Линзы малого размера могут быть изготовлены и по «шариковой» технологии. Она заключается в том, что изготовляется шаровой блок нужного диаметра. Блок может состоять из монолитного стекла или быть склеенным из нескольких заготовок, в том числе и из стёкол разного сорта. По такой «шариковой» технологии можно получить поверхности очень высокой точности, так как мы имеем совершенный притир двух сферических поверхностей.
Блок при обработке непрерывно вращается относительно инструмента, не имея при этом «выделенных точек», типа центра у обычного блока. Соответственно, ошибки поверхности вроде зон или завалов при этом не возникают. Могут только появится ошибки, связанные с неравномерным К. Т. Р. или разной твёрдостью стекла из которого блок собран. Таким образом, получаются полированные поверхности первоклассного качества, при однородном материале и терпимого — при разных.
Затем у заготовок, если нужно делается вторая поверхность. В промышленности таким образом делаются шаровые линзы малого размера, плосковыпуклые линзы (часть шарика сошлифовывается). Линзы большего размера делают из двух склеенных шеллаком заготовок.
В лаборатории или мастерской можно сделать блок в виде монолитного или склеенного из стеклянных пластинок кубика и на каждую грань наклеить заготовку, получив за раз, например, шесть плосковыпуклых линз. Если вторая поверхность линзы выпуклая, то на гранях кубика надо вышлифовать лунки соответствующего радиуса, например, при помощи шарика от шарикоподшипника. Блокирующее приспособление и линзы можно делать из разных сортов стекла. Для жёстких режимов обработки шарик надо клеить шеллаком, а крупные шарики можно и воском с канифолю. Разумеется, их нельзя перегревать при полировке. При сборке следует применять смекалку, например, делать основную часть из склеенного эпоксидкой оконного стекла.
Шлифовальником служит стальная или алюминиевая толстостенная трубка, выточенная на токарном станке. Её внешний диаметр должен составлять около семи десятых от диаметра шарика. Толщина стенки — около двух десятых диаметра. Шлифовальник навинчивается на шпиндель (шлифовального для оптики) станка и приводится во вращение тем более быстрое, чем меньше его диаметр. Вместо шпинделя можно использовать просто установленный вертикально электродвигатель, позаботившись о том, чтобы абразив не попадал в подшипники. Проще всего надеть на вал резиновый кружок, вырезанный из автокамеры, а в саму трубку после навинчивания на шпиндель плотно набить ватный тампон и капнуть на него эпоксидной смолы так, чтобы она не пропиталась до резьбы. (Хороший способ, применим и на больших шлифовальниках!) Можно сделать то же с приклеенным воском или смолой. Глубокий тазик тоже не помешает, так как при больших оборотах абразив сильно разбрасывается.
Обдирку лучше всего делать алмазным инструментом подходящего диаметра, но это совсем не обязательно. Для грубой обдирки лучше всего применять карбид кремния. Шарик удерживают руками и постоянно вращают в разных направлениях. Вначале работы надо особо остерегаться выколов. После достижения нужного диаметра (припуск!) переходят на более мелкий абразив.
При работе трубка стачивается и её края становятся острыми. За этим необходимо следить и, чтобы не поранить руки, стачивать этот край на станке или напильником. Инструмент и руки при переходах с абразива на абразив следует тщательно вымыть. Особо надо позаботится, чтобы абразив не оставался под ногтями. Полировать лучше в два перехода. Сначала на трубку наклеивают смолой сукно и полируют до снятия мата, а затем — смолой делают лучшую форму. Если сукно пропитать полировочной смолой, то можно обойтись и одним переходом.
В процессе полировки шарики сильно разогреваются. Это может привести к их расклеиванию, к тому же, горячий шарик невозможно удержать в руке. Поэтому, если их делается несколько, то надо обрабатывать их все вместе и менять по мере нагрева. Шарики из кварца, склеенные шеллаком, можно охлаждать в воде.
Расклеив блок, обрабатывают вторую поверхность. Если это — заранее отполированная плоскость, то линза готова и нуждается лишь в нанесении фаски.
К сожалению, эта технология имеет крупные недостатки. Схема заводского станка рассчитана на массовое производство и ограниченные размеры блока. Работа с шариками в промышленности производится на автоматах и мастер с помощником за смену делает их тысячи штук. Вручную на один шарик идёт около одного дня. Руки при такой работе подвергаются воздействию абразива и стеклянного шлама. Это может вызвать дерматиты. Если не будет сделан для такой работы автомат, то от дерматитов могут помочь мази типа «Флюцинара» или «Лориндена». При эпизодической работе этого вполне достаточно, однако, следует попробовать модернизировать обычный или сделать специальный станок. Поэтому следует изобрести верхнее звено станка, которое будет перемещать блок относительно инструмента. Простой и надёжной конструкции автору пока неизвестно.
Литература.
1. Д.Д. Максутов. Изготовление и исследование астрономической оптики. Москва, «Наука», 1984 г.
2. Д.Стронг. Техника физического эксперимента. Лениздат, 1948 г.
3. Сикорук Л. Л. Телескопы для любительской астрономии.
8. Некоторые особенности обработки стекла при изготовлении (астрономической) оптики в кустарных условиях. Часть 5. Плосковыпуклая гиперболическая линза.
Ю.Н.Бондаренко, поселок Маяки, Одесская область, декабрь 2018 г.
