KR100536422B1 - 금속 광학 미러의 연마 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광전자 기기의 광학 부품으로서 사용되는 금속 광학 미러-마그넷들(metal optical mirror-magnets)의 정밀한 구형 표면들을 기계가공하는 방법에 관한 것이다. 금속 광학 미러들의 연마 가공 방법은 고정 연마재(fixed abrasive)를 사용하는 공구로 구형 표면을 연삭하는 단계, 입경(grain sizes)이 감소하는 자유 연마재(free abrasive)와 그라인더를 사용하여 상기 구형 표면을 연삭하는 단계, 및 연마하는 단계를 포함하는 순차적인 형상화(shaping) 단계로 구성되는 반제품[블랭크(blank)]을 가공하는 단계를 포함한다. 유기 결합제에 의해 접착된 다이아몬드 미세분말로 이루어지는 공구는 고정 연마재를 갖는 공구로서 상기 구형 표면의 연삭에 사용된다. 상기 유기 결합제로서는 부타크릴(butacryl)이 사용될 수 있으며, 상기 고정 연마재로서는 40/28의 입도(granularity)로 이루어지는 다이아몬드 미세분말이 사용될 수 있다. 자유 연마재에 의한 연삭 작업(grinding)은 접촉면들의 자체조정을 제공하는, 프리 랩(free lap; 래핑용 공구의 일종)에 의한 기계가공 기술에 따라 경질의 그라인더를 사용하여 두 단계로 수행된다. 이러한 단계에 필요한 연삭 공구 재료로서는 인조 또는 천연 석영이 사용될 수 있다. 상기 단계들에서 사용된 자유 연마재는 증가된 연마재 집중도(concentration)를 갖는 다성분 연삭 조성물(multi-component grinding composition)이다. 연마 작업(polishing)은 경도가 높은 초미세분말, 예를 들어 0.5/0 입자를 갖는 다이아몬드 분말을 연마용 분말로서 사용하는 고형 수지체를 구비한 연마기에 의해 수행된다.

Description

금속 광학 미러의 연마 가공 방법 {Method of abrasive machining of metal optical mirrors}

본 발명은 광학 기기의 제조기술에 관한 것으로서, 광전자 기기의 광학 시스템의 부품의 일부로서 사용되는 금속 광학 미러-마그넷들(mirror-magnets)의 정밀한 구형 표면들을 기계가공하기 위해 사용될 수 있다.

광전자 기기의 광학 시스템에서 필요한 주된 조건들 중 하나는 광학 시스템의 주된 요소들 중 하나인 미러-마그넷의 연마 표면의 정밀한 형상 및 표면 품질(surface quality)에 의해, 무엇보다도 극도로 높은 해상력(resolving power)이 보증되어야 한다는 것이다. 미러-마그넷 표면 형태의 허용치 이상의 뒤틀림과 상기 표면에 생길 수 있는 다른 결함은 광 손실을 증가시키게 되어, 상기 광학 시스템의 오정렬 및 초점 흐려짐을 초래하게 되고, 그에 따라 해상력이 감소하게 된다.

그러나, 금속에 대한 고품질의 연삭 및 연마 기구가 충분하게 공지되어 있지 않다. 따라서, 금속의 연삭 및 연마 처리를 위한 기술적 방법의 개발시에, 이러한 목적을 위해 글래스 제품의 연삭 및 연마 방법을 채용하려는 시도가 있었다. 이러한 문제점의 해결책은 기술 문헌들 및 특허공보들에 개시되어 있다.

