미러 가공 실현 방법

미러 가공이란, 가공된 표면이 마치 거울처럼 상을 비춰낼 수 있는 상태를 말하며, 이는 매우 우수한 공작물 표면 품질을 의미합니다. 미러 가공은 제품에 높은 ‘외관 완성도’를 부여할 뿐만 아니라, 노치 효과를 줄이고 공작물의 피로 수명을 연장시키는 데에도 효과가 있습니다. 이러한 가공은 많은 조립 구조나 밀봉 구조에서 매우 중요한 역할을 합니다. 폴리싱을 통한 미러 가공 공정은 주로 공작물의 표면 조도를 낮추기 위해 사용되며, 금속 공작물의 경우에는 요구 조건에 따라 다양한 폴리싱 방식 중 하나를 선택할 수 있습니다. 다음은 미러 폴리싱 가공에서 일반적으로 사용되는 몇 가지 대표적인 방법입니다.

1. 기계 폴리싱

기계 폴리싱은 절삭 및 재료 표면의 소성 변형을 통해, 돌출된 부분을 제거하여 평탄한 표면을 얻는 폴리싱 방식입니다. 일반적으로 오일스톤, 양모 휠, 사포 등을 사용하며, 수작업이 중심이 됩니다. 회전체 표면과 같은 특수 부품의 경우 회전대 등의 보조 장비를 사용할 수 있으며, 표면 품질 요구가 높은 경우에는 초정밀 연마 방식이 적용됩니다. 초정밀 연마는 특수 제작된 연마 공구를, 연마재가 포함된 연마액 속에서 공작물의 가공 표면에 밀착시켜 고속 회전 운동을 통해 가공하는 방식입니다. 이 기술을 사용하면 표면 거칠기 Ra0.008μm 수준까지 도달할 수 있으며, 이는 모든 폴리싱 방식 중 가장 높은 수준입니다. 광학 렌즈 금형 가공에 자주 사용됩니다.

2. 화학 폴리싱

화학 폴리싱은 재료를 화학 용액에 담가, 표면의 미세하게 돌출된 부분이 오목한 부분보다 우선적으로 용해되도록 하여 평탄한 표면을 얻는 방식입니다. 이 방법의 주요 장점은 복잡한 장비가 필요 없고, 형상이 복잡한 공작물도 폴리싱할 수 있으며, 다수의 공작물을 동시에 처리할 수 있어 효율이 높다는 점입니다. 화학 폴리싱의 핵심은 폴리싱 용액의 조성에 있으며, 이 공정으로 얻을 수 있는 표면 거칠기는 일반적으로 10μm 수준입니다.

3. 전해 폴리싱

전해 폴리싱은 기본 원리가 화학 폴리싱과 동일하며, 표면의 미세한 돌출 부분을 선택적으로 용해시켜 평활한 표면을 얻는 방식입니다. 화학 폴리싱에 비해, 전해 폴리싱은 음극 반응의 영향을 제거할 수 있어 보다 우수한 효과를 얻을 수 있습니다. 전기화학적 폴리싱 과정은 두 단계로 나뉩니다:
(1) 거시적 평탄화 – 용해 생성물이 전해액으로 확산되며, 재료 표면의 기하학적 거칠기가 감소합니다 (Ra > 1μm). (2) 미세 광택화 – 양극 분극을 통해 표면의 광택이 향상되고, 거칠기 값이 Ra < 1μm로 낮아집니다.

4、 호크넌 미러 가공 장비

신형 폴리싱 공정으로서 호크넌 가공은 다양한 금속 부품 처리에 있어 독특한 장점을 지니고 있습니다. 이는 전통적인 연마기, 롤링, 보링, 호닝, 폴리싱 머신, 벨트 연마기 등 기존의 금속 표면 마무리 장비와 공정을 대체할 수 있으며, 금속 공작물의 고광택 가공을 훨씬 손쉽게 실현시켜 줍니다. 호크넌은 단순한 폴리싱 기능을 넘어, 가공된 표면의 조도를 세 단계 이상 향상시켜 Ra 값 0.2 이하를 쉽게 달성할 수 있고, 동시에 공작물 표면의 미세경도를 20% 이상 향상시키며, 내마모성과 내식성 또한 크게 개선됩니다. 이 공법은 스테인리스강을 포함한 다양한 금속 공작물에 적용 가능합니다.

