Grob- und Feinschliff
Irgendwie überkam es mich dann wieder: Spiegelschleifen, Glas bearbeiten ... bis hin zu Genauigkeiten, die über die Alltagsdimensionen hinausgehen, mit eigenen Händen... Polieren, das Gleiten wie auf Samt, Prüfen, ein selbstgebautes Teleskop...
Ich hatte die Erinnerung meine früheren Spiegelprojekte aufgefrischt, die entsprechenden Kapitel in den Büchern von Rohr und Trittelvitz noch einmal quer gelesen, dazu in den ermutigenden und aufschlußreichen Beiträgen der ATM- Foren gestöbert und nun stand fest: ich wollte noch einmal einen größeren Spiegel schleifen. Groß hieß für mich bisher 12", also ging ich noch einen Schritt weiter und entschied mich für einen 14"-Spiegel. Ich habe vor, das ganze Teleskop als Gitterrohr-Konstruktion weitestgehendst selbst zu bauen. Nachdem ich bei der Suche nach dem Material fündig geworden war und bestellt hatte, habe ich angefangen.
Der 14"-Rohling neben einer 8"-Scheibe
November 2005: Die 14"- Scheibe mitsamt Schleifmaterial und Pech ist da und ich habe doch nicht schlecht gestaunt, als ich den Rohling in den Händen hielt. Aber bange machen gilt nicht und so habe ich unverzüglich mit der Herstellung einer Fullsize-Schleifschale begonnen, eines sog. Fliesentools. Für meinen Freund Hans-Peter, der soeben glücklicher Besitzer eines 13"-Rohlings geworden war, habe ich die entsprechende Schleifschale direkt mit angesetzt.
Auch bei diesen Teilen bin ich über die Ausmaße erstaunt, sie sind richtig schwer! Ich bin auf das Schleifen gespannt, hier wird man wohl mit Kraft arbeiten müssen. Momentan warte ich allerdings darauf, dass die Fliesenkleber-Scheiben durchtrocknen und ich sie auf der zweiten Seite ebenfalls mit Fliesen versehen kann. Wenn das dann auch gut getrocknet ist, werden alle offenen Stellen versiegelt und dann kann es endlich losgehen. Ich werde parallel aus einer noch vorhandenen Scheibe und Resten vorherigen Schleifmaterials einen 8" f/6 -Spiegel für ein leichtes, zerlegbares Reiseteleskop schleifen.
Die Scheiben sind durchgetrocknet und ich habe auch auf der anderen Seite Fliesen angebracht. Erste Berechnungen ergeben bei einem anvisierten Öffnungsverhältnis von f/5 die Brennweite f=1750 mm und eine Pfeilhöhe von z=4,4 mm. Aber kann es sein, dass man bei diesen Werten ca. 200 (!) Kubikzentimeter Glas wegschleifen muss? Das ist ja eine enorme Menge, die erst einmal abgerieben werden will ... Oder soll ich die Kurve ausflexen? Eigentlich wollte ich nicht direkt mit grobem Gerät an das Glas. Egal, mich treibt keine Eile und ich fange mit dem Schleifen an. Ich muss auch erst einmal wieder in den Rythmus kommen.

21.11.05: Nach einigen weiteren vorbereitenden Tagen mit dem Schleifen begonnen. Mit K60 und K80 geht es an den 14"- und den 8"-Rohling. Der Rythmus ist schnell wieder da, die ersten Stunden des Grobschliffs vergehen zügig.

23.11.05: Die Tiefe beträgt nun 0,2 mm. Mit hauptsächlich langen Strichen und viel Überhang wird die Spiegelmitte mehr und mehr ausgehöhlt und zeigt Schleifspuren fast bis zum Rand, während die Schleifschale noch keine vollkommen gleichmäßige Abnutzung aufweist.
Bei der Arbeit. Nur langsam geht's voran. Nachdem Hans-Peter sich meine Strichführung einige Zeit angeschaut hat, rät er mir, Strichlänge und Überhang ganz maximal auszuführen. Ich war da etwas zurückhaltender, weil ich wegen der Unregelmäßigkeiten des Tools erst einmal vollkommen gleichmäßigen Kontakt zwischen den Flächen erreichen wollte. Mit den längsten Strichen, maximalem Überhang und auch Kraft geht die Aushöhlung jetzt zügiger voran, ca. 0,6 mm momentan. Die letzten großen Unebeneiten des Tools verringern sich auch allmählich.
Das 80-er Carbo ist immer schnell zermahlen, ich bestücke häufig nach, nach wenigen Minuten, und lasse auch möglichst kaum alten Carboschlamm auf den Scheiben. Wenn die Dicke dieser Schlammschicht zu groß wird, kommen die Flächen nicht nah genug aneinander und die Körner können nicht mehr greifen. Die Pfeiltiefe beträgt jetzt 1,2 mm.
Durch die langen Striche wird die Mitte der Spiegelscheibe am intensivsten angegriffen, wie die Markierungen mit einem wasserfesten Filzer zeigen.
04.12.05: Jeden Tag schleife ich ca. 1h. Mittlerweile bin ich bei 3,4 mm angelangt. Nun gibt es aber doch eine unwillkommene Schwierigkeit: das Tool behält oben in der Mitte ein gänzlich unangegriffene Stelle von der Größe eines 5-Euro-Scheines, die sich kaum verringert. Da ich nicht riskieren will, bis zum Beginn des Feinschliffs eine Stelle beizubehalten, die offensichtlich noch keinen Kontakt mit dem Spiegel hat, gehe ich zu kürzeren Strichen über, um die Gesamtfläche zu bearbeiten und um alles gleichmäßiger abzutragen. Das geschieht aber logischerweise langsam, so dass die erwähnte Stelle kaum Fortschritte macht.

