금속 연마 가공이란? 연마의 4단계와 종류 (숫돌연마, 랩핑연마, 버프연마, 배럴연마)

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연마 가공이란?

금속의 연마 가공이란 금속 제품의 표면을 미세하게 깎아 표면을 매끄럽게 하는 작업을 말합니다. 마치 거울처럼 반짝거리고 윤기가 나는 것처럼 만든다고 하여 경면 연마라고도 하는데요. 금속 가공에 있어서 최종 공정에서 실시되는 가공방법입니다.

 

연마 가공이 완료된 제품 사례

연마 가공은 정확한 사이즈를 필요로하는 제품에 행해지며, 제품의 표면을 마이크론 단위로 조정 가능하며, 자동차, 항공기, 공작기계나 반도체 등의 분야에서 요구됩니다. 또한 외관이 중요시되는 제품에도 많이 사용되는 가공방법입니다.

 

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연마 가공의 4단계 공정

연마 가공은 기초연마, 나라시, 광택(폴리싱), 경면 연마라는 4단계로 작업이 진행되는데요. 각각의 공정은 다음과 같습니다.

1단계 기초연마

: 큰 요철(울퉁불퉁한 것)과 이물질을 제거하는 공정
거친 숫돌을 사용해 가공물 표면의 큰 요철이나 이물질을 제거하는 단계입니다. 숫돌이나 사포는 번호에 따라 거칠기가 달라지는데, 기초 연마 단계에서는 번호가 작고 눈이 거친 숫돌을 사용해 치수를 신경 쓰지 않고 대략적으로 깎는 작업입니다.

2단계 나라시

: 제품 표면을 평평하게 만드는 공정
세신사(때밀이)를 나라시라고 표현하기도 하는데, 나라시는 일본어로 평평하게 만든다는 의미입니다. 기초 연마 단계에서 나온 제품을 번호가 높고 눈이 세밀한 숫돌을 사용해 평평하게 만들어주는 작업입니다.

 

3단계 광택(폴리싱)

: 윤기가 나오도록 세세하게 만드는 공정
나라시 공정보다 한층 더 눈이 세밀한 숫돌을 사용해, 제품 표면이 윤기가 나올 때까지 닦는 공정입니다. 

4단계 경면 연마

: 거울과 같은 표면을 만드는 공정
눈이 아주 미세한 숫돌로 연마해 제품 표면을 거울처럼 연마하는 공정입니다. 숫돌의 번호를 조금씩 올리면서 연마하는 것이 보다 매끄럽고 광택 있는 마무리를 할 수 있는데요. 경면 연마 단계에서는 숫돌이 아닌 천과 같이 부드러운 소재에 연마제를 묻혀 작업하는 경우도 있습니다.


이처럼 연마 가공은 4단계로 진행되며, 중요도에 따라 4단계나 3단계가 생략되기도 합니다. 연마가공은 숫돌을 사용하는 방법도 있지만 랩핑 연마나 배럴 연마와 같은 다양한 종류가 있습니다. 가공물의 재질이나 형상에 따라 연마 방법도 달라지므로 아래의 연마 종류 중 올바른 방법을 선택하는 것이 중요합니다.

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연마 가공의 종류

 

숫돌 연마

고속으로 회전하는 숫돌에 가공물을 대어 표면을 깎아 연마하는 방법입니다. 숫돌은 칼날처럼 작용되는 작은 지립과 결합제로 이루어져 있으며, 틈새에 기공이 존재하는데, 기공은 칩을 제거하기 위해 필요하며 가공점 부근에 발생하는 열을 대기 중으로 방출시키는 역할도 합니다.

 

랩핑 연마

래핑 머신이라고 불리는 평면의 받침대 위에 가공물을 놓고 래핑 머신과 가공물 사이에 지립을 포함한 연마제를 끼워 가공물에 위에서 압력을 가해 연마를 하는 방법입니다.

랩핑 연마는 조작이 간단하고, 보다 정밀도가 높기 때문에 마감 가공으로 널리 이용되고 있는데요. 연삭 속도가 느리기 때문에 가공물의 두께를 많이 깎아야 할 때는 작업 효율성이 좋은 숫돌 연마를 추천합니다. 참고로 랩핑 연마는 액체로 된 연마제를 흘려 넣는 습식 래핑과 래핑 머신에 지립이 박혀 있는 건식래핑이 있습니다.
 

폴리싱 연마 (버프 연마)

버프라고 불리는 천이나 펠트로 만들어진 부드러운 연마 공구에, 연마제를 붙여 연마하는 방법입니다. 버프를 고회전 시키면서 금속을 맞추는 연마 방법이므로, 연마 부분을 조정할 수 있습니다. 또한 버프 소재와 연마제의 종류에 따라 표면 거칠기를 조절할 수 있습니다.

랩핑 연마보다 매끄러운 표면을 얻을 수 있는 것이 특징이며, 열간압연 등 연마의 최종 공정에 사용되는 경우가 많습니다.

배럴 연마

큰 용기에 가공물과 연마제를 투입하여 진동 또는 회전시킴으로써 연마를 실시하는 방법입니다. 크기가 작거나 개수가 많은 제품을 동시에 연마해야 할 때 많이 사용됩니다.

다른 연마 방법에 비해 가공 정밀도는 다소 떨어지지만, 빠른 시간 내에 가공할 수 있다는 장점이 있습니다. 단순 작업인 버(Burr) 제거에 많이 사용되기도 합니다. 


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