Облегчение зеркал

[LKS]

В книге Д.А. Наумова "Изготовление оптики для любительских телескопов-рефлекторов и ее контроль" показаны способы облегчения зеркал:



Принимая во внимание что мое зеркало будет диаметром 305 мм и толщиной 35 мм, вес почти 6 кг (ЛК-5) я думаю что мне имеет смысл делать облегчение. Не из-за недостаточного запаса прочности, а для уменьшения времени отстойки на морозе, а также для меньшего веса инструмента.

Возникает вопрос - на какой стадии изготовления зеркала необходимо снимать лишнее стекло? После обдирки? Как тогда наилучшим образом крепить зеркало при обработке? Буду благодарен за советы.

[Evgeniy Puhalskiy]

LKS, у Вас достаточно хорошая заготовка, и думаю, экспериментировать не стоит.
Если же обязательно хотите сделать облегченное зеркало, попробуйте из К8. Будет не жалко, если разобьете. Стеко, хотя и толстое, но все же стекло, и расколоть его ничего не стоит.

[LKS]

Спасибо за ответ, Евгений, но я не собираюсь раскалывать заготовку, будь она из ЛК5 или из К8. Я хочу сделать инструмент более легким и удобным в эксплуатации и прошу совета как это сделать, поскольку ни в каких книгах я информации не нашел.

[Evgeniy Puhalskiy]

Я тоже не собирался раскалывать 149мм...
Хочу сказать, что даже незначительное воздействие ударом малой площади (напр. падение шарика от подшипника) приводит к появлению глубоких конических трещин.
Если хотите облегчать - будьте осторожны.

А на счет массы - есть еще оправа, труба, монтировка... На их фоне более легкое зеркало выигрыша не принесет.
Применяйте эпоксидку для трубы, дюраль вместо железа и.т.д. Будет заметное облегчение.

[Nazar]

Полностью согласен с Евгением. В данном случае выигрыш от облегчения не стоит возможности его разбить.

[Митрофанов Павел]

я не собираюсь раскалывать заготовку, будь она из ЛК5 или из К8. Я хочу сделать инструмент более легким и удобным в эксплуатации

    Уважаемый  LKS настойчивость Ваша похвальна. Если к этой настойчивости прибавить еще предельную аккуратность, то риск испортить заготовку сведется к минимуму, но, к сожалению не станет равным нулю. В данном вопросе логика простая: чем дольше приходится обрабатывать зеркало, тем выше вероятность неприятных последствий.  Если все же не смотря ни на что Вы решите облегчать зеркало, то  обработку тыльной  стороны зеркала следует вести после обдирки рабочей поверхности. Тонкое шлифование тыльной стороны лучше проводить непосредственно  перед тонким шлифованием рабочей поверхности. Если Вы не планируете полировать тыльную сторону, то ее шлифовку можно закончить абразивом М20.  При дальнейшей обработке рабочей поверхности зеркало должно находится на разгрузочном приспособлении. В данном случае лучше применить шести точечную разгрузку.  При обработке тыльной стороны зеркало разгружать не надо.  Если в зеркале имеется отверстие, то закрепив на рабочем столе (или в центре планшайбы) цилиндр из нехрупкой пластмассы (винипласт, фторопласт, полиэтилен, в крайнем случае стеклотекстолит) и надев на него зеркало (зазор между цилиндром и стеклом должен быть минимальным) можно обрабатывать тыльную сторону. Для предотвращения поворота заготовки вокруг цилиндра по ее периметру надо установить невысокие резиновые, пробковые или из мягкой  пластмассы  упоры-зажимы.
   Успехов.

[bibliograf]

 Осталось только прикинуть,  сколько времени займет
сошлифовывание 3-5 кг стекла,  даже  если работать на
обдирочном станке...