다양한 형태의 광학 시스템(미러, 프리즘, 다면체 반사경 등)의 금속 광학 소자 제조 방법은 하기에 기재된 종래 기술의 참조문헌[1]에 공지되어 있다. 상기 참조문헌[1]은 반제품(블랭크)을 제조하는 단계, 그 반제품을 기계가공하여 열처리하는 단계, 시효 단계, 연삭 단계, 연마 단계 및 완제품의 광학 표면의 품질 조절 단계를 포함한다. 상술된 방법의 고유한 특징은 제조되는 소자의 광학 표면에서 금속의 선형 열팽창 계수가 모든 방향에서 동일해지는 방식으로 상기 금속 광학 소자의 반제품이 절단된다는 점이다. 상기 표면을 갖는 소자는 상기 반제품을 전조(rolling) 방향에 수직하게 절단하거나 또는 주물(casting)로부터 절단함으로써 제조될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상기 참조문헌[1]은 미러의 제조에 있어서 알루미늄 합금 즉, 연질 금속만을 이용하는 것으로 개시되어 있고, 또한 새로운 제조 공정의 주된 특징은 미러용 반제품으로서 모든 방향으로 등방성을 갖는 재료(주물), 또는 전조 방향에 수직하게 절단되는 봉(bar)을 사용한다는 것이다. 이와 관련하여 상기 참조문헌[1]은 금속 광학 미리가 제조되는 단단하고 깨지기쉬운 자석 합금의 매우 정밀한 기계가공을 위해 사용하기에는 부적합하다.

경화처리된 강(hardened steel)으로 이루어지는 부품의 정밀한 표면을 다듬질 처리하기 위한 연마 처리 방법도 하기에 기재된 종래 기술의 참조문헌[2]에 공지되어 있다. 이러한 참조문헌[2]에 따르면, 작업편의 표면은 결합제에 고정된 절단 입자들을 함유하는 복합 재료로 이루어지는 공구 및 자유 연마 입자재를 갖는 다듬질 성분과 함께 동시 충격으로 처리된다. 상기 다듬질용 성분으로서 연마 페이스트(abrasive paste)가 사용되면, 상기 페이스트는 입방정 질화 붕소(CBN; cubic boron nitride)의 절단 입자들을 포함하는 공구에 적용된다. 상기 입자들은 서로로부터 상기 연마 페이스트 입자들 크기의 0.8 내지 1.0의 거리로 결합제에 고정된다. 상기 연마 페이스트 입자들은 상기 입방정 질화 붕소 입자들의 0.35 내지 0.7 크기의 범위 내의 크기를 갖고, 상기 복합 재료의 경도는 상기 연마 페이스트 입자들의 경도의 0.8 내지 1.0 이다. 상기 참조문헌[2]에 따르면, 입방정 질화 붕소 입자들의 표면층은 상기 처리되는 표면으로부터 필요한 금속 두께의 제거 중에 상기 연마 페이스트의 구조에 자유 연마재의 입자들을 고정하는 기능을 하며, 또한 상기 처리된 표면에 필요한 정밀도(precision) 및 그 조도(roughness)의 필요한 등급을 얻을 수 있게 한다. 최적으로 선택된 연마 입자들의 경도 및 크기와, 입자들 사이의 거리와, 상기 공구의 복합 재료의 경도는 높은 품질 및 기계가공의 생산성을 보장한다. 그러나, 상기 참조문헌[2]의 연마 처리 방법은 하기와 같은 다수의 결점을 갖는다:

ㆍ 적은 수의 부품을 처리한 후에, 상기 공구를 재생 및 드레싱해야 한다;

ㆍ 상기 입방정 질화 붕소의 입자들이 서로 일정한 거리에 위치되어야 하기 때문에, 상기 공구의 제조는 매우 복잡하며 노동 집약적인 공정이다.

상술한 결점들은 상술한 기술의 비용을 증가시키고, 경도가 높은 부품의 연마 가공에 적용할 수 있더라도, 품질 및 상업적 제조의 조건에는 상기 참조문헌[2]를 적용할 수 없도록 한다.

