양면 연마기는 상하 두 개의 연마판이 동기 운동하며 중간에 놓인 공작물의 양면을 동시에 정밀 가공하는 장비로, 공작물 양면의 높은 평행도, 낮은 표면 거칠기 및 균일한 두께 가공을 실현하는 것이 핵심 가치이며, 반도체, 광학 유리, 정밀 세라믹스 등 정밀 제조 분야에 널리 적용된다.
양면 연마기의 가공 과정은 "상대 운동 + 연마제 작용"의 복합 메커니즘을 기반으로 하며, 주로 세 가지 핵심环节을 포함한다:
- 운동 시스템 협조: 장비는 "유성 기어 전달" 구조를 채택하며, 공작물은 유성 기어의 고정 장치에 놓인다. 가공 시 상하 연마판은 설정된 회전 속도(일반적으로 50-300r/min)로 역방향 또는 동방향 회전하며, 동시에 유성 기어는 주축을 중심으로 공전하면서 자전하여 공작물 표면과 연마판이 복잡한 미끄럼 마찰 궤적을 형성하도록 하여 연마 균일성을 보장한다.
- 압력 제어 기술: 공압 또는 유압 시스템을 통해 상부 연마판에 안정적인 압력(0.1-0.8MPa)을 가한다. 압력 크기는 공작물 재질(사파이어는 경도가 높아 저압 저속 연마가 필요하고, 실리콘 웨이퍼는 정밀한 압력 제어로 손상을 방지해야 함)과 가공 정밀도 요구에 따라 동적으로 조절해야 하며, 압력 불균일로 인한 공작물 뒤틀림 또는 두께 편차를 방지한다.
- 연마제와 연마액 적합: 연마 과정에서 연마액(연마제, 분산제, 냉각제로 구성)을 지속적으로 공급해야 한다. 연마제 입자 크기는 가공 정밀도를 결정하며(거친 연마에는 800#-1200# 다이아몬드 연마제를 사용하고, 정밀 연마에는 3000#-5000#를 사용), 분산제는 연마제 응집을 방지하며, 냉각제는 가공 온도(일반적으로 20-40℃ 유지)를 제어하여 열변형으로 인한 정밀도 영향을 방지한다.
양면 연마기의 성능 핵심은 정밀도 매개변수의 안정성에体현되며, 다음은 가공 품질에 영향을 미치는 핵심 지표 및 제어 방식이다:
- 평행도 오차: 핵심 지표로, 일반적으로 ≤0.001mm/100mm를 요구하며, 연마판의 "동적 평형 교정"과 "평면도 보정"을 통해 실현된다. 주기적으로 다이아몬드 보정기를 사용하여 연마판을 미세 절삭하며, 판면 평면도 오차 ≤0.0005mm를 보장한다.
- 표면 거칠기(Ra): 정밀 연마 후 Ra ≤0.02μm에 도달할 수 있으며, 입자 크기 ≥5000#의 초미세 연마제를 매칭해야 하고, 연마판 회전 속도(저속이 정밀 연마에 유리하며, 일반적으로 ≤100r/min)를 제어해야 한다. 동시에 연마액 유량 안정성(1-3L/min)을 보장하여 연마제 잔류로 인한 공작물 표면 긁힘을 방지한다.
- 두께 허용 오차: "온라인 두께 모니터링 시스템"을 통해 공작물 두께를 실시간으로 피드백한다. 목표값(±0.002mm 등)에 근접하면 장비가 자동으로 압력을 낮추고 회전 속도를 감속시켜 "소프트 랜딩" 방식의 가공을 실현하며, 과연마를 방지한다.
각 산업 분야에서 양면 연마기에 대한 기술 요구는 큰 차이가 있으며, 장비 구성을 목표에 맞게 조절해야 한다:
- 반도체 실리콘 웨이퍼 가공: 6-12인치 실리콘 웨이퍼의 경우 "금속 오염 없는 연마판"(수지 결합제 등)을 채택해야 하며, 연마액은 고순도 다이아몬드 미분말(순도 ≥99.9%)을 선택하여 금속 이온이 실리콘 웨이퍼의 전기적 성능에 영향을 미치는 것을 방지한다. 동시에 "정전기 흡착 고정 장치"를 구비하여 실리콘 웨이퍼 이동을 방지해야 한다.
- 광학 유리 가공: 렌즈, 프리즘 등 부품에 사용되며, 연마 후 표면 하 손상이 없어야 한다. "연질 연마판"(아스팔트 결합제 등)을 채택하고, 산화 세륨 연마제(유리보다 경도가 낮아 긁힘을 방지)를 함께 사용해야 하며, 가공 온도 ≤30℃로 제어하여 열응력으로 인한 유리 파손을 방지한다.
- 정밀 세라믹스 가공: 알루미나, 질화 규소 세라믹스(경도 HRA ≥85)에 대한 가공은 "금속 결합제 연마판"(내마모성이 강함)을 선택해야 하며, 粗입자 다이아몬드 연마제(500#-800#)를 사용하여 효율적으로 재료를 제거한 후, 수지 결합제 판+미세 연마제로 전환하여 정밀 연마를 완료하며, 세라믹 부품의 평행도 ≤0.002mm를 보장한다.
양면 연마기의 장기적인 정밀도 안정성을 보장하기 위해 표준화된 유지보수 시스템을 구축해야 하며, 동시에 일반적인 문제에 대한 해결 방안을 수립해야 한다:
- 일상 유지보수 요점: 매일 가공 전 연마판 평면도를 검사(평면 유리로 검측), 매주 연마액 여과 시스템을 교체(이물질 순환으로 인한 공작물 긁힘 방지), 매월 유성 기어 베어링에 고온 그리스를 주입(전달 정밀도 보장).
- 일반적인 문제 처리: 공작물에 "일측 두께 불균일" 현상이 발생하면 상하 연마판 평행도를 검사하고 재교정해야 함; 표면에 "긁힘"이 발생하면 연마제 입자 크기 매칭 여부, 연마액 내 이물질 존재 여부를 조사해야 함; 두께 허용 오차가 초과되면 온라인 두께 모니터링 센서를 교정해야 함.
양면 연마기의 기술 발전은 항상 "더 높은 정밀도, 더 높은 효율, 더 적은 손상"을 중심으로 진행된다. 앞으로 AI 적응형 제어(실시간 압력, 회전 속도 조절) 도입, 새로운 나노 연마제 개발 등을 통해 반도체, 광학 등 고급 분야의 가공 요구를 더욱 충족시킬 것이다.
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