 드릴링 머신에서 고속도강 드릴(직경 20mm)로 공작물을 1,000rpm으로 절삭가공할 때의 절삭속도(m/min)를 구하시오 (단 소수점 첫째자리에서 반올림하여 구한다) (10점)

  V=πdn/1000=3.14 x 20 x 1000 / 1000= 62.8    63[m/min]

(3) 테일러 공식 (VTn=C)을 활용하여 문제(2)의 드릴 공구수명(min)을 구하시오.

( 단, n=0.20, C=630m/min 이다)(5점)

 T= C/nV = 630/(0.2 x 63) = 50[min]

 

3. 나사는 절삭가공과 전조(form rolling) 등으로 제작할 수 있다. 절삭가공에 비해 전조로 제작된 나사의 장점 5가지를 설명하시오(10점)

① 재료 손실이 없음

② 치수공차 및 강도가 양호

③ 표면정도가 좋음

④ 압축 잔류 응력으로 인하여 피로 수명이 증가

⑤ 대량 생산에 적합(생산 속도가 높다0

⑥ 공구의 수명이 길기 때문에 단취 간격이 길다

 

 

4. 강의 열처리방법 중 노멀라이징(normalizing)에 관하여 다음 물음에 답하시오(10점)

(1) 노멀라이징 목적 3가지를 설명하시오(6점)

① 결정립을 미세화 시켜 어느 정도의 강도를 증가

② 냉간가공이나 단조 등으로 인한 내부응력 제거, 주조품이나 단조품에 존재하는 편석 제거

③ 균질한 조직을 만들어 결정 조직이나 기계적, 물리적 성질을 표준화

④ 퀜칭이나 완전풀림을 위한 재 가열 시 균일한 오스테니아트 상태로 만들기 위함

(2) 노멀라이징 열처리 방법을 설명하시오 (4점)

방법 :

① Ac3 변태점 또는 Acm 변태점 이상 40~60℃에서 가열하여 균일한 오스테나이트 조직이 되면 25mm 두께당 1~2시간 비율로 유지한 후 조용한 대기중에 방냉처리한다. (퍼얼라이트 조직이 된다.)

 

 

5. 액체 호닝의 장점 3가지와 단점 2가지를 각각 설명하시오(10점)

압축공기를 사용하여 연마제를 가공액과 함께 노즐을 통해 고속 분사시켜 가공물 표면을 다듬는 가공법 (센팅, 쇼팅하는 것과 방법이 비슷한데 에어에 가공액이 첨가되어 있다)

장점

① 단시간에 매끈하고 광택이 없는 다듬질 면을 얻을 수 있다.

② 피닝효과가 있고 피로한계(피로강도)를 높일 수 있다.

③ 가공시간이 짧고, 복잡한 모양의 제품에 대해서도 쉽게 다듬질 할 수 있다.

④ 제품 표면에 잔류하는 산화 피막과 거스러미를 쉽게 제거할 수 있다.

⑤ 가공면에 방향성이 존재하지 않는다

⑥ 절삭공구의 날끝 호닝 시 수명 연장 효과(내마모성 증가)가 있다.

 

단점

① 다듬질 면의 광택이 적다

② 형상 정밀도(직진도, 진원도)가 그리 높지 않다.

③ 분쇄된 연삭입자에 의해 내마모성에 악영향을 준다

 

용도

① 주조품의 청소 및 산화물 제거

② 도금 및 도장의 바탕 다듬질

③ 다이캐스팅 제품, 주형, 다이등의 버제거

④ 유압장치, 절삭공구의 최종 다듬질

 

연마제 : SIC, Al2O3, 등의 분말, 최종으로 다듬질 할 경우 열매껍질 등과 같은 연질입자등을 사용하기도 한다.

가공액 : 물에 방청제를 첨가하여 사용하며, 연마제:가공액 비율은 1:2정도

 

 

6. 절삭가공 중 밀링에 관하여 다음 물음에 답하시오(10점)

(1) 공작물 고정방법 2가지를 쓰시오(4점)

① 테이블에 클램핑 볼트를 이용한 직접 고정 방법

② 바이스를 이용한 고정(수평, 회전, 만능, 유압바이스 등)

③ 특수 고정 공구를 이용하는 방법(회전테이블, 분할대, 앵글플레이트 등)

④ 마그네틱 베이스에 의한 방법

(2) 밀링의 커터 고정 방법 3가지를 쓰시오.(6점)

① 아버에 의한 고정

② 어뎁터와 콜릿에 의한 고정(모오스 테이퍼의 셀프 고정)

③ 스프링 코릿척에 의한 고정

④ 급속교환 어뎁터에 의한 고정