400мм зеркало 1см толщиной

[Анатолий Белкин]

Подобрал детали для интерферометра.

[Анатолий Белкин]

В качестве основы полировальника я использовал свой бетонный шлифовальник. Чтобы не закоптить квартиру, вместо классического смолы, я использовал смесь канифоли с касторовым маслом. Изготовив канифольно-касторовый полировальник, я просверлил в заготовке алмазным трубчатым сверлом центральное отверстие (до наклеенного с тыльной стороны стеклянного диска) диаметром 88 мм и начал полировку. Вначале все шло вроде бы неплохо. Мат постепенно сходил. До диаметра в 80%  теневик показывал сферу, а далее завал края. Я продолжил полировку, уменьшив штрих, однако завал края нарастал, а в центре зеркала плохо сходил мат. Стал разбираться. Оказалось, что центр бетонной основы полировальника просел (микротрещины и т.д.). При формовке поверхность разогретой смолы принимала форму зеркала и была вся блестящая. Однако при остывании полировальника его центр проседал, и в полировке принимала участие лишь его краевая зона. Пришлось изготовить новый полировальник. Основу старого полировальника я с легкостью разбил. Бетон буквально можно было крошить руками. Оказалось, что мне продали не качественный цемент. Отсюда и все проблемы. Поэтому решил изготовить полировальник из алебастра, покрытого сверху слоем эпоксидной смолы. Что и сделал. Затем уложил зеркало горизонтально, смазал его поверхность вазелином, наложил сверху полиэтиленовый диск. В центральное отверстие заготовки зеркала вставил круглый деревянный диск, чтобы между поверхностью зеркала и поверхностью алебастрового диска образовался нужный зазор. Замазал все щели пластилином. По периферии все замотал скотчем, сделав входное отверстие для залива эпоксидной смолы и выходное для выхода воздуха. Все хорошо, но не учел, что при полимеризации эпоксидная смола разогревается. В результате скотч размягчился, и эпоксидная смола подтекла на заднюю поверхность заготовки зеркала (так как толщина края зеркала была 5 мм). Поэтому я разъединил этот пирог раньше времени полного отвердения эпоксидной смолы. Далее я опустил заготовку зеркала в горячую воду, эпоксидная смола слегка размягчилась и я начал ее счищать при помощи острого ножа. Всю счистил, но в одном месте получил вот такой скол. По-видимому, здесь была микротрещина, возникшая во время вырезания стеклянного диска.
Пришлось взять алмазное ножовочное полотно и потихоньку (погрузив край зеркала в воду), за 2 часа превратить 400 мм диск в 380 мм. На задней поверхности заготовки остался дефект (скол около 1 см), но на лицевую поверхность он не выходит. Так как для данного эксперимента важен диаметр зеркала (планировал 400 мм), то я не стал его уменьшать до 360 мм, остановившись на 380 мм.

[Анатолий Белкин]

Осенью 2017 г. утеплил лоджию, что позволило мне продолжить работу зимой (с открытой дверью на лоджию температура там держалась в пределах +15°С).  Алмазной чашкой (зернистость 100/180 мкм) я подогнал форму поверхности шлифовальника как можно точнее к форме поверхности зеркала. Для этого я проводил карандашом на каждом квадрате полировальника две полосы (из угла в угол). Затем делал несколько штрихов зеркалом и потом алмазной чашкой снимал те места на полировальнике, где остался след от карандаша. После этого я алмазной чашкой (зернистость 63/50 мкм) сошлифовал край зеркала, доведя его относительное отверстие с 1:1,7 до 1:1,9. И затем начал обработку поверхности зеркала микропорошками М40, М28 и М14. Чтобы не наделать царапин (запаса на переполировку уже не было) я каждый номер микропорошка предварительно перетирал в гомогенезаторе (его можно купить в магазине медицинской техники или изготовить самому).

[Анатолий Белкин]

Так, что на этапе тонкой шлифовки обошелся без царапин. Шлифовку закончил в декабре 2017 г., а в январе 2018 г приступил к изготовлению полировальника,  полировке и фигуризации зеркала.

[Анатолий Белкин]

Данный шлифовальник использовал в качестве основы для полировальника. На каждый квадратик, при помощи широкой кисточки, нанес слой расплавленной канифольно-касторовой смеси. Формовка полировальника шла медленно. Полировальник я помещал в ванну, на него накладывал зеркало и поливал его сверху из ручного душа горячей водой (порядка 60°С). Когда зеркало и смола прогревались, начинал формовку. Формовка шла с трудом, так как вес 380 мм зеркала был небольшой (1,8 кг). Поместить большой груз сверху не решился. Традиционным способом его отформовать было невозможно. Поэтому формовал так. Во время формовки приполировывалась только часть поверхности полировальника (лишь отдельные участки были блестящие и гладкие).