[LKS]

Cпасибо за советы. Мороки похоже действительно будет много. Но это же хобби, она (работа) приносит удовольствие. Может удастся профилирование сделать на сферофрезерном станке алмазным диском.
А что будет, если обрабатывать зеркало обычным способом и облегчение произвести в самом конце, после полировки? Исказится ли его форма? Сикорук пишет что форма искажается после сверловки. Но в случае сверловки мы затрагиваем непосредственно поверхность. Тут же мы трогаем только обратную сторону.
И насчет крепления профилированного зеркала в телескопе: я так понял что должна делаться разгрузка на 6 точек по ободку максимальной толщины, от боковых сдвигов и выпадания делается система упоров в центральном отверстии. Поправьте если не так

[Evgeniy Puhalskiy]

Напряжение в стекле присутствуют почти всегда. Очень важно чтобы они были распределены равномерно, чего и добиваются отжигом. При снятии большого количества стекла фигура исказится безусловно. Так что облегчение нужно делать еще до пришлифовки к шлифовальнику.

На счет крепления.
Мне еще не доводилось крепить облегченное зеркало, но ведь оно не обязательно должно иметь центральное отверстие. А в кассегрене нужно думать еще о компромиссе между как можно меньшим отверстием в стекле, и как можно большим полем зрения. Я бы крепил по краю...

А какие схема и параметры гипотетического телескопа?

[anovikov]

Лично мне кажется, что облегчать телескоп за счет облегчения зеркала - это технический экстремизм. Это та часть, которая занимает сравнительно небольшую часть веса, но облегчить которую труднее всего. Вернее облегчить-то просто, только сложно это сделать так, чтобы качество изображения не пострадало из-за прогиба зеркала на опорных точках и из-за напряжений от клея.

Другое дело, что для облегчения могут быть другие причины - более тонкое (и имеющее большую поверхность, заметьте!) зеркало будет быстрее приходить в тепловое равновесие со средой, но и тут проще приделать к нему вентилятор от процессора, а не облегчать.

Чтобы облегчить телескоп, лучше ИМХО сделать ферменную трубу или сплошную, но изготовленную из какого-нибудь извращенного материала - углепластика и т.п.

[Ed_Trygubov]

"Осталось только прикинуть,  сколько времени займет
сошлифовывание 3-5 кг стекла,  даже  если работать на
обдирочном станке..."

На самом  деле немного...

По этому поводу есть две истории...

История первая.

Небезизвестный читающей публике А.Санкович,  облегчал 500мм ситалловое зеркало с тыльной стороны, шлифуя его на сферу. На начальной стадии он пользовался "стыком" - это простая палка (из твердых пород), на торец которой был закреплён наклеечной смолой небольшой кусок алмазного круга (зернистостью 150-200 на металлической связке). Зеркало, наклееное лицевой стороной на плоскую планшайбу, устанавливалось на обычный ручной обдирочный станок(просто- вертикальный шпиндель). Настраивалась капельница, "стык" через тряпку упирался в плечо... и поехали. Т.к. плошадь кусочка маленькая, а Толик парень не хилый, то давление было "агромадным", "стружка"  при этом шла , как при распиловке древесины. Одним словом, за один свободный денёк, попивая чаёк( кружек 7-8 ) и вспоминаю маму рОдную, Толян облегчил своё "мерцало" больше чем на 12 кило...  Финиш делал обычным чугунным шлифовальником подходящего радиуса и небольшого диаметра под №5. Получилось, как на лучших фабриках

История вторая.
 
