Шлифовка главного зеркала

Телескоп-рефлектор
Самодельный телескоп

Создание учебной астрономической обсерватории

Астрономические наблюдения

Шлифовка главного зеркала

Первым этапом в изготовлении вогнутого главного зеркала является его шлифовка, в процессе которой зеркало (точнее, тот из двух плоскопараллельных дисков, из которого со временем получится зеркало) постепенно приобретает вогнутую форму, близкую к расчетной. Перед тем как приступить к шлифовке, нужно сделать некоторые несложные, но совершенно необходимые приспособления.
Прежде всего нужно сделать съемный держатель ручкой для зеркала. Такой держатель позволит в случае необходимости легко поменять местами зеркало и шлифовальник. Он изготовляется из двух небольших деревянных брусков сечением 20х30 мм. скрепленных под прямым углом друг к другу с помощью клея и мелких шурупов (рис. 4). С одной стороны, в месте соединения этих брусков, прикрепляют цилиндрическую деревянную ручку, а с противоположной стороны у краев брусков - по резиновой пробке на длинном шурупе каждая. При работе держатель накладывают на зеркало с его тыльной стороны, на котором он прочно удерживается благодаря трению между стеклом и резиновыми пробками.
Надо иметь устойчивую и достаточно высокую подставку для шлифовальника. В качестве ее вполне подойдет небольшой (желательно круглой или квадратной формы) стол или высокий табурет, прочно скрепленный с полом. На середину горизонтальной поверхности такого импровизированного станка кладут один из двух подготовленных стеклянных дисков и зажимают с боков в шести равноудаленных друг от друга по окружности точках короткими резиновыми пробками. Пробки в свою очередь закрепляют на поверхности "станка" с помощью пропущенных сквозь них шурупов. Шлифовальник должен несколько выступать над этими пробками, а шурупы в них должны быть "утоплены" заподлицо.
Перед началом шлифовки и шлифовальник, и зеркало по кромкам соприкасающихся поверхностей необходимо снабдить косыми фасками. Фаски предохранят края дисков от сколов и помогут избежать появления царапин. Фаски можно сделать с помощью точильного бруска. В. работе они будут постепенно исчезать, и их нужно время от времени подправлять. Сама шлифовка производится мокрым (смоченным в воде) абразивом в виде "абразивной кашицы".
Съемный держатель с ручкой
Рис. 4
Съемный держатель с ручкой
Изготовление зеркала начинается с грубой шлифовки. На шлифовальнике равномерным тонким слоем раскладывают абразивную кашицу (№25 или №16), сверху кладут второй диск (будущее зеркало), а на него держатель с ручкой для зеркала. Такой держатель позволит в случае необходимости легко поменять местами зеркало и шлифовальщик. Он изготовляется из двух небольших деревянных брусков сечением 20x30 мм, скрепленных накладывают держатель с ручкой. Сама шлифовка заключается в том, что, крепко удерживая в руках ручку держателя (иногда ее просто приклеивают варом к тыльной стороне зеркала, как это изображено на рисунке 5), с помощью его заставляют зеркало радиально смещаться со шлифовальника приблизительно на 1/3 - 1/4 его радиуса в одну сторону (обычно в сторону мастера) с последующим возвращением в исходное положение. При этом понемногу поворачивают само зеркало около его центра и медленно передвигаются вокруг станка. После измельчения абразивных зерен аккуратно снимают зеркало со шлифовальника и, обмыв зеркало и шлифовальник в специальной посуде, продолжают работу с новой порцией абразива.
