Karkeahionta kiihtyy

Tänään jatkoin peiliaihion karkeahiontaa. Kiinnitin aihion taas totuttuun tapaan hiontapöytään, suihkutin päälle vettä ja lisäsin carboa. Lauantaipäivä on hyvä päättää intensiivisellä 75 minuutin hiontatreenillä. Tässä ajassa kerkesin tehdä yhteensä 15 hiontakierrosta.

Hionnassa ei tullut enää suurempia yllätyksiä. Tämänkertaisen rupeaman loppupuolella tuli ensimmäisen kerran vahva tunne että peiliaihiossa on jo oikeasti jonkinlainen kuoppa. Tunne on erityisen voimakas pitkissä w-työnnöissä peiliaihion sivuilla, jolloin peilin kaarevuus "hankaa" työkalua vasten hieman eri tavalla eri vaiheissa. Tätä on hankala kuvailla, mutta jokainen varmaan ymmärtää mistä on kyse jos pääsee itse kokeilemaan hiontaa.

Peiliaihion pinta on vihdoin täysin samea, kun karkeahionta on edennyt kolme tuntia.

Kun peiliaihio, työkalut ja hiontapöytä oli taas pesty ja puhdistettu säilytystä varten, suuntasin kotiin tekemään mittauksia. Sferometrin lukema näytti tällä kertaa -0.434 mm. Kuopalle oli siis tullut tällä kertaa enemmän syvyyttä suhteessa aikaisempin hiontakertoihin! Tämä oli erittäin positiivinen uutinen. Myös pinnan pallomaisuus parani tällä kertaa edellisestä. Peiliaihion keskipisteen ja reunojen ero kaarevuussäteessä on usean testimittauksen jälkeen keskimäärin vain noin +-0.008 mm.

Laskin että tällä hetkellä peiliaihion polttoväli on 1878 mm, joka lähenee jo kivasti tavoiteltua 1200 mm. Tästä on hyvä jatkaa myöhemmin.

Sferometri

Ennen karkeahiontaan ryhtymistä rakensin peiliaihion pinnan tarkkailua varten tarvitsemani sferometrin. Sferometrilla voi mitata ja tarkkailla minkä tahansa koveran tai kuperan pinnan muotoa, kunhan laitteen koko on mitoitettu sopivasti mitattavaa kohdetta ajatellen.

Projektia varten puusta ja alumiinista rakennettu sferometri.

Oikeastaan sferometri yksinkertaisesti mittaa kuopan syvyyden laitteen jalkojen muodostaman tason suhteen. Mittaus tehdään laitteeseen kiinnitetyn mittakellon avulla. Koska mittaus tehdään laitteen keskipisteen kohdalta, kuopan syvyydestä voi laskea edelleen pinnan kaarevuussäteen. Tämän lisäksi sferometrilla voi  myös kätevästi tarkkailla miten kaarevuussäde muuttuu eri puolilla mitattavaa pintaa, ja ohjata näin hiontaprosessia.

Seuraavassa on kuvattu tarkemmin laitteen rakentamisen työvaiheet. Kuten kaukoputken suunnitelmassa jo totesin, pyrin tässäkin työssä käyttämään hyödyksi mahdollisimman paljon valmiita osia ja edullisia kierrätysmateriaaleja. Aloitin suunnittelemalla ensin laitteen rakenteen. Oheinen piirros syntyi eräällä isyysvapaan kahvitauolla:

Sferometrin rakenne.

Laitteen kolme jalkaa muodostavat tasasivuisen kolmion, jonka sivun pituus on noin 10 cm. Kolmion kärkien kautta piirretyn ympyrän halkaisija on noin 50% peiliaihion halkaisijasta. Ei siinä muuta kuin materiaaleja etsimään.

Varastosta löytyi sopivan kokoinen vanha kirjahyllyn levy, jonka paksuus soveltuu laitteen runkoon. Piirsin suunnitelman mukaisen kuvion uudestaan hyllyn pintaan ja kaivoin sahan esiin. Pian huomasin että edes jiirisahalla ei meinaa saada tarpeeksi tarkkaa jälkeä, joten kävin ostamassa pienen kuviosahan jolla sai huomattavasti tarkempaa jälkeä.

Sferometrin runko syntyi vanhasta hyllylevystä.

 

Kun olin saanut kaiken ylimääräisen puun poistettua rungon ympäriltä, alkoi puupala jo näyttää halutulta. Viilasin ja hioin lopuksi pinnat tasaiseksi.

