기초광학실험 | 평면 연마

 

 

 

TIP

 

 

렌즈의 평면 연마 이론을 이해하고 평면연마 과정을 실험을 통하여 습득하며 렌즈의 평면 연마를 할 수 있다. 우리는 평면 연마 중에서 SMOOTHING에 중점을 두어 실험을 한다.

 

 

 

렌즈의 연마방법은 크게 렌즈를 피치를 연마판에 붙여서 연마하는 방법(현장에서는 오스카식 연마라 부르고 있다.), 리세스툴(recess tool)을 써서 연마하는 방법, 고속 연마기를 이용하여 렌즈를 한 개씩 연마하는 방법 등으로 나눌 수 있다. 이들 방법 중에서 렌즈를 피치로 연마 판에 붙여서 연마하는 방법이 가장 많은 공정으로 이루어져 있고, 이 방법은 다른 방법에 의한 연마 작업에서 나타나는 대부분의 공정을 포함되고 있으므로 이 방법을 중심으로 렌즈연마의 대략적인 흐름을 살펴보도록 하자.

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실험 방법

1. 재료 수령

실험에 사용한 재료는 지름 2.8㎝, 두께 1.2㎝ 가량의 원기둥형으로 생긴 재료를 이용한다.

 

2. 커브제너레이션 (렌즈 가공 작업 방법)

① 자동위치에 놓고 왕복스핀들 뒤로 했을때 왕복스핀들은 돌지않고 수동에 놓았을 때는 전기제어 박스의 LENS 축 ON 스위치를 누르면 계속 돌아간다.

② DIR 축 가동법 : DIR 축 ON 스위치를 누르면 계속 돌아간다.

③ 렌즈척에 렌즈를 고정시킨다.

왕복스핀들 레바를 뒤로 해서 누른다음 렌즈의 상하 좌우에 균일한 힘을 주어 밀어 넣고 왕복스핀들 레바를 중간위치에 놓으면 렌즈가 고정된다.

④ 렌즐 커브 두께를 맞추어 놓고 면의 다듬질 상태를 확인하여 타이머의 다듬질 시간을 선정한다.

⑤ 다듬질 시간이 길어도 면이 거칠 경우에는 렌즈 축의 속도 DIR-W의 거칠기 등의 관계가 있으므로 검토하여 수정토록 한다.

⑥ 렌즈의 구면을 링게이지에 밀착시켜 확인한다.

조금씩 변화가 생기는 경우는 기계 작동부의 고정볼트를 살짝 조여 놓는다. 이때 무드렌지 볼트에 넛트가 잠겨 있는 곳을 건드리지 말고 레지볼트로 잠겨 있는 곳만 살짝 잠근다. (R을 맞추는 과정에서부터 주의해야 할 사항이다.)

⑦ 무리한 힘으로 레바를 작동시키거나 충격을 주었을 때는 두께에 문제가 생길 수도 있 다. 렌즈가 DIR-W에 닿는 순간은 살며시 접촉되도록 작업한다.

 

 

3. 렌즈 접착 순서(렌즈 붙이기)

1차 연마 및 2차 연마를 위하여 피치를 사용하여 연마 툴에 붙여주어야 한다. 이 공정은 다시 렌즈에 피치 덩어리를 원기둥 형태로 만들어서 붙여주는 공정(충진),이 렌즈를 기준이 되는 툴에 물의 표면장력을 이용하여 붙여주는 공정(흡부),렌즈를 접착시킬 툴에 고주파로 열을 가하여 피치를 약간 녹여 렌즈를 접착시키는 공정(프레스)등으로 세분될 수 있다. 실습에서는 피치에 열을 가하여 녹인 후 렌즈를 고정시키는 방법을 사용한다.

 

4. 일차연마

일차연마는 smoothing에 해당하는 공정을 나타낸 말로 산화규소로 된 연마제를 사용하 여 커브제너레이션에 의해 가공된 면을 보다 곱고, 좀더 완성품의 치수에 가까운 렌즈면 으로 가공해주는 역할을 한다. 실습에는 1차 연마에서 #800에서 먼저 연마하고 #1200인 연마제를 이용하여 다시 연마한다. 렌즈를 붙인 연마 툴을 연마반위에 올려놓고 전원을 켠 뒤 연마제가 적당량이 적당한곳에 뿌려지도록 잘조절한다. 빠른 시간에 연마하기 위하여 위에 무거운 추를 올려놓아도 된다. #800으로 연마를 마친 후 깨끗하게 씻은 후 다른 연마제에서 연마를 하여야 한다.

 

5. 이차연마

Polishing에 해당하는 공정으로 산화세륨을 사용하여 렌즈의 가공면을 투명하게 해주는 역할을 한다. 유리의 가공량이 매우 작기 때문에 일차연마에서 가공이 잘못된것을 이단계 에서 수정한다는것은 매우 어려우므로, 불량이 발생한경우에는 앞의 일차연마 공정으로 되돌아가서 다시 작업 해야한다. 면의 형상을 원기를 써서 그 간섭무늬를 관찰하므로써 보다 정밀하게 파악할수 있으며, 가공 중에 생긴 흠집, 즉, 이차연마 후에 남아있는 일차 연마의 흔적들이 문제가 된다.

 

6. 표면검사

이차 연마가 끝난 렌즈는 틀에서 떼어내기 전에 이차연마 중에 생긴 흠집이나 이차연마 후에도 남아있는 일차연마의 흔적들에 대해서 검사를 실시한다. 또한 면의 형상이나 곡률 반경에 대해서는 원기를 사용하여 검사한다. 만일 이 단계에서 불량이 발견되면 일차연마 부터 다시 가공하거나 렌즈의 두께가 다시 가공하기 어려울정도로 얇아진 경우는 폐기해 버리게된다.

 

7. 렌즈떼기

검사결과 양품으로 판정 받은렌즈는 냉동조 내에 넣어져 온도를 낮추어서 유리와 피치의 열팽창률이 다른점을 이용하여 접착되어 있던 틀로부터 분리시키게 된다. 이때 잘 떨어지 지 않는 렌즈는 고무망치로 약하게 치거나 대나무 조각으로 밀어서 떼어낸다.

 

8. 세척

떼어낸 렌즈느 초음파 세척을 해주게 된다. 초음파 세척기는 여러 개의 약품조로 이루어 져있다. 각조에는 각기 다른 약품이 들어있어 여러 종류의 오염을 제거할수 있도록 되어 있다. 유리의 종류에 따라서는 재질이 약해서 초음파 세척에 의해 잔금이 생기는 것이 있 으므로 이때에는 초음파의 강도를 낮추는 등의 조치를 취한다.

 

9. 보호막 칠하기

연마된 면은 공기중의 먼지나 연마제, 취급상의 부주의 등에 의하여 흠집이 생기기 쉽고 피치용액으로 된 보호막을 칠해주게 된다. 이러한 보호막은 뒤에 렌즈를 접착시키기 위하 여 열을 가하게 될 때에도 변색을 막아주는 효과가 있다. 두 번재면에 대한 렌즈 붙이기 에서 세척까지의 공정은 첫 번째 면을 연마할때와 동일하다.

 

10. 검사

두 번째 면까지의 연마가 끝난 후에 하는 검사는 앞서 흠집검사 이외에 렌즈의 두게 등이 추가로 검사된다. 또한 툴에 부착되어 있을때에는 좋은 표면 형상을 나타내던 렌즈도 툴 에서 떼어내고 나면 형상이 변하는 수가 있으므로 다시한번 뉴턴링검사를 행한다.

 

 

 

[기초광학실험]평면 연마 레포트