Beginn des Grobschliffs

Schleifpulver für den Grobschliff, Karborund 80

Nun habe ich mit dem Grobschliff begonnen. Das Schleiftool auf’s Brett gelegt, etwa einen gehäuften Teelöffel Schleifkorn K80 verteilt, etwas Wasser drauf gegossen, und den Spiegelrohling draufgelegt. Dann mit großen, ausladenden Bewegungen, also mit großem Überhang, den Rohling über die Granitscheibe geschoben. Durch den großen Überhang wird das Glas hauptsächlich in der Mitte abgeschliffen, und das Tool hauptsächlich am Rand. Dabei darf nicht vergessen werden, den Glasrohling zu drehen, ebenso von Zeit zu Zeit auch das Tool, denn nur so ist eine Rotationsymmetrie gewährleistet, andernfalls kann z.B. eine Form ähnlich eines Sattels auftreten. Solche Optikfehler nennt man Astigmatismus.

Spiegelrohling nach Beginn des Grobschliffs

Nach einer Weile Schleifen habe ich den Schleifbrei abgewaschen und mir die Oberfläche des Glasrohlings angesehen. Dabei fiel mir auf, dass das äußere Gebiet am Rand an zwei Stellen so gut wie unangetastet war, auf den Flächen daneben aber leicht angerauht war. Da ich sowohl das Glas als auch das Tool gedreht habe, kann es meiner Meinung nach nur daran liegen, dass die Oberfläche des Glasrohlings anfangs nicht ganz eben war, sodass die erhabenen Randgebiete des Rohlings angerauht wurden, weil sie Kontakt mit dem Schleiftool hatten, und die leicht abgesunkenen Randgebiete daneben nicht angegriffen wurden.

Striche auf dem Rohling zum Testen

Um zu testen, ob auch wirklich ein gleichmäßiger, sphärischer Schliff erfolgt, habe ich mit wasserfestem Filzstift Striche auf das Glas gezeichnet, und ein wenig weitergeschliffen. Dabei zeigte sich, dass die Striche innen stärker abgetragen wurden als außen, und der Abtrag auch rotationssymmetrisch ist.

Dieselben Striche nach weiterem Schleifen

Nach ca. 2,5 Stunden Grobschliff wollte ich die bisher erreichte Profiltiefe bestimmen. Dabei habe ich eine alte, abgewinkelten Messinglatte zurechtgesägt und auf den Spiegel gelegt, den unteren Teil einer Schieblehre auf die Messinglatte gestellt und das Drahtstück so weit nach untengeschoben wie es ging. Dabei erfasst man auch die Dicke der Messinglatte, diese verschwindet, wenn man in der Mitte und am Rand misst und die Differenz bildet.

Gemessen habe ich:
Vertiefung in der Mitte des Spiegelrohlings: 0,5 mm
Tool außen: 0,5 mm.

Die zu erreichende Vertiefung, die man in das Glas hineinschleifen muss, hängt natürlich von der Brennweite bzw. Öffnungsverhältnis ab. Für die Sphäre gilt:

Pfeiltiefe bei sphärischem Spiegel(Kugelspiegel)

für den Paraboloid:

Pfeiltiefe für den Parabol-spiegel

Dabei ist D der Spiegeldurchmesser, R der Krümmungsradius, und t die Pfeiltiefe . Der Krümmungsradius ist die doppelte Brennweite, also R=2f. Ich möchte ein Öffnungsverhältnis von f/5 erreichen, also 254 mm•5 = 1270 mm Brennweite. Der eine Millimeter Unterschied zu 255 mm Durchmesser geht für die Fase drauf.

Für diese Spiegelparameter errechnet man eine zu Profiltiefe von 3,177 mm (Sphäre) bzw. 3,175 mmm (Paraboloid).

Es fehlen also noch gut: 2,67 mm bis zur endgültigen Profiltiefe. Wenn man die Formel umstellt, kann man mit der bisher erreichten Profiltiefe die Brennweite ermitteln. Diese ergab sich zu ca. 8,06 m

Glücklicherweise war gerade schönes Wetter draußen, und ich hielt den befeuchteten Spiegelrohling in die Sonne, und tatsächlich konnte ich in einer Entfernung, die in etwa 8 Meter betrug, einen Brennfleck projezieren. Von Brennpunkt kann jetzt noch keine Rede sein, der Fleck hatte einen Durchmesser von ca. 5 cm. Aber ich bin ja auch erst beim Grobschliff. Trotzdem ein tolles Gefühl, dem fertigen Spiegel ein kleines Stück näher gekommen zu sein.
Nach etwa einer weiteren Stunde Schliff betrug die Profiltiefe schon 0,7 mm.

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Vorbereitungen

Den Rohling kaufte ich mir von Stathis, zusammen mit Schleifpulver und Pech.

Kosten:

  • Borosilikatglas Rohling 255×25 mm: 92,- €
  • Rückseite plangeschliffen: 7,- €
  • Schleif- und Poliermaterial: 40,- €
  • DVD Spiegelschleifen: 12,- € statt 15,- €

Das Schleifmaterial umfasst: Karborundium in den Korngrößen K80 für den Grobschliff und K180, K320, Microgrit WCA 25μ ,15μ , 9μ, 5 μ, 3μ für den Feinschliff. Zum Polieren ist Pech (28 °C) und CERI HPC im Set dabei. Die einzelnen Körnungen sind jeweils doppelt in stabilen Plastiktüten verpackt, um Kontamination zu vermeiden (wenn beim Schleifen einzelne Schleifkörner einer gröberen Körnung dabei sind, gibt es Kratzer).