07.12.05: Zuguterletzt drehe ich alles um und schleife mit dem Tool oben lange Striche. Diese Therapie hilft, nun wird die Mitte des Tools zunehmend angegriffen. Die Pfeiltiefe geht wieder auf 3,2 mm zurück. Durch diese recht grobe Massnahme bin ich mir jetzt aber nicht ganz klar darüber, ob ich die ideale Kurve nicht deformiert habe. Um das besser beurteilen zu können, führe ich einige Messreihen durch, wo ich die tatsächlichen Tiefen mit den Soll-Werten vergleiche. Ich trage das alles in ein selbst gestaltetes Excel-Blatt ein, optimiere noch ein bisschen und habe eine Graphik, mit deren Hilfe ich den Fortschritt des Grobschliffs und die Gestalt der Oberfläche grob sichtbar machen kann.
Mehrere aufeinander folgende Messreihen (dünne Linien), die Zielkurve als breite Linie unten. Die Graphik machen natürlich keine genaue Aussage über die Exaktheit der Oberflächenform, dennoch ist erstaunlich, wie die Aushöhlung zielgerichtet und automatisch auf die Kugelform hinausläuft.
Umfang der Arbeit mit 80er Carbo: ca. 70 Chargen und etwa 18 Stunden reine Schleifarbeit. (Wenn man die Zeiten für Abwischen, Neu-Beschicken, Messen usw. nicht mitrechnet).
Feinschliff
Ab 4,2 mm Tiefe (Ziel: 4,4 mm) dann Schliff mit 180er Carbo. Zuerst noch Miirror on Top für die letzten Millimeter- Bruchteile, dann abwechselnd Tool (ToT) und Spiegel (MoT) oben, um die Form zu harmonisieren. Einige Pits vom 80er Korn (Bild) sind recht tief und es braucht längere Zeit, sie auszuschleifen. Hier bin ich allerdings, wie sich nachträglich zeigt, etwas zu vorsichtig, denn die meisten dieser Pits verschwinden schnell beim nachfolgenden Schliff mit nächsten Körnung. Außerdem habe ich den Eindruck, dass auch immer wieder kleinere Löcher neu entstehen.Umfang der Arbeit mit 180er Carbo: ca. 30 Chargen.
Das 320er Carbo zeigt dann einen deutlichen Fortschritt: die Pits sind bis auf ganz wenige, die ich zudem immer schwerer wiederfinde, verschwunden. Und im streifenden Lichteinfall zeigt die Oberfläche eine noch schwache, aber eindeutige Reflektion.
Umfang der Arbeit mit 320er Carbo: ca. 16 Chargen.
Die Reflektion im streifenden Licht lässt erahnen, dass hier eine optisches Medium entsteht.
Zur besseren Kontrolle habe ich ein ganz einfaches Schüler-Mikroskop etwas umgebaut und kann die Oberfläche des Glases damit betrachten. Und ich erkenne sofort, dass es doch nicht ganz so glatt wie erhofft weitergeht, denn auf der feinen Oberfläche des 15 my-Schliffs sind immer noch große Löcher, die unter der etwa 40-fachen Vergrößerung überdeutlich ins Auge fallen. Es sind nicht sehr viele, aber zu viele, um sie beim weiteren Fortgang der Arbeit tolerieren zu können. Ich habe mir die abgebildete, durchs Mikroskop photo- graphierte "Gruppe" markiert, um zu verfolgen, ob sie mit diesem Korn verschwinden, oder ob ich doch zum gröberen Korn zurück muss. Genau wie vorher beim gröberen Korn ist meine Vorsicht auch diesmal unbegründet, denn diese Löcher schleifen sich überraschend schnell heraus. Danach Übergang zum 9- und 5my-Korn.
Wie beim ganzen Schleifprozeß ist auch hier Geduld angesagt. Immer wieder kommt man an Stellen, wo der Fortschritt der Arbeit stillzustehen scheint und immer wieder muss man auch erkennen, dass es keine Alternative zum geduldigen, kontiniuierlichen Weitermachen gibt. Die Arbeit des Spiegelschleifens ist nicht kompliziert, hier nicht und eigentlich auch alle restlichen Schritte bis hin zum fertigen Spiegel nicht, man muss nur alle Schritte beharrlich durchgehen. "Polish more and worry less..."
Nach Kontrolle der Oberfläche auf ausreichende Feinheit geht es ans Polieren.
Die Politur
Vollkommene Glättung der Oberfläche wird durch das Polieren auf einer Pechhaut erzielt. Das erwärmte Pech wird auf die Schleifschale aufgegossen und zwecks besserer Zirkulation des Poliermaterials mit einer Rillenstruktur (Autofussmatten) versehen.