상술한 방법에 대한 그 기술적으로 가장 근접한 것중 하나가 하기에 기재된 종래 기술의 참조문헌[3]에 기술된 모형으로서 선택되는 것으로 공지되어 있다. 경질 금속들의 미러 표면의 제조를 위한 상술한 공지된 방법에서, 첫번째 단계로서 상기 소자의 거친 터닝(turning)이 행해지고, 이어서 작은 이송 및 절삭 깊이를 갖는 미세한 기계가공이 실행된다. 상기 미세한 기계가공 전후에, 응력 제거에 필요한 열처리가 실행된다. 그런 다음에 산화 알루미늄을 사용하여 무반동(non-bound) 연마재로 상기 표면의 연삭이 실행된다. 선철(pig iron), 세라믹 또는 글래스로 이루어지는 랩(laps)이 사용된다. 작동 중의 속도와 하중은 작게 고려된다. 표면 형상의 편차가 2 내지 3 간섭대(interference bands)의 제한 범위 내로 달성된 후에, 상기 미세한 화합물은 처리된 표면으로부터 주의깊게 제거되고, 피치-로진 수지(pitch-rosin resins) SP-18, SP-20에 의한 연마가 개시된다. 상기 연마로서는, 윤활 및 습윤을 위해 소량의 순수 비누를 첨가하고, 1 : 10의 비율로 물에 혼합되는 1-미크론(μ)의 산화 알루미늄 분말에 의해 수행되는 것이 고려된다. 최종 미세한 처리는 0.3 μ의 입경을 갖는 분말을 사용하여 행해진다. 상기 초정밀 연마는 예를 들어, 납으로 이루어지는 연질 랩에 의해 행해진다.

상기 참조문헌[3]의 결점은 래핑용 공구 재료로서 선철, 세라믹 또는 글래스를 사용한다는 점이다. 자유 연마재를 사용하여 이들 상에서 부품을 처리하는 중에 상기 재료들은 그 재료 표면의 초기 형상이 빠르게 변경되고, 강도가 불충분해지며, 상기 자유 연마 입자의 러빙(rubbing)이 용이하지 않다. 이는 처리되어야 하는 표면에 현저한 거칠기를 초래하기 때문이며, 상기 작업편 표면의 필요한 품질 및 정밀도를 얻기 위해서는 장시간의 연마가 필요해진다. 상기 참조문헌[3]의 다른 결점은 경질 금속의 연마 중에 피치-로진 수지를 사용한다는 점이다. 피치-로진 수지는 온도 및 압력의 증가를 수반하는 강한 기계가공 중에 연화되는 연질 재료이다. 이는 초기 연마기 형상의 변형 및 작업편의 에지상에서의 상기 재료의 현저한 이탈을 초래한다. 이러한 점에서, 연마기의 표면은 수차례에 걸쳐 드레싱 처리되어야 하므로, 생산성 및 제조 비용에 부정적인 영향을 주는 연마 공정 기간이 증가한다.

본 발명의 목적은 미러-마그넷의 기계가공 중에 정밀도, 품질 및 생산성을 향상시키고 동시에 제조 비용을 감소시키는 것이다.

이러한 기술적 특징을 달성하기 위해, 금속 광학 미러의 연마 가공 방법이 제공되고, 그 방법은 가장 근접한 종래 기술과 유사한 방법으로서, 반제품을 기계가공하는 단계와, 고정 연마재를 사용하는 공구로 구형 표면을 연삭하는 단계, 입경이 감소하는 자유 연마재와 그라인더를 사용하여 상기 구형 표면을 연삭하는 단계, 및 연마하는 단계를 포함하는 후속 형상화를 수행하는 단계를 포함한다. 상기 참조문헌[3]과 구별되는 본 발명의 방법의 신규한 특징은 유기 결합제에 의해 접착된 다이아몬드 미세분말로 이루어지는 공구가 고정 연마재를 갖는 공구로서 상기 구형 표면의 연삭에 사용된다는 점이다. 또한, 자유 연마재에 의한 연삭 작업은 접촉면들의 자체조정을 제공하는, 프리 랩에 의한 기계가공 기술에 따라 경질 그라인더를 사용하여 두 단계로 수행된다. 상기 자유 연마재는 증가된 연마재 집중도를 갖는 다성분 연삭 혼합물을 나타내고, 미러-마그넷의 연마 작업은 연마용 분말로서 경도가 높은 초미세분말을 사용하는 경질 수지체를 구비한 연마기에 의해 수행된다. 상기 다이아몬드 공구를 제조하기 위해서는, 28/20 입도의 금속화 다이아몬드 미세분말이 사용될 수 있으며, 부타크릴은 유기 결합제로서 기능할 수 있다. 상기 자유 연마재 연삭 공정 중에 인조 또는 천연 석영이 그라인더 재료로서 적용될 수 있다. 상기 연마 공정 중에, 연마용 초미세분말로서 0.5/0 입자의 다이아몬드 분말이 사용될 수 있다.

