단일 축 연마기의 면 형상 제어가 어렵고 인력 경험에 많이 의존하며 광학 부품의 급격한 증가하는 수량과 정밀도 요구를 충족하지 못하는 문제를 해결하기 위해 새로운 초정밀 환형 연마기를 개발하였다. 먼저 연마 디스크의 편심을 변수로 도입하여 Preston 공식과 Hertz 접촉 이론에 기반한 재료 제거 모델을 구축하였다. 모델 시뮬레이션 분석 결과, 연마 디스크 편심 오차 변화는 재료의 불균일한 제거를 초래하며, 주축 편심 오차와 가이드 레일 직선 오차는 연마 디스크의 형상 보정 및 측정 정밀도에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이후 이 결론을 바탕으로 정적, 모달, 고조파 응답 해석을 통해 기계 전체 배치와 횡거 지지 형태를 최적화하였으며, 동시에 가스 정압 가이드 레일과 주축을 설계하여 직선 운동 정밀도와 주축 회전 정밀도를 향상시켰다. 마지막으로 기계 정밀도 및 가공 지표 검증을 위해 LK-G5000 레이저 센서를 사용하여 가이드 레일과 턴테이블의 운동 오차가 각각 1.2 μm/400 mm 및 0.4 μm 이하임을 확인하였다. ⌀300 mm UBK7 광학 부품을 연마한 결과 8시간 후 거칠기와 PV 값이 각각 Ra0.56 nm 미만 및 1/10λ 이상 우수하였다. 결과는 개발된 초정밀 환형 연마기가 설계 요구를 충족함을 보여준다.

초정밀 기계; 환형 연마; 가스 정압 주축; 가스 정압 가이드 레일; 재료 제거 모델