5. 초음파 폴리싱

공작물을 연마재가 부유된 용액에 넣고 초음파 장 내에 함께 배치하여, 초음파의 진동 작용을 통해 연마재가 공작물 표면에서 연삭 및 폴리싱을 수행합니다. 초음파 가공은 거시적인 힘이 작기 때문에 공작물에 변형을 일으키지 않으며, 다만 공구의 제작 및 설치가 비교적 어렵다는 단점이 있습니다. 초음파 가공은 화학적 또는 전기화학적 방법과 결합하여 사용할 수 있으며, 용액의 부식이나 전해 반응을 바탕으로 초음파 진동을 추가하면 용액이 교반되어 공작물 표면의 용해 생성물이 쉽게 제거되고, 표면 근처의 부식 및 전해 반응이 보다 균일하게 이루어집니다. 또한 초음파의 액중 공동현상은 부식 과정을 억제하고, 표면을 더욱 밝고 매끄럽게 만드는 데에 도움이 됩니다.

6. 유체 폴리싱

유체 폴리싱은 고속으로 흐르는 액체와 그 속에 포함된 연마 입자가 공작물 표면을 세척하듯이 닦아내어 폴리싱 효과를 얻는 방식입니다. 일반적으로 사용되는 방법으로는 연마재 분사 가공, 액체 분사 가공, 유체 동력 연마 등이 있으며, 그중 유체 동력 연마는 유압 구동을 통해 연마 입자를 포함한 액체 매체가 공작물 표면을 고속 왕복 흐름으로 통과하게 하는 방식입니다. 이때 사용하는 매체는 비교적 낮은 압력에서도 잘 흐를 수 있는 특수 화합물(고분자 상태의 물질)을 기반으로 하며, 여기에 연마재를 혼합해 사용합니다. 연마재로는 주로 탄화규소 파우더가 사용됩니다。

7. 미러 폴리싱

거울면, 자성 연마 폴리싱은 자기장을 이용해 자성 연마재가 자장 내에서 연마 브러시를 형성하고, 이를 통해 공작물을 연삭·가공하는 방식입니다. 이 방법은 가공 효율이 높고 품질이 우수하며, 작업 조건이 비교적 쉽게 제어되고 작업 환경도 양호한 것이 특징입니다. 적절한 연마재를 사용하면 표면 조도를 Ra 0.1μm까지 달성할 수 있습니다. 플라스틱 금형 가공에서 말하는 폴리싱은 일반 산업에서 요구하는 표면 광택 처리와는 큰 차이가 있으며, 엄밀히 말해 금형의 폴리싱은 ‘미러 가공’이라고 해야 합니다. 이는 단순히 광택을 내는 수준을 넘어, 표면 평탄도, 매끄러움, 기하학적 정밀도에 이르기까지 매우 높은 수준의 기준을 요구합니다. 일반적인 표면 폴리싱은 단순히 표면을 밝고 반짝이게 만드는 데 목적이 있지만, 미러 가공은 그 기준이 훨씬 엄격합니다. 미러 가공의 등급은 네 가지로 나뉘며, AO=Ra 0.008μm, A1=Ra 0.016μm, A3=Ra 0.032μm, A4=Ra 0.063μm입니다. 전해 폴리싱이나 유체 폴리싱과 같은 방법은 부품의 기하학적 정밀도를 정밀하게 제어하기 어려우며, 화학 폴리싱, 초음파 폴리싱, 자성 연마 폴리싱 등은 표면 품질에서 기준을 충족시키기 어렵기 때문에, 정밀 금형의 미러 가공은 여전히 기계적 폴리싱이 중심이 되고 있습니다。