본 발명의 구성은 아래와 같이 구성될 수 있다.

이미 상술된 바와 같이, 미러-마그넷의 구형 표면상에서는 매우 높은 요구 조건이 부여된다. 즉, 공칭 설계 반경으로부터의 국부적인 편차는 뉴튼 링(Newton ring)의 기준을 초과하지 않아야 한다. 상기 처리된 표면의 정밀도 및 품질과 기계가공의 생산성은 다음과 같은 다수의 인자들에 의해 영향을 받는다:

ㆍ 링-형상 다이아몬드 공구 내의 다이아몬드 입자의 입도 및 집중도와, 결합제 성질;

ㆍ 상기 자유 연마재 입자의 치수 및 경도;

ㆍ 연삭 공구 재료의 경도;ㆍ 연삭 혼합물의 조성물 및 일관성:

ㆍ 연마용 연마재 및 연마기 자체 입자의 치수 및 경도(특히, 수지 기판의 경도);

ㆍ 윤활 및 냉각액 조성물의 성질;

ㆍ 기계가공 조건(공구 회전 속도, 처리된 표면상의 공구의 특정 압력, 원주 속도들).

상기에 지시된 파라미터들을 최적으로 선택하고, 동시에 다수의 위치에서 기계가공 중에 작업편 표면들에 필요한 정밀도를 얻을 수 있도록 하는 고정물 운동학(fixture kinematics)을 선택함으로써, 상술한 문제점들이 성공적으로 해결된다.

본 발명의 방법은, 응력 제거를 위해 열처리로 이어지는 거친 다듬질 작업 대신에 미세한 입자의 다이아몬드 분말을 사용하여 이루어지는 다이아몬드 공구에 의해 제 1 기계가공 단계가 수행된다는 점에서 가장 근접한 종래 기술로부터 구별된다. 이 경우에 니켈을 갖는 금속화, 28/20 다이아몬드 입자로 이루어지는 다이아몬드 공구의 사용중에 최적의 결과가 얻어진다. 보다 큰 크기의 입자를 사용하게 되면, 더 거친 조도가 얻어지고, 보다 작은 크기의 입자를 사용하게 되면, 이전의 거친 연삭 단계에서 형성된 거친 층을 완전하게 제거할 수 없게 된다. 또한, 부타크릴과 같은 유기 결합제를 기초로 하여 상기 다이아몬드 공구를 제조하는 것이 제안된다. 본 발명의 범주 내에서, 상기 다이아몬드 공구용의 정확한 유기 결합제의 선택은 임시적인 것이 아니다. 금속 결합제에 비해 보다 유연한 유기 결합제는 보다 작은 조도를 보장한다. 다이아몬드 공구에서, 니켈을 갖는 금속화된 미세한 입자인 28/20 분말과 상기 부타크릴 유기 결합제와의 혼합의 결과로서, 상기 제 1 연삭 단계의 말미에 5 뉴튼 링까지 구형 표면의 정밀도가 얻어졌다. 다이아몬드 입자들의 금속화는 상기 공구의 방수성을 증가시킨다. 이것은 상기 입자들이 결합제에서 더 균일하게 분배되고 더 신뢰성 있게 유지되는 것과 관련하여 발생한다. 이것은 공구의 내구성과 훨씬 더 많은 작업편의 기계가공 가능성을 증가시킨다.