[Анатолий Белкин]

Отформовать полировальник удалось следующим образом. Я остужал поверхность полировальника и острым лезвием соскабливал блестящие участки. Затем новая формовка и т.д. до тех пор, пока более 50% поверхности не стало блестящей. Затем я нанес кисточкой расплавленную канифольно-касторовую смесь на все ниже лежащие участки. Когда смола затвердела, то я острым лезвием, расположив его под острым углом на отформованной поверхности и скользя по этой поверхности, срезал все выступающие части смолы. Затем повторил формовку и один два раза повторил предыдущий этап. В результате полировальник был отформован.
Полировку осуществлял полиритом, предварительно перетирая его в гомогенизаторе. Полировка также шла с трудом. Зеркало полировал почти в сухом состоянии, так как в канавках не образовывалась пена, и быстро подсыхал край. Приходилось часто смачивать поверхность полировальника и применять шампунь. Но эффект от этого был непродолжительный. Немного подумав, пришел к выводу, что пена не образуется из-за того, что зеркало очень легкое и не хватает давления для эффективного сцепления поверхности зеркала с поверхностью смолы.
При полировке рекомендуют давление на инструмент не менее10 г/см2. Т.е. в случае, если зеркало (диаметром 400 мм) расположено сверху оно вместе с грузом должно весить 12,6 кг (желательно, чтобы давление составляло 50 г/см2, т.е. чтобы вес был 62,8 кг, но это нереально для любителя).
Вес моего зеркала 1,8 кг. Т.е. на него необходимо поместить груз 10,8 кг, чтобы создать давление на полировальник  величиной 10 г/см2. Я взял груз 8 кг. Чтобы распределить его равномерно по зеркалу изготовил разгрузочное приспособление на 9 точек. В результате во время полировки появилась пена, и не надо было постоянно смачивать полировальник.

[Анатолий Белкин]

Полировка пошла веселее. Однако хорошей сферы получить не удалось. Теневая картина при переходе из предфокала в зафокал вращалась (признак астигматизма). При этом продольная аберрация (от предфокала до зафокала) составляла 0,3 мм. Разобраться в ее причине пока не удалось из-за начавшего в начале лета строительства дороги под моими окнами. Из-за пыли от кварцевого песка, появившейся на лоджии, фигуризацию зеркала  пришлось прекратить до окончания строительства дороги.

[Анатолий Белкин]

Уже сентябрь, а дорога все еще не построена. Снова простой в работе. Такова судьба любителя телескопостроения.

[Анатолий Белкин]

Относительное отверстие 1:1,9

[Анатолий Белкин]

Слежу за подобными и пришёл к выводу,что намного проще купить готовый комплект из главного зеркала и вторичного с заводским покрытием!

Такое зеркало будет весить килограмм 20 - 30, в зависимости от его толщины, а моя заготовка весит 1,9 кг. У меня есть уже 2 самодельных телескопа-рефлектора. Интереснее самому изготовить зеркало для телескопа, чем использовать чужое. Люди разные. Одни все покупают, другие сами делают.

[Анатолий Белкин]

Как-то это очень экстремально. А что за телескоп будет?

Пока еще окончательно не решил. Есть несколько вариантов. Если удастся изготовить зеркало, тогда и поговорим.
Да, у меня дома пока интернета нет, так, что связь будет, только в рабочее время (Новосибирское).

[Анатолий Белкин]

Анатолий, ведь зеркало не готово. Почему Вы тогда возобновили обсуждение? Не связано ли это с тем, что пришло понимание, оно (обсуждение) могло бы быть не возобновлено никогда? (Ну, если ждать готовности...)

Просто уже прошло много времени и я решил выложить предварительные данные. Сообщить, что уже сделано.

[Анатолий Белкин]

Даже идеальное зеркало такой светосилы на скромном поле 6' покажет ужас что.
Поэтому ошибки изготовления, даже очень грубые, на "качество изображения", ну никак не повлияют!

