Zwierciadła stożkowe ze stali nierdzewnej

Witam forumowiczów,

Mam problem związany z wytwarzaniem zwierciadeł stożkowych. Poniższe zdjęcie przedstawia gotowe zwierciadło.

Powierzchnia zwierciadlana to ta z wewnętrznego stożka. Tutaj zwierciadło trochę zatłuszczone

Zwierciadło ma być wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym dlatego też postanowiono wykonać je ze stali AISI 316. Po obróbce skrawaniem i po polerowaniu ręcznym przy użyciu proszku diamentowego, na powierzchni zwierciadła widoczne są wtrącenia w postaci "kropek, plamek" (zdjęcie poniżej).

Czy te wtrącenia mogą wynikać ze złej jakości zastosowanego materiału? Może należy zastosować inny rodzaj stali chirurgicznej, łatwiejszej do toczenia/frezowania?

Drugim problemem są głębokie ślady po toczeniu na powierzchni zwierciadła.

Z czego może to wynikać? Błąd operatora maszyny? Sztywność maszyny, zamocowania przedmiotu obrabianego? W wersji z aluminium nie było widać takich śladów. Może operator wykonywał tą powierzchnię na kilka razy, czy możliwe jest wykonanie tego stożka przy pomocy noża o długiej krawędzi skrawającej?

Może ktoś z was będzie w stanie pomóc mi z tym problemem. Chętnie również nawiązałbym współpracę z kimś, kto wykona porządnie półprodukt pod takie zwierciadło. A po ręcznym spolerowaniu należy zwierciadło odpowiednio rozciąć na dwie części.


Chętnie również porozmawiam na temat innych technologii wykonywania bardzo dobrej jakości zwierciadeł jak to opisane przeze mnie. Naparowywanie próżniowe przychodzi mi na myśl, może ktoś z was wykonywał to na takich materiałach?

Z góry serdecznie dziękuję za pomoc.
Pozdrawiam.

Te rysy to błąd tokarza, taka powierzchnia jest niedopuszczalna, prawdopodobne przyczyny to zła geometria płytki skrawającej, za niska prędkość skrawania, nierównomierny posuw (tokarka manualna).

Nie wiem, na czym tokarz to toczy, możliwe, że ręcznie do szablonu, ale mnie się wydaje, że jest to jakaś tokarka, w której krzywą składa się z odcinków prostych. Tak robi sporo starszych CAMów. Pytanie, jakie narzędzie, być może, że tokarz chce to objechać jednym narzędziem i wykorzystuje płytkę z dużym promieniem naroża. Jeśli tak, powinien wykorzystać ostrą płytkę o coś takiego: https://www.secotools.com/#article/p_02959965?pf=true

Tak, zaokrąglenie naroża 0.4, kąt ostrza 35 stopni.

I jeszcze jedno. Robi całość z naddatkiem 0.3 mm/stronę (może innym nożem). Później przejście wykańczające z naddatkiem 0.15 na stronę i na koniec takie samo przejście już na gotowo, bez naddatku.

Naddatek 0.15 na stronę, to nie jest odsunięcie noża o tą wartość w jednej osi, a później dojazd w tej osi! Naddatek ma być równy na całej powierzchni.

Jeśli robisz tego sporo, to jest sens skontaktować się z handlowcem od płytek, może da ci do spróbowania z napylonym narożem diamentowym, ewentualnie (powinna być lepsza) z narożem z borazonu.