상술된 방법을 종래 기술로부터 구별하는 다른 본질적인 특징은 마지막 두 단계에서 미러-마그넷의 표면이 경질 그라인더를 사용하여 기계가공된다는 점이다. 상기 그라인더의 재료로서는 인조 또는 천연 석영이 사용될 수 있다. 상기 연삭 공구[무스 스케일(Moos scale)에 의해 석영은 7의 경도를 가짐] 및 상기 미러-마그넷[비커스(Vickers)에 의해 HV = 600 ㎏/㎟]의 높은 경도로 인해, 자유 연마 입자를 0.5 μ크기까지 러빙(분쇄)하는 조건이 보장되고, 그러한 처리의 결과로서 미러-마그넷들의 처리된 표면들은 0.63 ㎛ 정도의 조도를 갖는다. 종래의 방법에 따르면, 상기 래핑 공구의 제조시에 경도가 충분치 않은 재료가 사용되어, 초기 표면 형상이 빠르게 변형되고; 그 결과로서, 처리되는 표면상에 거친 구역이 존재하게 되므로, 장시간의 연마가 필요해진다. 공칭 설계 반경에 대한 상기 표면 형상의 허용가능한 정밀도를 획득하기 위한 본질적인 특징은 기계가공 절차의 상기 2단계 연삭에서 상기 프리 랩을 선택하여, 상기 래핑된 표면들의 자체조정 방식을 보장하는데 있다. 하기에 기재된 종래 기술의 참조문헌[4]로부터 공지된 바와 같이, 프리 래핑에 의한 기계가공은 상기 기계가공된 광학 표면의 형상이 상기 기하학적으로 설계된 구면 형상에 가장 잘 순응하는 것을 보장한다. 특정한 3-위치 고정물에 있어서, 작업편들의 표면들은 그라인더 표면상에서 자체조정되고, 미러-마그넷의 구형 표면상에서의 원주 속도들의 차이로 인해 축선을 중심으로 추가의 회전을 수용한다. 3개의 브래킷은 3개의 작업편에 대해 동일한 가공 조건을 제공하여, 처리한 표면들의 형상들에 필요한 정밀도를 얻을 수 있도록 하고, 그 결과 상기 방법의 생산성과 그 효율성을 증가시킬 수 있다. 또한, 중요한 점은 증가된 연마재 집중도를 갖는 다성분 연삭 혼합물을 상기 단계들에서 사용한다는 점이다. 연삭 도중에, 상기 혼합물은 그라인더 표면상에 연마 입자를 용이하게 고정시킴으로써 상기 연마재를 복수회 사용할 수 있도록 하여 기계가공의 생산성을 증가시키는 퍼티(putty) 농도를 필요로 한다. 상기 자유 연마재에 의한 연삭의 결과물은 0.5 뉴튼 링 정도의 정밀도를 가지고, 국부적인 오차 AN이 0.24 이며, 표면 품질 P = V 이고, 조도가 0.63 μ인 구형 표면이다.

따라서, 상술한 특징들로 인해, 연마 후의 가공된 표면은 이미 필요한 형상, 품질 및 조도를 갖는다.

본 발명의 방법의 유리한 특징은 연마 공정의 기술에 있다. 상기 연마 작업은 중요한 다듬질 단계이고, 그러한 작업 도중에 상기 작업편의 구형 표면에 필요한 정밀도, 조도 및 품질이 달성된다(러시아 산업 표준 GOST 11141-84에 따름). 이러한 단계는 하나의 공구만을 사용하여 실행되고, 그 공구는 연마 도중에 주기적으로 수정[트리밍(trimming)에 의해]된다. 하기에 기재된 종래 기술의 참조문헌[5]로부터 공지된 바와 같이, 연마 공정은 연삭 공정에 비해 대략 15배 내지 20배 정도 긴 시간이 소요된다. 상기 연마 작업은, 상기 연마기를 트리밍하기 위해, 장치를 정지시켜 연마 파라미터(예를 들어, 압력, 요동, 및 속도)를 변경하기 위해, 유닛을 세척하기 위해, 그리고 제어 전의 연습용 글래스에 의한 커링(curing)하기 위해 중단된다.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 연마 공정은, 그 전체 지속 시간이 5 내지 7분 이하이고, 연삭 및 연마의 전체 지속시간이 15분 이하로 종래 기술에 비해서 실질적으로 단축된다. 이러한 가공 속도는 다음과 같은 이유로 가능해진다.