Эта история   с бородой. В 1987 году я работал на летней практике на киевском "Аналитприборе" в оптическом цеху.
В свободную минуту лазил по загашникам и нашел заготовку из ЛК5 - квадратную со стороной ~ 305 мм и толщиной 62 мм.
Я "пустил слюну" - классная заготовка под зеркало: - помечтал я,  не беда, что квадрат, обрежу. После непродолжительных переговоров, мужики с заготовительного участка уступили мне её за небольшое вознаграждение... , почти подарили.  Практика быстро пролетела и я удалился на историческую родину догуливать каникулы.
На чердаке у бабки нашел алюминиевую кастрюлю(в которой она варила варенье ) с внутреним диаметром 298 мм и толщиной стенки около 2.5мм.  Укрепил заготовку на массивном табурете, на перекладинах которого были уложены блины от штанги для пущей устойчивости. У кастрюли спилил заклёпки и снял ручки, а затем прорезал "зубы", штук 8 на глубину милиметров 30 -35(чего в последствии не хватило и доделывал еще пару раз). К днищу кастрюли тремя болтами М6 прикрепил ручку из штафетки 60х20х500, так чтобы "ручки"  выступали за края примерно поровну. Центрировал "сверло"  тремя планками и гвоздями, которые снял как только образовалась канавка милиметра 3-4 глубиной, и сверло могло самостоятельно в ней удерживаться.  Образование этой канавки, было делом весьма хлопотным т.к. размер сверла был равен размеру заготовки, без запаса и абразив быстро "улетал" с зоны резания. Помучавшись часа два, я добился той глубины, что сверло уже не выскакивало. Лучший способ - это покачивание сверла туда-сюда с размахом градусов 50-60.
После этого я нагрузил "сверло" оставшимися блинами (~10-12кг) и начал сверлить уже вращая по кругу... Работа конечно адская... Я "бился" над сверлением  около  14-16 часов (в течение одного дня! ), но "высадил" таки этот круг...
В конце(при глубине прорези  55мм ) углы начали отваливаться один за другим. Но заколы  уходили не  в сторону заготовки. По окончании, заготовка заимела конусность милиметра 3-4, кастрюля "потеряла" миллиметров 100-120 своей высоты, а у меня "заклинило" поясницу и я дня три провалялся в кровати, корчась от боли...
Очухавшись я вновь принялся за заготовку, но уже не так яро. Дня за два бруском (для заточки косы) и свободным абразивом я убрал конусность примерно до 0.5мм и привел наружный диаметр в порядок, сняв в конце предохранительные фаски. На этом каникулы закончились и я уехал на учебу прихватив с собой плоды труда. Заготовка
"согревала" мне душу в суровые дни зимних сессий   и. как оказалось не один год...
Время шло. Уже и институт позади(а заготовка все лежит) и началась работа на обсерватории,  и организовали уже свою фирму и оптику делаем каждый день (а она родимая лежит)
Вот и времена наступили не сахар, и хочется сделать, что-то для души (ведь она просит и всё уже достало). Но не пугайтесь заготовка всё ещё оставалась такой  же, как и была десять лет назад после сверления. Вот уже и юбилей отпразновали...
Но вот произошёл резкий поворот в жизни - решил уехать и чем дальше, тем лучше.
В конце концов бросили якорь в Колорадо... И пошла жизнь по другому. Заготовка "согреватель души" приехала со мной (как же без неё, никак нельзя было оставить). И вот получили мы заказ на 14" системы Мерсена (об этом ниже) и понадобилась мне заготовка для сферы Хиндла, так как контролировать надёжно  выпуклую параболу по другому не представлялось возможным. И пошёл я опять по загашникам и (Вы уже наверно догадались?)  опять нашёл старую заготовку которую вырезал двенадцать лет назад...
Так, как сферофрезерного станка тогда ещё небыло, то "фрезеровать" пришлось дедовским способом на "обдирке"(как и Толик попивая чаёк и вспоминая мать с отцом), а попутно "отфрезеровал" ещё  7 заготовок из ULE(легированный кварц)  диаметром 14" с А 1:3...
Фрезеровал краем алмазной фрезы Д=110 мм(зернистость 200). Кромка была небольшой и стружка шла, как у Толика(я не слабее ) и на зеркало уходило около 2 часов. А на заготовку для зеркала Хиндла, где стрелка "покруче" будет, ушло около 3-4 часов...
Ну да ладно с обдиркой всё ясно... А что дальше?
Системы Мерсена - которые были колиматорами - "сжимателями пучков" в большом  семизеркальном интерферометре, установленном на горе Вильсона в Калифорнии (рядом с легендарным 2,5 метровым рефлектором Ричи) работают исправно. И прoф. М'Акалистер  ищет на нём планеты у ближайших звёзд и если найдёт, то наверно не зря, я шестнадцать лет назад в глухом, но красивом украинском городке Корсуне сверлил эту квадратную заготовку из "советской" ЛК-ашки..., а заготовка - "светлый юнышеский порыв" наверно так и останется у меня, согревая душу...  
Ну чем вам не поэзия братцы? А вы обдирка: грязно, трудно, неинтересно. Тогда вы уж лучше совсем не беритесь за это дело. Но, поверьте, и вспомнить тогда будет нечего...

