고품질의 아연황화물 광학 부품 연마를 실현하기 위해 로봇 초음파 보조 연마의 이론 모델링 및 실험 연구를 수행하였으며, 아연황화물 재료에 적합한 고정밀 고효율 초음파 보조 연마 이론 및 공정 체계를 구축하였다. 먼저, 로봇 초음파 보조 연마 과정에서 연마입자와 공작물의 접촉 모델을 수립하고 운동학 분석을 통해 초음파 진동 하에서 연마입자의 3차원 궤적 특성을 분석하였다. 다음으로, Preston 재료 제거 이론을 기반으로 초음파 진동에 의해 발생하는 동적 압력 성분과 상대 속도 성분을 도입하여 재료 제거 함수를 수정하고, 고주파 진동 효과를 고려한 아연황화물 재료 제거 모델을 구축하였다. 이후, 초음파 보조 정지점 연마 실험을 수행하여 연마 예압과 주축 회전 속도가 아연황화물 재료 제거 깊이(Material Removal Depth, MRD) 및 재료 제거율(Material Removal Rate, MRR)에 미치는 영향을 규명하고, 실험 데이터를 통해 수정된 제거 함수 적용의 정확성을 검증하였다. 마지막으로, 수정된 제거 함수와 최적화된 연마 공정 매개변수를 기반으로 아연황화물 평면 초음파 보조 연마와 비초음파 보조 연마 비교 실험을 실시하였으며, 백색광 간섭계와 프로필로미터를 이용해 연마 전후의 면형 정밀도 및 표면 거칠기를 정량적으로 분석하였다. 결과에 따르면, 로봇 초음파 보조 연마 하에서 재료 면형 정밀도 PV 값 및 표면 거칠기 Sa 값이 비초음파 보조 로봇 연마보다 낮았다. 초음파 보조 작용 하에서 표면 거칠기 Sa 값은 2.632 nm에서 1.782 nm로 감소하였으며, 면형 정밀도 PV 값은 0.206λ(파장 632.8)에서 0.149λ로 감소하였다. 로봇 초음파 보조 연마 기술은 비초음파 보조 연마보다 우수한 효과를 보였으며, 초음파 진동과 연마 궤적의 협동 작용을 통해 아연황화물의 고품질 가공이 가능하다.

로봇 연마; 초음파 보조 연마; 아연황화물; 제거 함수; 표면 품질