Seuraavaksi oli vuorossa mittakellon kiinnittämiseen tarkoitetun sferometrin yläosan valmistus. Tämä koostuu pyöreästä palasta, jonka sisällä menee alumiininen putki koko laitteen rungon läpi. Palan kyljessä on kiristysruuvi, jonka avulla laitteeseen kiinnitetty mittakello pysyy paikoillaan.

Leikkasin ensin 10 mm halkaisijaltaan olevasta alumiiniputkesta noin kahden senttimetrin pituisen palan, ja sahasin sen toiseen päähän pitkulaisen loven kiinnitysruuvia  varten. Viilasin ja hioin putken reunat tasaiseksi. Tässä yhteydessä paljastui, että putken sisäpinnan halkaisija oli aavistuksen liian kapea hankkimalleni mittakellolle. Tilanteen korjaamiseksi sorvasin sisäpinnalta pois ylimääräistä alumiinia noin 0.3 mm metalliporan ja pyöreän viilan avulla. Ruostumisen estämiseksi puhdistin kaikki hiomapinnat aina Sinolilla.

Tämän jälkeen leikkasin noin sentin mittaisen pyöreän puupalan, jonka keskelle porasin alumiiniputken mentävän reijän. Puupalan kylkeen porasin reijän kiinnitysruuvia ja mutteria varten. Viilan avulla sain muotoiltua tästä reijästä sopivasti kuusikulmaisen, jotta mutteri upposi puupalan sisään. Lopulta liimasin mutterin kiinni puupalaan epoksilla. Materiaalina käytin Biltemasta ostettua luudanvartta, ja alumiiniputket ostin Bauhausista.

Sferometrin rungon läpi kulkeva alumiiniputki, johon mittakello kiinnitetään.

Rungon yläosa, johon on viilattu syvennys kiristysruuvin mutteria varten.

Seuraavaksi porasin rungon keskelle reijän aluminiputken läpivientiä varten, ja kärkiin vielä noin 1 cm syvyiset kuopat jalkojen kiinnitystä varten. Tämän jälkeen liimasin rungon ja pääliosan kiinni toisiinsa epoksilla, ja lakkasin näin syntyneen kokonaisuuden venelakalla.

Lakan kuivuessa sahasin sferometrin jalkoja varten kolme kappaletta noin 15 mm pitkää putkenpätkää 6 mm paksuisesta alumiiniputkesta.

Tein myös muutamia valmisteluja mittakelloa varten. Vanhasta pyörän ohjaustangon käsigripistä leikkasin pyöreän muovirenkaan, joka tulee laitteen päälle mittakellon ja rungon väliin pehmikkeeksi. Herkkä mittakello lepää näin pehmeästi laitteen päällä, ennen kuin se kiinnittään runkoon kiristysruuvin avulla. Myös kiristysruuvin pään ja mittakellon väliin tarvitaan pehmike, jonka valmistin vanhasta polkupyörän sisäkumista. Leikkasin tätä varten noin 10x5 mm muovipalan, joka painautuu mittakellon runkoa vasten kiristysruuvia kierrettäessä. Kun kiristysruuvin avaa, muovipala vetäytyy poispäin ja mittakello voidaan nostaa irti.

Kun lakka oli kuivunut, upotin alumiiniset jalat runkoon tehtyihin reikiin ja liimasin jalkojen päähän vielä metalliset kuulat. Jalkojen kuulat vähentävät mitattavan pinnan naarmuuntumista. Perinteitä noudattaen nämä metallkuulat olivat peräisin vanhasta kuulalaakerista, joka sai näin uuden käyttötarkoituksen.

Lopulta kaikki oli valmista lopullista asennusta varten. Ostin sferometria varten ZnDiy-BRY brändin alla myytävän digitaalisen mittakellon ulkomaisesta verkkokaupasta, jonka ilmoitettu tarkkuus on 0.001 mm. En etukäteen osannut sanoa miten laadukkaasta laitteesta on kyse, mutta kyseisen laitteen hyvävä puolena on pitkä mittausmatka ja mahdollisuus nollata lukema mihin kohtaan tahansa. Näin kalibrointi on mahdollisimman helppoa. Koska kotootani ei löydy optista tasoa jolla sferometrin voisi kalibroida tarkasti, päätin käyttää induktiolieden lasipintaa referenssipintana. Oli jännittävää suorittaa testimittaukset ensimmäistä kertaa itse kalibrointipinnalla. Poikkeama eri mittauskerroilla, siis asettamalla sferometri referenssipinnalle ja siltä pois useita kertoja, oli vain noin +-0.002 mm.