ㆍ 상기 작업편은 0.63 μ의 조도와 상기 구의 1 뉴튼 링까지의 정밀도를 가지며 연삭 이후의 연마 공정에 진입하고, 이와 관련하여 상기 구의 정밀도를 보존하면서 상기 구의 조도(R_Z)를 0.05 로 달성하기 위한 연마 작업이 감소된다.

ㆍ 상기 연마기의 제조를 위해서, 종래 방법에서 사용된 통상적인 피치-로진 수지와는 달리 복잡한 조성물의 경질 수지 기판이 사용된다. 예를 들어, 충진제로서 이산화 지르코늄 초미세분말과, 0.5/0 의 입도를 갖는 다이아몬드 초미세분말을 포함하는 구성의 경질 기판의 조합은 상기 연마 단계를 위한 시간이 최소가 되도록 한다. 기계가공이 수행되는 주위 조건에 따라, 필요한 경도를 보장하는 로진, 왁스, 피치, 이산화 지르코늄 및 다른 성분들로 이루어진 다양한 함유물이 사용되어 수지 조성물이 준비된다.

매우 짧은 연마 지속시간(대략 5 내지 7 분)으로 인해, 현 단계에서는 상기 구의 정밀도는 열화되지 않는다는 점에도 유의해야 한다.

따라서, 상술된 각각의 파라미터를 최적으로 선택하는 것이 특징인 상기에 제안된 연마 가공 방법의 상술한 특징들은, 기계가공시의 최소 소모 시간 동안 미러-마그넷들의 구형 표면들의 높은 정밀도 및 품질을 얻는 것을 포함하는, 상술된 모든 문제점들에 대한 보증된 해법을 갖는다.

이제, 첨부도면을 참조로 본 발명을 보다 상세하게 후술한다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시예가 후술된다. 본 발명의 방법은 광전자 조정기의 중요 요소인 미러-마그넷의 제조 중에 수행된다. 도면들에 도시된 바와 같이, 하기의 조건들이 미러-마그넷의 구형 표면에 적용된다. 즉, 조도(R_Z)는 0.05 보다 나쁘지 않아야 하고, 표면 품질 P = V (GOST 11141-84 기준)이다. 상기 미러-마그넷 생산에 사용된 반제품(블랭크) 재료의 경도는 600 ㎏/㎟ (비커스에 의해)이고, 이러한 가공을 위해 다듬질 가공은 3단계로 수행된다. 그 제 1 단계는 결합제에서 다이아몬드의 평균 함량이 25 체적%까지이고, 유기 결합제로서 부타크릴이 사용되는, 28/20 입도의 니켈을 갖는 금속화 인조 다이아몬드 분말로 이루어진 링-형상 다이아몬드 공구에 의한 상기 구형 표면의 미세 연삭이다. 물에 1 : 1 비율로 희석된 글리세린은 상기 단계에서 윤활 및 냉각 액체로서 기능한다. 작업편들은 A2581 형태의 미세 다이아몬드 연삭용 기계 공구로 하나씩 처리된다. 도 1a에는 FOG 후의 미러-마그넷 표면의 인터페로그램 및 토포그래피가 나타나며, 이것 상에서 상기 표면 정밀도는 1.409 뉴튼 링의 편차를 갖는다.

연삭 공정의 제 2 및 제 3 단계는 다듬질 단계이다. 상기 두 단계는 본 발명의 방법을 실행하기 위해 특별하게 개발된 고정물(도 2 및 도 3 참조)에 의해 수행된다.

