ПРИЛОЖЕНИЯ

1. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТУПЕНЧАТЫЕ ШЛИФОВАЛЬНИКИ

Рис. 94. Ступенчатый шлифовальник.

R -- радиус кривизны, х --высота ступеньки, d1, d2--диаметры ступенек.

Профессионалы обычно применяют металлические шлифовальники. Однако выточить сферический шлифовальник с необходимой точностью -- дело чрезвычайно трудное. Р. Кларк предложил [15], а А. С. Фомин существенно усовершенствовал [4, 6] метод изготовления ступенчатых шлифовальников, которые в первом приближении можно считать сферическими (рис. 94). В ходе шлифовки ступеньки довольно быстро сошлифо-вываются и шлифовальник быстро пришлифовывается к зеркалу.

Прежде всего надо рассчитать диаметры ступенек для заданной их высоты. Обычно высоту каждой ступеньки берут равной 0,05--0,1 мм, при этом пользуются формулой

где d_i -- диаметр ступеньки, R -- радиус кривизны, х -- высота ступеньки, считая от вершины шлифовальника.

Рассмотрим расчет диаметров ступенек на конкретном примере. Допустим, что нам необходимо изготовить шлифовальник для 150-миллиметрового зеркала с радиусом кривизны 2400 мм (фокусное расстояние 1200 мм). Выберем высоту ступенек равной 0,1 мм. Прежде всего вычислим, чему равно 8R. В нашем случае 8 * 2400 = 19200 мм. Эта величина остается постоянной для всех значений диаметров. Далее умножаем 19200 последовательно на 0,1, 0,2, 0,3 и т. д. и записываем результаты в третью колонку табл. 17 (8Rx). Из чисел третьей колонки извлекаем квадратный корень и результат записываем в четвертую колонку. Это и есть

Т а б л и ц а 17

No	х	8Rх	di	D0-di
1	0,1	1920	43,8	106,2 (центр шлифовальника).
2	0,2	3840	62,0	88,0
3	0,3	5760	75,9	77,7
4	0,4	7680	87,6	62,4
5	0,5	9600	98,0	52,0
6	0,6	11 520	107,3	42,7
7	0,7	13440	115,9	34,1
8	0,8	15360	123,9	26,1
9	0,9	17280	131,5	18,5
10	1,0	19200	138,6	11,4
11	1,1	21 120	145,3	4,7
12	1,2	23040	151,8	--

диаметры ступенек d₁. Но при вытачивании шлифовальника на токарном станке нам удобнее пользоваться не размером диаметра ступеньки, а величиной подачи резца, которая равна разности между полным диаметром шлифовальника и диаметром каждой ступеньки. Величину поперечной подачи резца внесем в пятую колонку (D₀-d_i).

В последней графе для высоты ступеньки 1,2 мм величина d1 получается равной 151,8 мм, т. е. больше диаметра шлифовальника, поэтому ограничимся 11-й ступенькой.

Как вытачивать выпуклый ступенчатый шлифовальник?

Устанавливаем в кулачках патрона станка плоскую алюминиевую, латунную, стальную или чугунную заготовку. Протачиваем край заготовки при продольной подаче резца. Закончив чистовую обработку, устанавливаем на лимбе барабана поперечной подачи "0" и надежно фиксируем барабан. В дальнейшем при вытачивании ступенек мы будем начинать движение резца от края заготовки или, иначе говоря, будем начинать вращать барабан поперечной подачи с нуля.