С ув. Эд
     
P.S. Вот, кажись  и облегчил душу в теме "облегчение зеркал" .  
Думаю операция "ДИСК из КВАДРА" была рекордной в практике любительского  стеклосверления.
Дерзайте...      

[Starik NEW]

Что касается облегчения зеркала, то основной вопрос заключается в том, как на стадии шлифовки закрепить зеркало ТАКОЙ формы, особенно, если нет центрального отверстия. Вопрос, как мне кажется пока остается открытым.
У меня же вопрос несколько другого плана. Заготовка D=162 мм? d=20 мм, стрелка 1,6 мм, марка стекла неизвестна, но стекло хорошо отожженное, оптическое, когда-то было плоским зеркалом. Предполагается разгрузить на 3 точки. Пришла в голову идея сделать кольцевую канавку на расстоянии 5 мм от тыльной плоскости заготовки глубиной 3 и шириной 5 мм, для крепления зеркала в оправе, способом, показанным на рисунке. Канавку предполагаю сделать в токарном станке  алмазным диском во время кругления заготовки. Что вы думаете по этому поводу?

[Ernest]

> Пришла в голову идея сделать кольцевую канавку на расстоянии 5 мм от тыльной плоскости заготовки глубиной 3 и шириной 5 мм, для крепления зеркала в оправе

Рисунока я не вижу...
Но ничего криминального в самой канавке быть не должно. Жесткость края стеклянного диска достаточна. Столь незначительное ее ослабление не приведет к дальнейшим проблемам с фигурой зеркала.

[Митрофанов Павел]

    Не зная предполагаемой конструкции крепления зеркала и назначения канавки, думаю, рано говорить о допустимости и целесообразности или нецелесообразности нанесения этой канавки.

[Starik NEW]

Извините, что-то GIF не зацепился.
Вот в несколько утрированном виде... Понятно, что делаем поправку на  температурные зазоры и проч. За эту канавку  лапки будут удерживать зеркало от выпадения из оправы. Просто не хочется рабочую поверхность царапать. Примерно так это выглядит:
Ясного неба!

[Митрофанов Павел]

    Действительно ничего страшного не будет.  Только не забудьте обеспечить достаточный зазор между упором – держателем  и  верхней горизонтальной плоскостью канавки, что бы при непредвиденном смещении держателя вверх (до упора в крепящий винт) зеркало не оказалось бы лежащим на этом держателе.

[Starik NEW]

Дорогие друзья! Большое спасибо за консультацию. Попробую воплотить идею с кольцевой канавкой на практике .

Ясного неба!

[Fidel]

Что касается облегчения зеркала, то основной вопрос заключается в том, как на стадии шлифовки закрепить зеркало ТАКОЙ формы, особенно, если нет центрального отверстия. Вопрос, как мне кажется пока остается открытым.

Вопрос этот не стоит... Зеркало легко и прочно приклеивается к наклеечнику (читай - к любой железяке) произвольной смолой - хоть полировочной, хоть - специальной наклеечной. Смола греется до состояния жидкого меда в консервной банке, одновременно слегка  подогреваем зеркало (можно в горячем потоке от воздушной пушки - калорифера) - до теплого состояния - руками держать еще можно. И в это же время на эл. плитке  греем наклеечник до горячего -  рука с трудом терпит. Выливаем смолу на наклеечник горками в те места, где желаем иметь точки контакта (разгрузки) и формуем из них влажными пальцами вулканчики - чуток еще разогреваем это хозяйство и прилепляем сверху зерцало - произвольной стороной. Надавливаем и тащим на вертикальный шпиндель центровать. Если уже застывает, греем прямо на шпинделе калорифером и центруем при посредстве деревянной рейки или линейки. Все. Далее, после остывания можно драть, шлифовать или полировать... Если покажется, что прочности такого крепления недостаточно - усилие от резца слишком велико и т.п. и т. д., то можно прилепить на сплошняк. Главная опасность во всем этом деле - заготовка может лопнуть при перегреве... но тут уж нужно попрактиковаться - без этого никак.