Die Rückseite des Glasrohlings sollte man eben schleifen, um Astigmatismus zu vermeiden. Je größer der Spiegel, desto wichtiger ist dies. Ich habe einen Rohling genommen, den Stathis bereits bis K320 plangeschliffen hat.

So sieht ein Sternfreund aus, der sich freut, bald mit dem Schleifen loslegen zu können

So sieht ein Sternfreund aus, der sich freut, bald mit dem Schleifen loslegen zu können

Im Baumarkt habe ich mir als Schleiftool eine Granitplatte gekauft, 40x40x3 cm³ für knapp 4 €. Die über 13 kg schwere Platte habe ich per Bus, S- und U-Bahn dann zur Arbeit transportiert. Im Forschungszentrum Garching, wo ich promoviere, konnte ich eine Flex ausleihen und habe mit einer Diamantscheibe die Granitplatte  rund geflext, in der Größe des Glasrohlings, also 255 mm Durchmesser. Dies war in etwa einer Stunde erledigt und war einfacher, als ich dachte. Auf Schutzbrille, Gehörschutz und Staubschutzmaske sollte man dabei nicht verzichten.

Für kurze Verwirrung sorgte ein Gespräch mit einem aus unserer Zentralwerkstatt, ich fragte nach einer Atemschutzmaske, um Granit zu flexen. Da meinte er, ja, da bräuchte man ja eine mit Gasmaske mit Absaugung, der Staub wäre sehr krebserregend, und eigentlich sei das seit 30 Jahren verboten, wenn das die Betriebsfeuerwehr mitbekomme, könne ich Ärger kriegen usw. Ich sagte, das ist doch nur Granit. Er dann: „Ach so, Granit, ich hab‘ Eternit verstanden!!“. Nein, Asbest will ich sicherlich nicht flexen 😉

Der Sensenwetzstein nach dem Anfasen

Um Muschelbrüche zu vermeiden, habe ich beim Glasrohling mit einem Sensenwetzstein (gibt’s für ca. 2 € im Baumarkt) in die Kanten eine Fase geschliffen, ebenso beim Schleiftool.

Holzplatte als Unterlage mit Stoppern und Granitplatte als Schleiftool

Holzplatte als Unterlage mit Stoppern und Granitplatte als Schleiftool

Als Schleifunterlage habe ich mir ein billiges Brett zuschneiden lassen, welches beschichtet ist, damit es sich nicht mit Wasser vollsaugt und aufquillt. Den Rand habe ich mit Gewebeband abgedichtet. Auf dem Brett habe ich Stopper befestigt, die ein Wegrutschen des Schleiftools bzw. des Spiegels verhindern sollen. Dazu habe ich von einem alten Besenstiel kleine Scheiben abgesägt und diese exzentrisch auf das Brett geschraubt.

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Erster Eintrag

Ich habe mich dazu entschlossen, einen Spiegel zu schleifen! Ja, lieber Leser, das man von Hand, ohne großartiges technisches Gerät einen Spiegel selber schleifen kann, darüber war ich anfangs auch sehr erstaunt, schließlich muss ein guter Teleskopspiegel eine Oberflächengenauigkeit im Bereich von zehntausendstel Millimeter haben! Schon seit längerem hatte ich vor, mir einen Dobson anzuschaffen. Ich dachte dabei an den Galaxy 10-Zoll-Dobson von ICS. Dass es Newtonteleskope in dieser Größe inzwischen so günstig gibt, war vor ca. zehn Jahren noch undenkbar. Möglich wurde es durch Spiegel aus China, die von der Firma GSO (Guan Sheng Optical) produziert werden, welche durchaus eine ordentliche Qualität besitzen. Durch die Lichtverschmutzung sind viele Sternfreunde gezwungen, Teleskope in die Pampa zu transportieren, um unter einem dunklem Himmel beobachten zu können. Transportabilität ist also ein wichtiger Punkt, der bei der Anschaffung eines Teleskopes bedacht werden muss. Der 10-Zoll-GSO-Dobson ist mit einem Auto gut transportierbar, allerdings will ich es noch kompakter haben und einen Dobson per S-Bahn oder auch auf Flugreisen mitnehmen können. Dies wird durch Gitterrohrkonstruktionen ermöglicht. Ob ich mir so einen Gitterrohrtubus selber bastle oder mir einen Bausatz kaufe, entscheide ich später. Erstmal brauche ich einen Spiegel. Aber warum den Spiegel selber schleifen? Ich hätte mir auch einen GSO-Spiegel kaufen können, bei dem es allerdings eine relativ große Serienstreuung gibt, oder einen teuren, hochwertigen Spiegel mit garantierter Oberflächengenauigkeit von z.B. λ/10 PV. Der Preis war mit ein Entscheidungsgrund (wobei man bei 10 Zoll noch nicht so wahnsinnig viel spart), aber vor allem auch der Ehrgeiz, einen Spiegel selber herzustellen. Ein anderer wichtiger Grund: Ich werde wahrscheinlich später noch eine größere Optik haben wollen (Öffnungswahn ist bekanntlich unheilbar ;-)), aber bei 14 oder 16 Zoll sind gekaufte Spiegel richtig teuer, und diese sind als Erstlingswerk doch recht anspruchsvoll. Dies ist wiederum der beste Grund, erstmal einen 10-Zoll-Spiegel zu schleifen :-).  Aber hab ich denn überhaupt die Zeit für sowas? Man sagte mir, für dieses Vorhaben gehen locker dreißig bis fünfzig Stunden drauf, je nach Geschick und Perfektion des Parabolschliffs. Da das Schleifen schon eine Knochenarbeit sein kann, betrachte ich das ganze als Sport (da bin ich nicht der einzige) und für Sport wollte ich mir schon immer mal mehr Zeit nehmen 🙂

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