Одной из целей данного проекта было попробовать получить качественную оптическую поверхность (сфера, парабола) у тонкого зеркала толщиной 10 мм. У мена окончательная толщина зеркала в центре 9 мм на краю 5 мм.  Еще когда зеркало было диаметром 400 мм и особо была не нарушено его целостность. К задней поверхности был приклеен силиконовым клеем стеклянный диск диаметром 100 мм и толщиной 10 мм, а к нему металлическая ручка. В таком варианте на окончательном этапе полировки зеркала оно хорошо держало форму и до диаметра в 70% была сфера, а далее завал края (как я сообщал ранее). Исследовал его я теневым методом без разгрузки (висело оно на металлической ручке). Т.е. было приклеено за кольцевую зону, вокруг центрального отверстия. Так как центр основы полировальника начал проседать, то пришлось его переделать, с последующими проблемами. Я сделал с рук несколько пробных фотографий теневой картины, когда она приближалась к сфере, но еще оставался небольшой мат в центре зеркала, чтобы подобрать выдержку и определиться с креплением фотоаппарата на оптической скамье. Но возникшая проблема с полировальником прервала процесс фотографирования теневой картины. Нож расположен горизонтально, щель и нож совмещены. Следует отметить, что никакого астигматизма не было, т.е. теневая картина при переходе от предфокала в зафокал не вращалась. Это началось только тогда, когда я убрал крепление ручки с задней поверхности зеркала, так как опасался, что когда будет достигнута качественная парабола, то при отклейке  ручки зеркало поведет. Из литературы известно, что у зеркал с центральным отверстием часто возникает астигматизм. Закончат строить дорогу, дадут отопление попробую преодолеть и эти возникшие трудности.

[Анатолий Белкин]

Хорошо, допустим зеркало сделано. А на сколько точек вы его разгружать собираетесь, при установке в оправу? Девять при такой толщине очень мало. Двадцать семь?  А сколько будет юстировочных винтов? Сколько времени займёт юстировка этого чуда, допустим, при девяти винтах? Как Вы собираетесь отслеживать процесс?

Разгрузка если и будет, то не более чем на 9 точек. В своих рассуждениях Вы не учитываете форму заготовки зеркала. Например, если Вы возьмете лист бумаги и положите его на 2 бруска, то он прогнется под своей тяжестью. Но если вы этот лист сложите в гармошку, растяните ее и снова положите на 2 бруска, то он не прогнется и даже Вы сможете на него установить разумный по весу груз. Т.е. у формы зеркала в виде чаши и в виде традиционного блина разная степень деформации их поверхности под собственным весом и при нагрузках извне.

[Анатолий Белкин]

Да зеркало испытывал вот при таком положении оптической скамьи.

[Анатолий Белкин]

По поводу, что не спрашиваю советов.
Если потребуется, то спрошу. Пока все идет нормально.
По поводу потерянных годов.
Времени на данный проект трачу немного (в промежутках между работой, домашними делами, однодневными походами по родному краю, сборами даров природы, освоением бальных танцев, участием в деятельности ряда клубов по интересам, участие в тротуарках, фотографированием редких астрономических явлений и т.д. и тд. и тд.).
Мои кружковцы наблюдают Солнце в один из моих телескопов и дневная солнечная тротуарка.

[Анатолий Белкин]

Но ведь такой метод крепления сверхтонкого зеркала - ужас, летящий в ночи... (даже если его поверхность чудесным образом соответствует требуемой). Представляете, как оно обвисает?

Да вроде не обвисало. Форма заготовки держит форму поверхности и оно же легкое.

[Анатолий Белкин]

Как раз хотел спросить у Анатолия: есть ли цель разработать технологию сверхтонких зеркал, или это разовое упражнение?

Конечно разовое изделие. У меня же нет производственных цехов и т.д. Я простой любитель. Появилось немного свободного времени, вот и пытаюсь реализовать один из своих проектов. Но если все получится, то будет и технология.

[Анатолий Белкин]

Еще подобные зеркала делать я не планирую, это бы доделать.
По поводу большой светосилы. Такая большая светосила (стрелка кривизны) зеркала связана с тем, что такая форма заготовки зеркала придает ему большую сопротивляемость к деформациям его поверхности под воздействием собственного веса, чем у менее светосильного зеркала. А светосилу можно уменьшить, например за счет введения в оптическую систему линзы Барлоу, выпуклого зеркала и т.д.

[Анатолий Белкин]

Ну да, сделать выпуклое зеркало, это пустяк.

Не пустяк, но это так для примера. Для начала я планирую кольцевой телескоп (плоское вторичное зеркало 100 мм в диаметре) с оборачивающей системой из двух хороших объективов, плюс корректоры комы. При помощи оборачивающей системы я выведу изображение за пределы задней поверхности зеркала. Но для начала нужно изготовить зеркало, а все остальное потом, если будет время.