A ja tam się nie znam, więc się wypowiem
Hmm... nasuwa mi się - chyba oczywiste - pytanie: czy ta powierzchnia (jak się okazuje - krytyczna w wykonaniu) nie powinna być SZLIFOWANA? Jako przedostatnia, "delikatna", wykończająca operacja po toczeniu, a przed ew. ręcznym polerowaniem*?
Jakieś wrzeciono szlifierskie, fortunka tokarska ze ściernicą o drobnej, dobrze dobranej gradacji powinna załatwić sprawę; osiągnięta geometria stożka i gładkość będzie wtedy chyba najlepsza z możliwych, ale:
*Ręczne polerowanie jako ostatnia operacja to obróbka niedokładna, która ją z pewnością zaburzy - tzn. lustrzana gładkość powierzchni zostanie osiągnięta, ale idealna tworząca stożka (po szlifowaniu wrzecionem) niewątpliwie zostanie zaburzona.
Oczywiście nie wiem jaka dokładność jest wymagana, być może polerowanie ręczne (wykonane przez dobrego fachowca) da mieszczącą się w wymaganiach zamawiającego.

Jak dla mnie to dwa błędy. Błąd tokarza jak wyżej koledzy wspomnieli plus polerowanie ręczne. Takich rzeczy się nie robi... Jeśli zrobisz idealnie toczenie daj to do polerowania elektrochemicznego i wyjdzie lustereczko powiedz przecie

Jeżeli chodzi o polerowanie elektrochemiczne to już robiłem takie próby. Wychodzi średnio, nadal lepszą powierzchnię otrzymuje się podczas ręcznego polerowania. Ja materiały do elektropolerowania oddawałem do firmy Galdak i w sumie jestem zadowolony, ale być może ktoś jest w temacie i wie gdzie w Warszawie mogę elektropolerować materiały by uzyskiwać jeszcze lepsze efekty?
Słyszałem, że nawet w Polskich Zakładach Optycznych w Warszawie podobne zwierciadła polerują ręcznie (chociaż to informacje z drugiej ręki)

Jeżeli chodzi o technologię jak zostało dokładnie wykonane to zwierciadło to niestety nie za wiele wiem poza tym, że najpierw wykonywany jest półprodukt w postaci dysku, następnie jest polerowany, a później rozcinany i wiercone otwory. W przypadku tego zwierciadła nawet najpierw było elektropolerowanie a później ręcznie. Jednak widzę, że wiedza kolegów pozwala stwierdzić na ewidentny błąd tokarza i mogę odrzucić hipotezę ze złym materiałem.

Może ktoś z was jest zainteresowany wykonaniem takich zwierciadeł? Jestem w stanie zakupić odpowiednie płytki/noże czy co tam trzeba by wykonywać takie zwierciadła. Podoba mi się również pomysł kolegi @pavyan ze szlifowaniem powierzchni po toczeniu. Ciekawe czy dałoby się również polerować przy użyciu tokarki? Np. wytoczyć matrycę z mosiądzu (stożek), oblepić go jakąś żywicą czy smołą, na wierzch nałożyć drobne ziarna diamentowe i dociskać przy użyciu konika do powierzchni zwierciadła, co sądzicie o takim sposobie? Być może mam do tego złe podejście, dlatego też proszę was o sprowadzenie mnie na ziemię jeśli za bardzo bujam w obłokach

PS. Jeżeli uważacie, że należy otworzyć nowy temat w dziale Zlecenia to dajcie znać w odpowiedziach

Polerowanie elektrochemiczne to proces, który niweluje nierówności tylko "mikroskalowe" - nie potrafię podać liczbowo, jaką gładkość powierzchni trzeba zapewnić do polerowania elektrochemicznego, nie siedzę w tym - ale niestety "makroskalowe" błędy geometrii obrabianej w kąpieli powierzchni przetrwają proces zupełnie nienaruszone; takie nierówności po toczeniu jak na zdjęciach pozostaną nadal niezniwelowane i będą zaburzać kierunki odbicia światła od zwierciadła.
Można to porównać do całkowitego wyasfaltowania masywu górskiego - będzie bardzo gładko, ale nierówno.
Źle wytoczone zwierciadło po polerze elektrochemicznym będzie więc miało doskonałą gładkość i zdolność odbijania np. 99% padającego światła, ale nadal będzie "krzywym" zwierciadłem nadającym się niestety tylko do wesołego miasteczka.