Виктор Николаевич Казьмин лепит так ситалловые заготовки на токарный станок и дерет бочину и пр.

А постинг у Эда просто великолепный - получил от прочтения горизонтальное удовольствие!

С уважением,

Фидель.

[Starik NEW]

Простите, Фидель, несколько вопросов.
Первый. При наклеивании на металлическое основание мы не получаем разгрузки заготовки. Особенно, при сплошном наклеивании. Скажем, разгрузку на три точки я еще могу себе предположить: укрепляем в нужных местах три маленьких шарика от подшипника и заливаем их наклеечной смолой. А на шесть?
Второй.   Меня тревожат температурные деформации стекла и металла, которые различаются, и будут портить фигуру зеркала. Такой способ крепления зеркала годится для обдирки, но не для шлифовки, и тем более не для полировки. Нужна разгрузка  - см. вопрос первый.

С уважением, Starik

[Ed_Trygubov]

"Виктор Николаевич Казьмин лепит так ситалловые заготовки на токарный станок и дерет бочину и пр."

Я тоже проходил сию процедуру на токарном станке. Резать надо с обильбной подачей эмульсола и пластинками ВК8(для чугуна). Трещиноватый слой получается милиметра 3. И доводить все равно надо с помощью абразива или алмазного инструмента.
"Всетаки  алмазный круг, он и в Африке алмазный круг" ((с) Е.Е.)
Через несколько лет(после первых "точений"), когда "Арсенал" загнул "дикие" цены за фрезеровку(60 уев за 8 дюймовый комплект на МАК). Я вернулся снова к токарному станку.
Сделал моноблочную насадку из шпинделя на котором крепиться алмазная чашка или круг и эл. двигателя (1800об\мин, 1.3 квт). Крепил сию приспособу вместо резцедержателя на верхней каретке. При этом радиус настраивался её разворотом(по имеющимуся траспортиру для обработки конусов), а подача осуществлялась вручную. Обработка восьми дюймового мениска(с двух сторон) фрезой зернистостью 180-200мкм   занимала около 30 мин. Хорошо настроившись  по притирочному инструменту(гриб\чашка под абразив №5) я за 2  дня выполнял фрезеровку нашей мясячной потребности (10-12 комплектов). Отверстия в менисках и зеркалах круглил малым кругом на том же приспособлении. Всё конечно делается с интенсивной подачей охлаждения, а вся работа проводится в непромокаемом переднике, в очках и распираторе. После окончания фрезеровки рекомендую сразу почистить бак для эмульсии, а то через неколько дней стекляный  шлам сильно слёживается и из бака его уже придётся выдалбывать. За несколько лет работы мы "переколбасили" больше двух сотен комплектов размером от 150 до 250 (МАКи) и 30-40шт 320 мм параболы.  Токарный станок (сталинской эпохи, образца 1953 года) пережил весь этот ужас и сейчас продолжает точить в одном гараже... Так что если учитывать, что токарный станок самый распространёный, то его можно смело рекомендовать для заготовительных операций при мелкосерийном(любительский клуб) производстве оптики.  

" При наклеивании на металлическое основание мы не получаем разгрузки заготовки"

Ув. Стакик!

Хватит теоритизировать! Способ "смоляной " наклейки проверен не одним поколением оптиков и по сей день широко используется при изготовлении оптики высокой точности и весьма успешно. При гениальной простоте приспособления он обеспечивает хорошее закрепление детали и при правильном использовании позволяет обрабатывать весьма тонкие детали. Так что с разгрузкой там всё в порядке...

успехов, с ув. Эд Тригубов.