Закрепляем суппорт на продольных направляющих и с помощью верхней каретки подводим резец к плоской стороне заготовки. Обрабатываем, "торцуем" заготовку. После того как получится хорошая плоскость, устанавливаем на лимбе верхней каретки "0" и приступаем к вытачиванию канавок. Для этого, вращая барабан поперечной подачи против часовой стрелки, отводим резец за край заготовки, сделав лишние пол-оборота. Это нужно для того, чтобы во время движения резца к заготовке выбрать "мертвый" ход. Теперь подаем резец вдоль продольных направляющих с помощью барабана верхней каретки на 0,1 мм к передней бабке (влево) -- это высота первой ступеньки. Начинаем вращать барабан поперечной подачи по часовой стрелке, и резец начинает приближаться к заготовке. В тот момент, когда он коснется края, на лимбе барабана должен быть нуль. Теперь наша задача -- продвинуть резец настолько, чтобы диаметр ступеньки стал равен расчетному. Для этого подадим резец на величину, указанную в первой строке пятой колонки. Надо помнить, что действительное перемещение резца в два раза меньше того, что показывает лимб на барабан. Дело в том, что при перемещении резца, например, на 5 мм по радиусу заготовки ее диаметр уменьшается на 10 мм. На лимбе указаны изменения диаметра, а не радиуса, и так как в пятой колонке вычислено изменение диаметра, то мы можем отсчитывать на лимбе именно величины пятой колонки. Обычно один полный поворот барабана соответствует уменьшению диаметра на 10 мм. Поэтому, если в числах пятой колонки перенести запятую на один знак влево, целое число будет показывать число поворотов барабана по часовой стрелке, а дробь после запятой нужно отсчитывать по делениям барабана. Например, при вытачивании первой ступеньки надо сделать 10 полных оборотов барабана и, продолжая вращать барабан, отсчитать 62 деления на лимбе. При вытачивании шестой ступеньки надо сделать четыре полных оборота барабана и отсчитать на лимбе 27 и т. д.

Проточив первую ступеньку, возвращаем резец на место, отведя его несколько дальше края, как и в первый раз. Подаем резец еще на 0,1 мм к заготовке, вращая барабан верхней каретки, и опять подаем резец к центру заготовки по радиусу. На этот раз делаем по часовой стрелке восемь полных оборотов барабана и 80 делений отсчитываем на лимбе. Так, снимая по 0,1 мм и продвигая резец по радиусу с каждым разом все меньше и меньше, мы вытачиваем все 11 ступенек.

Рис. 95. Ступенчатый шлифовальник для 165-миллиметрового мениска.

Из-за большой кривизны мениска высота ступенек выбрана равной 0,5 мм. Обратите внимание на монотонно уменьшающееся расстояние между ступеньками от центра к краю.

Нужно следить за тем, чтобы резец был хорошо заточенным, а образующийся нагар нужно убирать сразу, как только резец отведен за край заготовки в исходное положенное. После окончания протачивания ступенек на краю шлифовальника надо сделать фаски. Ширина ступенек монотонно уменьшается к краям (рис. 95). Если в этой, легко обнаруживаемой закономерности окажутся один-два сбоя, то это не очень страшно, так как во время шлифовки образуется единая сферическая поверхность и одна из несошлифовавшихся канавок существенно не повлияет на форму зеркала. Обдирать заготовку зеркала можно сразу на ступенчатом шлифовальнике. Но, для того чтобы не "срезать" вершину шлифовальника, шлифовку надо вести как через центр, так и по хорде, следя из тем, чтобы ступеньки шлифовальника сошлифовывались одинаково по всей его поверхности. Однако можно начать обдирку зеркала и с помощью трубчатого шлифовальника, а уже потом начать шлифовку на шлифовальнике.

В заключение заметим, что толщина металлического шлифовальника должна быть такой же, как и толщина зеркала. Во-вторых, формула, приведенная в начале параграфа для вычисления диаметров ступенек, справедлива для параболоида. Так как наше зеркало очень мало отличается от параболоида, во время шлифовки этой разницей можно совершенно пренебречь. Однако в тех случаях, когда читатель захочет выточить ступенчатый шлифовальник для шлифовки линз большой кривизны, придется воспользоваться точной формулой для сферы, так как при значительных радиусах кривизны отступления параболоида от сферы значительны. В этом случае диаметр ступеньки вычисляется по формуле

При вытачивании вогнутых шлифовальников расточка ведется от просверленного в центре отверстия диаметром 6--8 мм для больших и 2--3 мм для малых шлифовальников. Величина подачи резца (к себе) берется из четвертой колонки таблицы. Пятая колонка в этом случае не нужна.

2. ШЛИФОВАЛЬНО - ПОЛИРОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ

Читатель, знакомый с механическими работами, и уж, наверное, кружок телескопостроения могут сделать себе шлифовальную машину, работа на которой значительно приятнее ручной обработки зеркала. Так как машина освобождает руки любителя, он может во время шлифовки зеркала значительную часть времени высвободить для других целей. Машина позволяет увеличить давление и, следовательно, скорость обработки зеркала. Скорость обработки возрастает еще и потому, что при машинной обработке гораздо больше времени идет как "чистое" время шлифовки, тогда как при ручной много времени тратится непроизводительно. Наконец, станок позволяет чище и качественнее выполнить шлифовку и полировку.