Постепенно шлифовальник будет приобретать выпуклую форму, а зеркало - вогнутую. Грубую шлифовку заканчивают, когда углубление зеркала почти достигло расчетного, но еще несколько меньше его. Затем в том же порядке продолжают так называемую мелкую шлифовку. Она начинается с использования абразива № 10 и завершается шлифовкой карборундом или наждаком № 6. При этом нужно помнить, что переходить к шлифовке абразивом каждого следующего, более мелкого, сорта можно только после того, как матовая поверхность зеркала от шлифовки абразивом предыдущего сорта стала вполне однородной. (Еще лучше и после этого не сколько продолжить шлифовку абразивом прежнего сорта, чтобы сошлифовать разрушенный трещинами подслой стекла.) Однородность матовой поверхности, так же как и целостность краевых фасок, лучше всего проверять с помощью небольшой лупы.
Простейший шлифовальный станок
Рис. 5
Простейший шлифовальный "станок".
Ручка приклеена к зеркалу варом.
Высоту углубления h легко определить, подкладывал под линейку, поставленную ребром на зеркало вдоль его диаметра приблизительно в центре, стопку полосок тонкой бумаги. Предварительно надо определить толщину одной полоски, измерив высоту стопки из большого количества полосок и поделив ее на число полосок в этой стопке. Тогда фокусное расстояние F зеркала радиуса г можно найти по приближенной формуле:
Для более точного определения фокусного расстояния зеркала с еще матовой поверхностью очень эффективен так называемый "мокрый способ", рекомендованный проф. М. С. Навашиным. Этот способ заключается в следующем. Нужно, поставив зеркало на ребро в какую-нибудь глубокую тарелку, облить его водой. Тогда оно заблестит и будет некоторое время, пока с его поверхности не сойдет пленка воды, давать довольно отчетливые отраженные изображения какого-нибудь достаточно яркого источника света (зажженной свечи или электрической лампы).
Поймав это изображение на экран, поставленный перед зеркалом (все делать в темном помещении), добиваются наилучшей резкости, постепенно меняя расстояние между экраном и зеркалом. Если при этом источник света будет находиться рядом с экраном (немного сбоку), то расстояние между зеркалом и экраном как раз окажется равным удвоенному фокусному расстоянию зеркала (т. е. его радиусу кривизны). Обычно измерения повторяют несколько раз и находят их среднее арифметическое.
При некотором навыке всегда удается определить фокусное расстояние зеркала (с еще матовой поверхностью) с точностью до 0,5%. Этого оказывается вполне достаточно, так как впоследствии при конструирования трубы телескопа всегда можно ее несколько удлинить или укоротить. Углубление в зеркале при грубой шлифовке получается значительно быстрее, если вместо центральных штрихов (т. е. штрихов по радиусам) применять штрихи по хордам. Однако при этом обычно появляется "завал" края, т. е. периферийные зоны зеркала приобретают меньшую кривизну, по сравнению с кривизной внутренних зон зеркала. Для уничтожения этого недостатка, после того как углубление в центре зеркала почти достигло желаемой величины, нужно перейти к центральным штрихам. Если при этом зеркало приобретает слишком большую кривизну, то ее очень легко уменьшить, стоит только поменять местами зеркало и шлифовальник и продолжать некоторое время шлифовку обычными центральными штрихами.
Нужно иметь в виду, что при обычном расположении шлифовальника и зеркала (когда зеркало находится над шлифовальником) слишком длинные штрихи (свыше 1/3 радиуса) сильнее всего сошлифовывают центральную часть зеркала, в то время как короткие штрихи, почти не изменяя кривизну зеркала, способствуют приобретению им формы, близкой к сферической.