상기 고정물은 미러-마그넷을 그룹 가공하도록 되어 있으며, 하나의 홀더(1)와 세개의 작업편(2)을 포함한다. 상기 작업편(2)들은 맨드릴(3)들에 설치 및 고정되고, 각각의 맨드릴은 구형 힌지(4)에 의해 상기 홀더(1)에 연결된다. 상기 홀더(1)의 상부는 캐리지(도시 생략)에 힌지식으로 결합되고, 상기 캐리지는 홀더의 요동 운동을 제공한다. 광물학적 무스 스케일에 의한 경도가 7인 인조 또는 천연 결정질 석영으로 제조된 그라인더(5)는 4PD-200 형태의 연삭-다듬질 기계 공구의 스핀들에 체결된다. 이러한 구조에서 세개의 작업편의 동시 그룹 가공을 위한 프리 랩의 운동학적 방법이 수행된다. 이러한 방법에 따르면, 3중 홀더(1)와 맨드릴(3)의 힌지식 결합으로 인해, 각각의 작업편(2)은 세가지 자유도를 가지며, 그 현가 지점을 중심으로 임의로 회전할 수 있다. 이로 인해, 세개의 작업편(2) 각각의 처리된 표면은 상기 그라인더(5) 표면 상에서 자체조정된다. 결과적으로, 가공 조건들은 세개의 작업편 모두에 대해 동일하고, 그에 따라 동일한 가공 결과 즉, 상기 구의 동일한 반경들, 동일한 조도 및 동일한 수의 간섭대가 초래된다.

제 2 단계는 M2N 금강사[입도가 2 μ인 미세전자 강옥(microelectro-corundum)]에 의해 연삭된 반경을 갖는 그라인더를 사용하여 수행된다. 제 3 단계는 M1N 금강사(입도가 1 μ인 미세전자 강옥)에 의해 연삭된 그라인더 반경을 갖는 보다 정밀한 공구에 의해 수행된다. 그 조성에 있어서 미세전자 강옥-33%, 케로신(kerosene)-22%, 스테아린(stearin)-21% 및 올레인 산(oleinic acid)-23%를 함유하는 연삭 혼합물의 상기 미세전자 강옥 분류(사이징) 및 준비는 설비 작업 기준에 따라 수행된다. 예를 들면, 18g의 혼합물을 준비하기 위해 3g의 스테아린을 계량하고, 이것을 서머스탯(thermostat)(80℃)에서 용융점까지 가열한 다음 4g의 케로신을 첨가한다. 이러한 혼합물은 이것이 용해될때까지 교반되어 가열된다. 그런 다음, 4.2g의 올레인 산을 계량하고 첨가하여 교반한다. 요구되는 전자 강옥은 동종의 분말을 수용하기 위해 차이나 모르타르(china mortar)에서 연삭되고, 그런다음 6g의 분말을 계량하며, 이것을 상기 혼합물에 주입하여 80℃의 온도에서 완전히 교반하면서 가열된다. 상기 제 3 단계 이후에, 상기 미러-마그넷의 구형 표면은 이미 실제로 필요한 형상, 조도 및 품질(P)을 갖는다. 상기 자유 연마재에 의한 연삭 이후의 상기 미러-마그넷 표면의 인터페로그램 및 토포그래피를 도시하는 도 1b로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 처리된 표면의 정밀도는 0.504 뉴튼 링이다.

그후, 상기 구형 표면에 조도, 품질 및 필요한 정밀도가 얻어지는 경우에, 상기 부품들은 헹궈지고, 건조되어, 연마를 위해 배치된다. 상기 연마는 SPN 형태의 연삭-연마 기계 공구 상에서 수행된다. 연마기로서는, 상기 설비 작업 기준에 따라 준비된 특정 조성의 연마 수지 층에 의해 피복된 강체(steel body)가 사용된다. 상기 수지 조성에 포함되며, 경도 및 그 경도에 따른 상기 연마기 형상의 안정성 및 연마 성능에 영향을 주는, 로진, 피치, 왁스, 이산화 지르코늄 및 다른 성분들로 이루어진 함유물은 주위 조건 예를 들어, 대기 온도에 따라 변경된다. 입경이 0.5/0 인 ASM(다이아몬드 합성 재료)의 분말은 연마 재료로서 사용된다. 상기 연마 지속시간은 5분 내지 7분이다. 연마 공정은 탄소 가스의 증기에서 실행되고, 이들 증기는 연마 영역을 냉각하며 연마기의 초기 형태의 유지를 보장할 뿐만 아니라 표면상에 불투명 필름의 형성을 방지한다. 작업편을 코팅하기 전에, 구형 표면들의 품질(N 및 AN) 및 표면 마루리(P)가 검사된다. 상기 표면 품질은 인터페로미터를 사용하여 감시된다. 도 1c에는, 연마 이후의 미러-마그넷 표면의 인터페로그램 및 토포그래피가 도시된다. 상기 표면의 정밀도는 0.468 뉴튼 링이라는 것을 알 수 있다. 상기 표면의 품질은 8×의 배율로 MBS 현미경에 의해 검사된다. 각각의 작업편은 검사를 받게 된다.