Как правило, все шлифовально-полировальные станки имеют две главные детали--шпиндель, на котором вращается шлифовальник, и поводок, который заставляет зеркало совершать поступательные движения. Рассмотрим кинематическую схему простого станка (рис. 96).

Электродвигатель 1 мощностью 50--100 ватт через редуктор приводит во вращение вал кривошипа 2. Кривошип заставляет через шатун 3 качать "хобот" 4 с поводком 5. Поводок заставляет качаться зеркало 6, Хобот, так же как и шатун, должен иметь возможность изменять длину, для того чтобы можно было шлифовать по хорде и через центр, а шатун -- чтобы можно было менять вынос поводка. Для изменения размаха меняется радиус кривошипа. В одних конструкциях радиус меняется перестановкой оси кривошипа в несколько отверстий, просверленных на разных расстояниях от центра кривошипа, в других возможно плавное перемещение кривошипа по направляющим.

На вал кривошипа надета звездочка для цепи Галя от велосипеда, на валу шпинделя 7 -- вторая звездочка. Очень важно, чтобы передаточное отношение между звездочками не равнялось целому числу (2, 3 и т. д.), чтобы шлифовальник двигался все время по различным азимутам, не проходя дважды по одному и тому же.

Во время обдирки и в меньшей степени по время тонкой шлифовки и полировки на поводок устанавливается достаточно большой груз 8. Его масса может достигать нескольких килограммов. Поэтому все узлы машины, особенно валы кривошипа и шпинделя, оси и хобот с шатуном должны быть достаточно жесткими.

Во время машинной обработки надо внимательнее следить за влажностью шлифовальника и зеркала. На машине они высыхают быстрее из-за более интенсивной работы. Высохший же абразив может стать причиной царапин, и более того, если зеркало присосется к шлифовальнику, поводок может выскочить из гнезда и повредить зеркало. Чтобы предотвратить последнюю неприятность, Р. Кокс предложил делать шайбу, наклеиваемую на зеркало, придавая ей форму, показанную

Рис. 96. Шлифовально-полировальные станки.

а) Общий вид шлифовально-полировального станка для зеркал диаметром до 150 мм. б) Кинематические схемы: 1--электродвигатель, 2-- кривошип, 3 -- шатун, 4--"хобот", 5--поводок, 6--обрабатываемое зеркало, 7 -- вертикальный шпиндель. в) Регулируемый кривошип. г) Шайба, наклеиваемая на зеркало.

на рис. 96, г. Как видно, если сейчас поводок выскочит из гнезда, он останется на шайбе.

Для того чтобы абразив легче распределялся по шифовальнику, Кокс предлагает добавлять в суспензию немного моющего средства типа стирального порошка.

Д. Д. Максутов приводит [3] формулу максимальной скорости вращения шпинделя шлифовальной машины при обработке зеркал разного диаметра:

об/мин,

где D -- диаметр зеркала в мм.

3. ЛИТЕЙНЫЕ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ЛЮБИТЕЛЯ

Рис. 97. Разнимаемая на две половинки деревянная модель вилки.

Литье позволяет сравнительно простыми средствами получить детали достаточно сложной конфигурации. Для организации литья необходима электромуфельная печь. Металл расплавляется в тигле, который представляет собой стальную цилиндрическую или прямоугольную емкость со стенками 3--5 мм толщины. Для выемки тигля из печи нужны клещи с длинными ручками или сантехнический "французский" ключ достаточно большого размера. При выемке тигля с расплавленным алюминием или латунью надо быть крайне осторожным.

Для изготовления литейных форм из земли необходимо запастись литейным песком, который без особого труда можно достать в любом литейном цехе. Если же такого цеха поблизости нет, можно обойтись супесчаником, который представляет собой природную смесь песка и глины. Супесчаник немного увлажняется до такого состояния, когда он только начинает "держать" форму. Для проверки берем горсть супесчаника и сжимаем в руке. После этого земля должна сохранить в основном форму и следы морщин на руке. Чрезмерное количество воды крайне нежелательно, так как во время заливки металла будет выделяться пар, который образует в детали пустоты и раковины.

Наконец, нужно установить формовочный стол, на котором будут изготавливаться земляные формы. Этот

Рис. 98. Формовка

1 - опока, 2 -- формовочная земля, 3 -- модель, 4 - душник, 5 -- трамбовка.

