정밀 입자 가공 — 호닝·슈퍼 피니싱·래핑·액체 호닝·폴리싱·버핑·버니싱·숏 피닝 | 기계공작법 8.2
기계공작법Chapter 08 연삭·정밀 입자·특수 가공 › Section 02
8.2 정밀 입자 가공
정밀 입자 가공은 연삭을 마친 면을 더 미세한 입자로 한 단계 더 다듬는 마무리 가공. 고정 입자 방식과 자유 입자 방식으로 나뉘며 버니싱·숏 피닝은 여기에 들지 않음.
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01정밀 입자 가공의 개요교재 181p
- 앞 편에서 연삭을 다 봄. 이 편은 연삭보다 더 고운 입자로 한 단계 더 매끄럽게 다듬는 가공.
- 정밀 입자 가공(abrasive finishing)은 절삭·연삭을 마친 공작물의 표면 거칠기와 치수 정밀도를 한 단계 더 높이는 마무리 가공. 일반 연삭숫돌보다 훨씬 미세한 입자로 표면을 마이크로미터 단위로 다듬음.
- 입자를 결합제로 굳혀 숫돌로 쓰는 고정 입자 방식(호닝·슈퍼 피니싱)과, 분말 입자를 가공액에 섞어 쓰는 자유 입자 방식(래핑·액체 호닝)으로 구분.
- 주된 목적은 매끄러운 가공면과 높은 형상 정밀도. 응력이 몰리는 미세한 흠집이 사라져 내마모성과 피로 강도도 함께 높아짐.
02호닝교재 182p
- 호닝(honing)은 보링·리밍 또는 연삭을 마친 구멍의 안쪽 면을 더욱 정밀하게 다듬는 가공. 공구인 혼은 원주 위에 긴 직사각형 숫돌 여러 개를 방사 방향으로 배치한 형태.
- 혼을 구멍에 넣고 스프링이나 유압으로 숫돌을 벽에 가볍게 밀착시킨 뒤 회전 운동과 축 방향 왕복 운동을 함께 줌. 이 복합 운동이 나선이 엇갈리는 교차 무늬를 남기며, 무늬가 윤활유를 머금어 내마모성을 높임.
- 교차각은 혼의 회전 속도와 왕복 속도의 비로 결정. 표면 거칠기뿐 아니라 구멍의 진원도·진직도 같은 형상 정밀도까지 높여 내연 기관 실린더 안쪽 벽·유압 실린더·고속 베어링면의 최종 마무리에 사용.
03슈퍼 피니싱교재 182p
- 슈퍼 피니싱(super finishing)은 연삭이나 호닝 뒤에도 남은 미세한 요철과 가공 변질층을 없애는 초정밀 마무리. 치수를 크게 바꾸기보다 거울 같은 면, 방향성 제거, 변질층 최소화가 목적.
- 미세한 숫돌을 낮은 압력으로 접촉시키고 공작물의 운동에 숫돌의 작은 진폭 왕복 운동을 겹침. 원통 바깥면·안쪽면·평면에 두루 적용하며 정밀 롤러 베어링의 롤러나 게이지의 최종 마무리에 사용.
04래핑교재 182p
- 래핑(lapping)은 숫돌 없이 분말 입자인 랩제를 공작물과 랩 사이에 래핑액과 함께 넣고 압력을 주며 상대 운동시키는 가공. 마모 현상의 응용이며 랩은 공작물보다 무른 주철·구리·주석·납·목재 등으로 제작.
- 습식 래핑은 랩제와 가공액을 계속 부어 입자가 구르며 깎으므로 능률이 높아 거친 다듬질에, 건식 래핑은 랩에 박힌 입자가 미끄러지며 깎아 정밀하고 광택 있는 면을 얻음. 습식으로 다듬은 뒤 건식으로 마무리.
- 깎는 양은 매우 적지만 최고 수준의 치수 정밀도와 평면도를 얻어 블록 게이지 기준면·광학 렌즈·밀봉면에 사용. 남은 랩제는 조기 마모의 원인이므로 반드시 세척.
05액체 호닝·폴리싱·버핑교재 183p
- 액체 호닝은 이름과 달리 고체 숫돌 없이 연마제와 방청제를 넣은 가공액을 압축 공기와 함께 노즐로 뿜는 습식 가공. 가공 시간이 짧고 광택 없는 매끈한 면을 얻으며, 피닝 효과로 피로 한도도 높아짐.
- 폴리싱은 탄성 있는 바퀴에 입자를 접착제로 고정해 얕게 절삭하는 도금·도장 전 바탕 다듬질. 버핑은 무른 버프에 광택제를 발라 입자가 고정되지 않은 채 문질러 광택만 내는 가공으로, 폴리싱으로 고른 뒤 버핑으로 마무리.
06버니싱과 숏 피닝교재 184p
- 버니싱은 공작물보다 단단한 볼·롤러를 눌러 문질러 요철을 소성 변형으로 펴는 무절삭 가공. 구멍 안지름에는 볼 버니싱, 축 바깥면에는 롤러 버니싱.
- 숏 피닝은 3.6 기타 표면 처리에서 본 가공. 작은 금속 입자를 고속으로 던져 표면층에 압축 잔류 응력을 남기는 냉간 가공으로, 표면 인장 응력에서 시작되는 균열을 억제해 스프링·기어·크랭크축 등 반복 하중 부품의 피로 한도를 크게 높임.
| 가공 | 입자로 깎음 | 갈래 |
|---|---|---|
| 액체 호닝·폴리싱·버핑 | 깎음 | 정밀 입자 가공 |
| 버니싱 | 칩 없음 | 무절삭 가공 |
| 숏 피닝 | 깎지 않음 | 표면 강화 냉간 가공 |
정밀 입자 가공의 종류를 물을 때
- 그 밖의 다섯 중 정밀 입자 가공은 액체 호닝·폴리싱·버핑 셋뿐. 버니싱과 숏 피닝은 입자로 깎아 내는 가공이 아니므로 답에 적지 않음.
- 액체 호닝과 숏 피닝은 둘 다 입자를 뿜거나 던지지만 목적은 다듬질과 강화로 구분.
- 입자로 다듬는 가공을 다 봄 — 다음은 공구가 닿지 않는 특수 가공.
이 절의 핵심 정리
- 정밀 입자 가공은 연삭을 마친 면을 미세한 입자로 한 단계 더 다듬으며 고정 입자 방식과 자유 입자 방식이 있다.
- 호닝은 혼의 회전과 왕복으로 구멍 안쪽을 다듬어 교차 무늬를 남기고 형상 정밀도를 높인다.
- 슈퍼 피니싱은 낮은 압력과 작은 진폭의 왕복 운동으로 미세한 요철과 가공 변질층을 없앤다.
- 래핑은 랩과 공작물 사이에 랩제를 넣어 문지르며 습식으로 다듬고 건식으로 마무리한다.
- 버니싱과 숏 피닝은 깎아 내지 않으므로 정밀 입자 가공에 들지 않는다.
강의 자료8.2 정밀 입자 가공
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1. 7.4-2 나사 가공용 공구와 보링 머신 (표지)
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