Co do ręcznego polerowania... przyjąłem że polerowanie ręczne o którym piszesz oznacza użycie stacjonarnej polerki elektrycznej, z tarczą filcową lub flanelową i pasty polerskiej (np. z trójtlenkiem chromu) o odpowiedniej gradacji.
Takie polerowanie może spowodować (i spowoduje) zniekształcenie powierzchni tworzącej stożka - szczególnie na krawędziach, ale i na powierzchniach; wystarczy nieco dłużej przytrzymać w jednym miejscu przedmiot i już tarcza wybierze kilka mikronów więcej materiału niż w sąsiednim miejscu.
Dla zwierciadła to może być już dużo, ale jak pisałem, nie wiadomo nic o wymaganiach co do geometrii powierzchni.
Jeśli droga odbitych promieni jest krótka, to być może zniekształcenie powierzchni zwierciadła nie (a więc i odbitego obrazu) będzie akceptowalne.

A i także obiło mi się o uszy, że nierzadko precyzyjną optykę szklaną i nie tylko, o stosunkowo dużych wymiarach poleruje/szlifuje się ręcznie, i to oznacza rzeczywiście - ręcznie. Ale z zachowaniem sztywnych zasad, one pozwalają uzyskać zaskakującą dokładność wykonania. Np. bardzo dobre zwierciadło teleskopu DIY, o ogniskowej ~1m, wykonać można w warunkach domowych.
Kiedyś w zamierzchłych czasach interesowałem się odległymi światami i "domową" astronomią, stąd to pamiętam.

Dowiem się jak dokładnie były polerowane te zwierciadła i opiszę później.

To prawda co piszesz @pavyan odnośnie elektropolerowania. Muszę w takim razie zadbać o lepszą jakość wykonania półproduktu. Jeżeli chodzi o geometrię powierzchni nie wiem jakie Ra powinno być aby uzyskać później zwierciadło o dokładności wykonania 4-6 lambda. Przyznam się bez bicia, że nie wiem jak te parametry mają się ze sobą i czy w ogóle, a z chęcią bym się na tym poznał.

Tutaj dla ciekawskich: http://ericweinhoffer.com/blog/2017/7/3 ... tes-method coś co nieco odbiega od tematu ale tyczy się poniekąd polerowania. Okazuje się, że jeśli weźmiemy 3 kamienie i zaczniemy je o siebie pocierać każdy z każdym to na koniec uzyskamy idealnie płaskie powierzchnie na każdym z nich

Mała errata:

pavyan pisze:Jeśli droga odbitych promieni jest krótka, to być może zniekształcenie powierzchni zwierciadła nie (a więc i odbitego obrazu) będzie akceptowalne.

Przyplątała mi się w powyższym zdaniu partykuła "nie", oczywiście to błąd, proszą ją pominąć

fafekalien pisze: ↑

27 mar 2019, 10:31

...Jeżeli chodzi o geometrię powierzchni nie wiem jakie Ra powinno być aby uzyskać później zwierciadło o dokładności wykonania 4-6 lambda. Przyznam się bez bicia, że nie wiem jak te parametry mają się ze sobą i czy w ogóle, a z chęcią bym się na tym poznał...

Zależy jaki jest cel zastosowania tego zwierciadła i z jakim zakresem widmowym ma pracować. Jeśli ze światłem widzialnym (zakres długości fali około 380-750 nm), to 6 lambda 2,280..4,5 µm. Tyle, że nie jestem przekonany że odnosi się to do Ra a raczej do dokładności odwzorowania teoretycznej geometrii. Dla podczerwieni jeszcze luźniejsze wymogi.

Edit.
A proces z linka to jest docieranie (lapping) a nie polerowanie. Dokładna obróbka mająca za cel uzyskanie dokładnej powierzchni a nie połysku.