따라서, 본 발명의 방법에 의해, 고품질의 표면들을 갖는 미러-마그넷들이 얻어진다. 또한, 본 발명의 방법은 미러-마그넷을 대량 생산하는 방법을 제공한다.

종래 기술과 관련한 참조문헌

1. Patent of the Russian Federation No. 2018430, IPC B24B 13/00, published 30 August 1994.

2. Author Certificate No. 1509230, IPC B24B 1/00, published 23 September 1989.

3. L.S. Tsesnek et al. Metal mirrors. M.: "Mashinostrojyeniye" Publishing House, 1983, pp.71-77.

4. V.G. Zubakov, M.N. Semibratov et al. Technology of optical components. M.: "Mashinostrojyeniye" Publishing House, 1985, p.107.

5. V.A. Smirnov. Machining of Optical Glass. Leningrad: "Mashinostrojyeniye" Publishing House, 1980, pp.128-129.

본 발명의 금속 광학 미러의 연마 가공 방법에 의하면, 미러-마그넷의 기계가공 정밀도, 품질 및 생산성이 향상되며, 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 미러-마그넷 표면의 인터페로그램(간섭파형) 및 토포그래피(표면형태)를 도시하는 도면으로서, 도 1a는 미세한 다이아몬드 연삭 후의 표면 상태를 도시하고, 도 1b는 자유 연마재에 의한 연삭 후의 표면 상태를 도시하며, 도 1c는 연마 후의 표면 상태를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 자유 연마재에 의한 연삭의 실현을 위해 사용된 고정물의 개략적인 축방향 단면도.

도 3은 도 2의 고정물의 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 홀더 2 : 작업편

3 : 맨드릴 4 : 구형 힌지

5 : 그라인더

Claims (5)

1. 반제품(블랭크)을 기계가공한 다음에,

   고정 연마재(fixed abrasive)를 사용하는 공구에 의해 구형 표면을 연삭하는 단계, 입경(grain sizes)이 감소하는 자유 연마재(free abrasive)와 그라인더를 사용하여 상기 구형 표면을 연삭하는 단계, 및 연마 단계를 포함하는 순차적인 형상화(shaping) 형성 단계가 실행되는 금속 광학 미러(metal optical mirrors)의 연마 가공 방법에 있어서,

   유기 결합제에 의거한 다이아몬드 미세분말로 이루어진 공구가 상기 고정 연마재를 사용하는 공구에 의해 상기 구형 표면의 연삭을 위해 사용되고,

   상기 자유 연마재에 의한 연삭 단계는 상기 표면들의 자체조정을 제공하는 프리 랩(free lap)에 의한 기계가공 기술에 따라 경질 그라인더를 사용하여 두 단계로 수행되며, 상기 자유 연마재는 증가된 연마재 집중도(concentration)를 갖는 다성분 연삭 혼합물(multi-component grinding mixture)로 이루어지고,

   상기 연마 단계는 고경도의 초미세분말로 이루어진 연마용 분말을 사용하는 경질 수지체를 구비한 연마기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 광학 미러의 연마 가공 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공구를 제조하기 위해, 28/20의 입도(granularity)를 갖는 금속화된 다이아몬드 미세분말이 사용되는 것을 특징으로 하는 금속 광학 미러의 연마 가공 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유기 결합제로서 부타크릴(butacryl)이 적용되는 것을 특징으로 하는 금속 광학 미러의 연마 가공 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 그라인더용 재료로서는 인조 또는 천연 석영이 사용되는 것을 특징으로 하는 금속 광학 미러의 연마 가공 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연마용 초미세분말로서는 0.5/0의 입경(grain size)을 갖는 다이아몬드 분말이 사용되는 것을 특징으로 하는 금속 광학 미러의 연마 가공 방법.