Pech ist ein halbelastischer Werkstoff, der sich der Oberflächenform des Spiegels anpassen kann. Daher arbeitet die Pechhaut anders als die harte Fliesenoberfläche.
Hans-Peter und ich haben etwa gleiches Arbeitstempo gehabt und so können wir gemeinsam die Pechhäute für unsere Spiegel herstellen. Das Pech wird erwärmt und wie Sirup über das Tool gegossen und direkt mit der Auto-Fussmatte gepresst, so dass die Oberfläche eine waffelartige Struktur erhält. Dies ist jedoch schwieriger als gedacht, da das Gummi der Fussmatte teilweise am Pech klebt - obwohl wir Spüli als Trennmittel benutzt haben. So müssen wir die Pechhäute teilweise nachbessern, da beim Abtrennen vom Pech Stücke mit abgerissen werden.

Letztendlich erhalten wir dann aber doch ganz gute Polier-Oberflächen.
Pechhaut mit Poliermittel, Mirror on Top (MoT)
 Umgedreht:Tool on Top (ToT)
Eine unangenehme Überraschung: die Bewegungen des Spiegels auf der Pechhaut sind äußerst zäh und überhaupt nur mit großer Kraftanstrengung zu bewerkstelligen! So kann ich mir den gesamten Polierprozeß gar nicht vorstellen. Mit einem unbefriedigenden Gefühl mache ich weiter... Bei regelmäßigen Prüfungen der Oberfläche kann ich allerdings feststellen, dass der Spiegel dabei recht schnell poliert. Die anfänglich wenigen glatten Stellen zwischen den Körnungen der Oberfläche breiten sich immer mehr aus, bis die Pits immer mehr vereinzeln und kleiner werden. Zusehendst werden die Striche auch leichtgängiger und der Spiegel gleitet wie auf Samt. Dann macht es richtig Spaß...
zur Hälfte MoT ... In beiden Fällen arbeite ich i.w. mit Drittelstrichen und wenig Überhang. Aber auch andere Strichführungen kommen zur Anwendung: Hauptsache, dass man nicht mit zu systematischen Strichen Zonen produziert.
..und zur Hälfte ToT
Nachdem die Arbeit bis hierher darin bestand, die Oberfläche immer weiter auszuhöhlen und zu verfeinern, muss die Genauigkeit der Oberflächenform ( die "Kurve") ab nun kontinuierlich geprüft und korrigiert werden. Ein erstes Ziel ist meist die genaue Kugeloberfläche (die "Sphäre"), das der Schleifprozeß mehr oder wenige zwangsläufig auf diese Kurve hinausläuft. Danach muss diese aber überführt werden in eine berechnete Parabel-Form, die den optischen Ansprüchen an einen Teleskopspiegel genügt.
Idealerweise soll der Fehler bei einer punktförmigen Abbildung die physikalisch mögliche Mindestgröße dieses Punktes, das sog. "Beugungsscheibchen", nicht überschreiten. Das sind hier 0,0068 mm. Diese sog. "Beugungsbegrenztheit" ist ein recht aussagekräftiges Merkmal für die Qualität einer abbildenden Optik.
Das Prüfgerät: der Foucault-Tester. Auf dem festen Teil des Kreuztisches befindet sich links im Bild die Lichtquelle, die durch austauschbare Vorsätze wahlweise als Punkt und als Spalt gewählt werden kann. Die Vorsätze sind in austauschbaren Diarähmchen untergebracht. Entsprechend können auf dem Fahrschlitten rechts durch den Winkel eine Schneide und ein Ronchi-Gitter in den Strahlengang geschwenkt werden. Ein weißer Pappstreifen dient zum besseren Auffinden des Reflexes. In dieser Anordnung ist die Lichtquelle fest, die Mess-Anordnung auf dem Kreuztisch in x-y-Richtung beweglich.
Ein kleines Sucher-Teleskop erlaubt visuell eine bessere Ansicht des Spiegels. Anstelle des Teleskops kann ich auch eine Digitalkamera anbringen. Dabei stellt sich sehr schnell heraus, dass Kamera-Aufnahmen des Spiegels das Schattenbild viel deutlicher zeigen und eine ungleich bessere Beurteilung der Oberflächenform ermöglichen.
weiter geht's hier >>>