стол должен стоять в непосредственной близости к печи. Его поверхность должна быть достаточно гладкой.

Литье осуществляется в земляные формы, представляющие собой деревянные ящики без дна (опоки), набитые литейным песком (землей) с полостью, которую заполняет металл. Эти полости образуются с помощью моделей, изготавливаемых обычно из дерева. Для того чтобы металл попадал в форму, в земле делается литник, а для выхода горячего воздуха и газов из формы она снабжается выпорами, куда выходит и излишек металла.

Деревянные модели обрабатываются обычным инструментом по дереву и собираются на клею и гвоздях. Возможно применение в неответственных местах небольшого количества пластилина. Для того чтобы модель легко вынималась из земли, ее боковые поверхности имеют формовочные уклоны ("конусность"), вся модель перед началом формовки посыпается тальком (детской присыпкой).

Рис. 99. Накладывание второй половинки модели на первую.

1 -- модель, 2 -- штыри.

Рис. 100. Завершение формовки.

1 -- замки опок, 2 -- модели литника и выпоров.

Рис. 101, Укладка заформовываемых деталей. 1--заформовываемые детали.

Рис. 102. Заливка металла.

Порядок формовки и литья подробно показан на рис. 97--101. Кратко опишем его.

1. Устанавливаем на подмодельный стол одну из половинок модели (рис. 97).

2. Устанавливаем нижнюю опоку 1 (рис. 98), припудриваем модель 3 тальком. Через сито наносим на модель мелкий (облицовочный) песок или тальк. Насыпаем лопаткой формовочную землю 2 с трамбовкой сначала возле модели и стенок и углов опоки.

3. Засыпаем остальную часть земли с утрамбовкой сначала острым, а потом плоским концами трамбовки. Срезаем линейкой лишнюю землю сверху нижней опоки.

4. Накалываем душником 4 вентиляционные каналы вблизи модели.

5. Переворачиваем нижнюю опоку на 180º вместе с моделью.

6. Устанавливаем верхнюю часть модели с помощью штырей (рис. 99). Наносим на модель тальк.

Рис. 103. Отделка отлитой детали. 1 -- деталь, 2 -- выпоры, 3 -- удаляемая часть заформованной детали.

7. Устанавливаем по штырям верхнюю опоку (рис. 100), модель литника и модель выпоров.

8. После нанесения на модель сеяного через сито песка набиваем опоку землей, трамбуем, накалываем вентиляционные каналы, срезаем линейкой излишки земли сверху опоки.

9. Разнимаем опоки.

10. С помощью вворачиваемого в половинку модели шурупа вынимаем модель, осторожно постукивая по ее периметру.

11. Отделываем и производим мелкий ремонт обеих форм. Укладываем заформовываемые детали (рис.101), вынимаем модели литника и выпоров.

12. Накрываем нижнюю опоку верхней с совмещением их с помощью винтов (рис. 102). Затем форму надо тщательно просушить.

13. Заполняем форму расплавленным металлом, даем отливке остыть и вынимаем ее через 40--50 минут после залива металла

14. Зачищаем деталь (рис. 103) напильником с удалением ножовкой выпоров и литника 2.

При изготовлении деталей литьем возможна заформовка других деталей, сделанных из более тугоплавкого материала. Чаще всего это стальные оси, втулки, корпуса осей и т. п.

На примере изготовления вилки литьем (см. рис. 101) мы познакомились с заформовкой полярной оси и полуосей склонений. Аналогичным образом соединяются ось склонений и фланец для крепления трубы телескопа, корпус полярной оси и вертикальной стойки и т. п.

4. НЕМНОГО О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Давно канули в Лету времена, когда любитель, шлифуя свое зеркало, ходил вокруг бочки, устраивал теневой прибор из керосиновой лампы или сколачивал монтировку и трубу из теса.

Большинство любителей может при желании воспользоваться металлообрабатывающими станками, которыми оснащены школы, дворцы пионеров, станции юных техников, не говоря уже о ПТУ, техникумах или вузах. Современный любитель настолько оснащен техникой, что приходится принять некоторые меры предосторожности, чтобы эта техника не стала причиной неприятности.