Умело ведя шлифовку и порой, если нужно, меняя местами зеркало и шлифовальник, зеркало подготавливают к тонкой шлифовке минутниками. Минутники встречаются в продаже, но лучше всего их приготовить самостоятельно. С этой целью, предварительно тщательно взболтав с водой содержимое той посуды, в которой обмывают зеркало и шлифовальник (и где содержатся истертые и перемолотые зерна абразива вперемешку с частицами стекла), выливают эту мутную воду в одну из заранее подготовленных и хорошо вымытых высоких стеклянных банок, затем доливают почти доверху водой и еще раз тщательно перемешивают чистой деревянной палочкой. Дав в течение одного часа осесть на дно всем более или менее крупным частицам, осторожно затем переливают оставшуюся мутную жидкость в другую чистую банку и оставляют ее примерно на сутки. За это время на дно выпадает осадок из очень мелких крупинок абразива. Это и есть 60-минутник. После этого нужно осторожно слить из банки почти всю жидкость оставив тонкий слой ее над осевшим на дно осадком, взболтать весь осадок в этой небольшой порции жидкости и перелить в чистую небольшую баночку, которую надо затем аккуратно закрыть сверху крышкой (с пометкой о сорте минутника).
Аналогично из мутной жидкости, оставшейся в первой банке, приготовляют в том же порядке сначала 30-минутник (для отстойки его уже достаточно получаса), а затем 15-минутник, 5-минутник и, наконец, одно-минутник. Для надежности минутники, особенно 60-и 30-минутники, можно подвергнуть отстойке еще раз, чтобы наверняка удалить из них все, может быть, случайно попавшие более крупные зерна абразива.
При шлифовке минутниками надо соблюдать особую аккуратность, иначе не избежать появления царапин. На выведение царапин, если хотя бы одна из них появилась, обычно приходится тратить очень много дополнительного времени, возвращаясь к перешлифовке зеркала более крупными сортами абразива.
Шлифовка минутниками практически ничем не отличается от грубой и мелкой шлифовки. Только штрихи должны быть непременно центральные и короткие (до 1/4 радиуса). Движения должны быть плавными и медленными. Через каждые 10-15 мин работы нужно делать небольшие перерывы, чтобы зеркало и шлифовальник, разогревшиеся от трения, могли охладиться и принять свою естественную форму.
После шлифовки минутником, продолжающейся около двух часов, переходят к шлифовке 5-минутни-ком. Вслед за тем последовательно используются 15-, 30- и, наконец, 60-мипутник. Шлифовка каждым сортом минутника должна продолжаться не менее 1,5- 2 часов. Полностью отшлифованное самым мелким сортом минутника зеркало должно иметь однородную матовую поверхность и при не очень косом падении лучей хорошо отражать яркие предметы (светлое окно, свеча, зажженная лампа и т. д.).
При завершении шлифовки самым мелким минутником надо особенно аккуратно, без всякого нажима, двигать зеркало по шлифовальнику. Зеркало не должно ни "цепляться" за шлифовальник, ни "срываться" с него. Если же будет замечено либо то, либо другое, то нужно своевременно принять надлежащие меры. Прежде всего в этом случае надо еще более замедлить движение и давать зеркалу чаще "отстаиваться" на шлифовальнике (3-4 минуты), не забывая при этом каждый раз добавлять свежей и достаточно жидкой абразивной суспензий между зеркалом и шлифовальником во избежание их прилипания друг к другу. Кроме того, если зеркало "заедает", то нужно укоротить штрих или временно поменять местами зеркало и шлифовальник, чтобы уменьшить углубление зеркала; если же зеркало слишком легко "забегало" по шлифовальнику, то нужно, наоборот, штрих несколько удлинить.
Если вовремя не обратить внимания на "заедание" зеркала, то оно может так прочно пристать к шлифовальнику (особенно если мало абразива), что никакими механическими способами их разъединить не удастся. В этом случае зеркало и шлифовальник надо осторожно нагреть в воде до 50-60°С, а затем прикоснуться к краю шлифовальника влажной тряпочкой, смоченной в прохладной воде. От этого шлифовальник несколько изменит свою форму, внутрь слипшейся пары стеклянных дисков проникнет воздух, и они легко разъединятся. Этот способ используется при проблеме разъединения зеркала и шлифовальника другими способами. На шлифовку небольшого зеркала начинающий оптик тратит примерно 100-150 часов.
Наверх
  Главная
  Карта сайта
  Гостевая
  О сайте
Copyright © 2012 ENERGYGAP.RU Все права защищены.