초정밀 가공 종류

정밀 연마 

광학 연마란, 가공물 표면 거칠기를 연마하여 폴리싱 작업이 가능한 정도로 만드는 것을 의미합니다. 산화알루미늄, SiC 등의 연마재와 주철 또는 알루미늄으로 제작된 연마판을 사용하여 유리 렌즈 등을 가공합니다. 정밀 연마에서는 형상이 정확한 주철제 연마판을 주로 사용하며, 작업물과 연마판 사이에 연마제와 연마액을 공급하여 두 부품이 상대적으로 움직이면서 연마판의 형상을 작업물에 전사합니다.

정밀 연마는 평면 정밀 연마, 구면 정밀 연마, 원공 정밀 연마로 구분됩니다. 만약 연마 작업 중 흠집이 발생한다면, 환경 오염, 이물질 혼입, 또는 연마 압력 불균형 등이 원인일 수 있습니다.

정밀 금형과 같은 작은 부품, 예를 들어 에칭 방전 가공된 금형 등 단순 평면이나 구면이 아닌 경우, 고효율 정밀 연마가 어렵고 표면 거칠기도 너무 거칠어 자유 입자 연마재로 압착하기 어려워 연마석을 사용합니다. 연마석은 WA(산화알루미늄)계, SiC계로 나뉘며, 후자는 특히 단단하여 과도한 힘을 가하면 흠집이 생기기 쉽습니다. 연마석으로 인한 흠집 방지를 위해서는 부드러운 연마석부터 사용하고, 큰 연마석을 사용하지 않으며, 충분한 연마유를 공급하고 연마석 이동 거리를 줄여야 합니다.

폴리싱

광택은 연마를 통해 빛나는 표면을 만드는 최종 공정으로, 가공량이 매우 적으며 정밀 연마판이 필요하지 않습니다. 광택용 도구의 기재는 주로 일본단풍나무, 미국소나무, 오동나무, 버드나무 등 목재로 만든 목봉을 사용하며, WS는 아크릴, 나일론, PBT 같은 플라스틱 봉도 사용됩니다. 강재 계열의 광택은 원칙적으로 다이아몬드 페이스트를 사용합니다. 광택 작업 중 공작물이 치우치는 주요 원인은 흠집 때문이며, 이는 가공 시 발생한 미세 균열, 충격, 재료 결함 또는 과도한 연마 압력 등이 원인이 될 수 있습니다. 따라서 연마 대상은 신중히 다루어 손상을 방지해야 합니다.

공작물이 연마 도중이나 완료 시에 주로 측정하거나 평가하는 항목은 다음 세 가지입니다:

• 외관
• 면 정밀도
• 치수 정밀도

치수 정밀도는 대부분 육안 검사와 현미경을 이용한 정성적 평가로 이루어지며, 경험에 의존한 주관적 평가, 측정기를 이용한 엄밀한 정량 평가, 또는 게이지 등으로 맞물림이나 촉감을 확인해 합격 여부를 결정하기도 합니다. 연마면 검사 방법은 일반적인 방법과 광학적 방법으로 나뉩니다.

일반적인 금형 연마를 광학적 면까지 진행하면 연마 비용이 상승합니다. 금형이 약간 변형되더라도 표면이 매끄럽기만 하면 충분하며, 레진 흐름이나 이형에 영향을 주지 않는다면 연마 자국이 남아도 큰 문제가 되지 않습니다. 또한 광학 제품의 경우 감각에 의존한 연마는 고가의 공작물을 폐기하게 할 수도 있으므로, 공작물의 재질 경도, 연마 여유량, 형상 정밀도 요구사항을 잘 이해해야 효율적으로 적절한 규격을 달성할 수 있습니다.

초정밀 가공기

초정밀 가공기는 크게 두 가지로 나뉘는데, 하나는 비구면 성형기이며, 공작물을 필요한 형상으로 성형하며 연마 기능도 갖추고 있습니다. 다른 하나는 초정밀 기계 가공기로서, 연삭 및 절삭 가공을 통해 최종 면 정밀도를 달성합니다.

비구면 성형기

비구면 성형기는 천체 망원경 제작에 적합하며, 초기에는 모방 가공 방식, 중기에는 타공 띠 제어 방식, 최신에는 컴퓨터 제어 방식을 사용합니다. 대상 공작물은 크고 단순한 형상, 회전 대칭 구조이며 극히 높은 정밀도를 자랑하지만, 가공 속도가 매우 느리고 장비 가격이 높아 전용 기계로 이동이 불가능하며 소형 공작물 가공에는 적합하지 않습니다.

초정밀 기계 가공기

초정밀 기계 가공기의 제어 방식은 컴퓨터 제어이며, 알루미늄, 스테인리스강, 금·은, 다양한 결정체, 플라스틱 등의 소재를 가공할 수 있습니다. 공작물 고정 방식은 대부분 진공 척 방식을 사용하며, 가공 환경은 온도, 습도, 압력이 일정하고 무진 상태를 유지해야 합니다. 절삭 도구로는 단결정 다이아몬드 선반날, 연삭용 다이아몬드, CBN 소결 연삭휠 또는 코팅 연삭휠을 사용합니다. 그러나 가공 속도가 느리고, 가공 가능한 재료가 제한적이며, 장비 가격이 높고 설치 공간도 제한적이어서 가공 자국이 발생하는 경우도 있습니다.