Одно из самых обязательных условий работы на металлообрабатывающих станках -- меры защиты от поражения электрическим током. С этой целью совершенно необходимо, чтобы станок был надежно заземлен. Важно, чтобы подключение и заземление станка выполнял специалист-электрик. Автору известен случай, когда квалифицированный любитель с большим стажем из-за беспечности подвергся серьезным ожогам электрическим током напряжением 380 В и только благодаря счастливой случайности остался жив.

Обычно не придают большого значения тому, что работа на токарных, сверлильных, фрезерных станках обязательно должна вестись в защитных очках. Даже среди профессиональных металлистов-лихачей попадаются люди с поврежденным зрением.

Ни в коей мере нельзя производить замеры детали, не остановив станка. Нельзя смахивать стружку рукой при работающем станке. Дело в том, что при быстром вращении фрезы, ее внешние части становятся мало заметными. При токарных работах стружку, особенно стальную, надо убирать только стальным крюком и только после остановки станка. Автор сам не раз становился жертвой собственного легкомыслия, прежде чем осознал, что стальная стружка гораздо прочнее на разрыв, чем может показаться неискушенному токарю, поэтому убирать ее можно только крюком, если не хотим, чтобы наши руки постепенно покрывались глубокими шрамами.

Устанавливая деталь в патроне передней бабки токарного станка, надо закрепить ее надежно, а если деталь длинна, то упереть ее конусом задней бабки. Закрепляя деталь в патроне, надо следить за тем, чтобы кулачки патрона не выступали больше чем на 15-- 20 мм. Если диаметр детали велик, нужно не полениться и заменить прямые кулачки на обратные.

Ни в коем случае нельзя сверлить детали, особенно мелкие, держа их руками. Детали должны закрепляться в тисках.

Везде, где только это возможно, не следует применять слишком большие скорости вращения детали или режущего инструмента.

Особо следует сказать о технике безопасности во время литейных работ. Литейщик-любителъ должен работать в защитных очках, в достаточно толстых рукавицах, поверх одежды должен быть надет фартук из толстого материала, на ноги лучше надеть валенки.

Все это нужно для того, чтобы случайные брызги не могли быстро прожечь одежду.

Прихват, с помощью которого горячий тигель вынимается из печи, должен быть прочным и надежным. Хорошо перед погружением в печь тигель, уже загруженный металлом, повертеть в руках с помощью прихвата, проверив надежность последнего.

Форма должна устанавливаться достаточно низко, чтобы случайно пролитый металл оказался сразу на полу. Для того чтобы он не растекался и не повредил пола, надо на полу, где устанавливается форма, участок выложить кирпичом, на который положить лист стали с невысокими бортами. Сверху стального листа насыпается слой песка толщиной 2--3 см.

Нельзя вынимать деталь из формы, пока она не остынет до комнатной температуры.

Среди многих современных материалов немало токсичных. Их токсичность невелика, но некоторые меры предосторожности все-таки необходимы.

Начнем с каменноугольного пека, который может быть заменен битумом или сапожным варом. Все три вещества при их нагревании выделяют вредные для организма летучие углеводороды. Правда, при приготовлении 1--2 кг смолы их выделяется не так уж много, но лучше, чтобы смола варилась на открытом воздухе, а если в комнате, то обязательно с проветриванием.

Очень удобный в работе эпоксидный клей, продаваемый в магазинах хозяйственных товаров, также небезопасен, когда применяется в больших количествах. Надо стараться, чтобы он не попадал на кожу, и поэтому работать с ним желательно в резиновых перчатках. Во время полимеризации эпоксидной смолы выделяются вредные пары, поэтому помещение, где работают с эпоксидной смолой, должно проветриваться. Очень осторожно надо обрабатывать затвердевшую смолу, опилки не должны вдыхаться или попадать внутрь, например с пищей. При шлифовке на эпоксидном шлифовальнике отработанный шлам надо смывать сразу в канализацию.

Есть некоторая опасность в работе с полиритом. В его состав входят примеси радиоактивного тория. Хотя радиоактивность тория невелика, нужно и здесь соблюдать меры предосторожности, следя за тем, чтобы полирит не попадал внутрь при вдыхании, при курении, во время еды, если руки не вымыты.

Азотнокислая медь также относится к токсичным веществам и во время работы с ней следует быть тоже осторожным.

Вообще же все эти вещества довольно широко применяются и в быту и в производстве. Количества этих веществ при изготовлении зеркала не так уж велики, и если автор обратил внимание читателя на известную осторожность, то только для того, чтобы читатель не проявил полной беспечности, имея дело с ними.