Ainoa harmillinen asia mikä testauksessa tuli esille on se, että kun laitteen nollaa niin lukema nollataan välittömästi. Koska käsi tärisee väistämättä, ei lukemaa meinaa saada nollaksi. Laitteesa pitäisi olla "etänollaus" tai pieni viive, jotta käden ehtisi ottaa ensin pois. Toisaalta tämän voi ratkaista helposti kirjaamalla alussa olevan mittavirheen eli poikkeaman nollasta ylös, ja vähentämällä tämän lopullisista tuloksista.

Ottaen huomioon että käytössäni ei ole kunnollista verstasta vaan kerhohuone ja kourallinen työkaluja, onnistui rungon rakentaminen yli odotusten. Jalkojen muodostama tasasivuinen kolmio on lähes täydellinen, sillä kärkien poikkeama tavoitellusta muodosta oli alle puoli millimetriä. Jalkojen sijainnista aiheutuu kyllä pieni mittavirhe sferometrin lukemaan, mutta virheen suuruuden voi laskea ja ennakoida.

Tässä on vielä tarkat tiedot laitteesta. Sferometrin keskipisteen ja jalkojen keskipisteen välinen etäisyyden keskiarvo on 57,07 mm. Jaloissa olevien kuulien säde on 2.3 mm, joka täytyy ottaa myös huomioon sferometrikaavassa.

Lopputuloksena syntyi edullinen ja hyödyllinen mittaväline, jonka avulla projekti pääsee taas etenemään seuraavaan vaiheeseen eli hiontaan.

Valmis sferometri, jolla voi mitata peiliaihion kaarevuussäteen.

Toinen erä

Tomu oli tuskin ehtinyt laskeutua kun palasin takaisin verstaalle. Aloitin homman kiinnittämällä uudet peiliaihion pidikkeet hiontapöytään. Edelliset olivat rakenteeltaan yksinkertaisesti liian heiveröiset.

Tällä kertaa hiontaan ryhtyminen oli paljon suoraviivaisempaa.  Aloitin hionnan siten että pyöritin peiliaihion suunnilleen samaan asentoon kuin viime kerralla lopetettaessa. Parempi noudattaa kiertoa edes summittaisesti, jotta reunojen paksuus pysyy tasaisena eikä kulu liikaa joltain reunalta.

Tein myös tällä kertaa kymmenen hiontakierrosta, ja aikaa tähän meni vajaa tunti. Tämän mittainen työskentelytapa tuntuu olevan sopivan mittainen rupeama yhdelle kerralle. Hionnan aikana peiliaihion keskellä olevat kuopat katosivat näkyvistä. Vain toiselle reunalle jäi jäljelle vyöhyke, joka ei vielä ollut kosketuksissa hiontatyökalun kanssa.

Peiliaihio vajaan kahden tunnin karkeahionnan jälkeen.

Jännityksellä mittasin taas kuopan syvyyden. Sain sferometrilla tuloksen 0.362 mm, joka tarkoittaisi sitä että edellisestä kerrasta kuopan syvyys olisi lisääntynyt keskimäärin noin 0.030 mm. Pinta näyttä onneksi kuluvan suhteellinen tasaisesti ja pysyvän näin lähellä palloa. Kuopan syvyys heittelee eri puolilta kiekkoa mitattaessa noin +-0.015 mm, joka on mielestäni ihan hyvä tulos tässä vaiheessa sillä lähtötilanteessa pinta ei suinkaan ollut tasainen.

Nykyisellä vauhdilla pääsen tavoitesyvyyteen noin 10 tunnin hionnalla. Täytyy silti myöntää, että tämä harrastus ei sovellu hektisille tai malttamattomille ihmisille. Onneksi peiliaihion keskellä oli valmiina pienoinen painauma, joka nopeuttaa karkeahiontaa huomattavasti.

Peiliaihion hionta alkaa

Nyt täytyy tuulettaa, nimittäin tänään se sitten viimein tapahtui. Käärin hihat ylös, kaivoin varastosta karkeahiomatyökalun sekä hiomajauheen ja suuntasin työhuoneelle.

Pulssi hieman koholla kiinnitin peiliaihion hiontapyötään. Ensin hieman vettä lasikiekon pinnalle, sitten päälle kaksi pientä mittallista hiontajauhetta. Totuuden hetki. Pian rahiseva hiontaääni peitti taustalla soivan radion äänen. Ajattelin että tästä se lähtee.

Aloitin peiliaihion työstämisen käyttäen piikarbidi n:o 80 karkeutta. Muutamassa minuutissa rahiseva ääni vaihtui suhinaksi. Hioin tällä ensimmäisellä kerralla yhtä mittaisesti puolitoista tuntia, jonka aikana kerkesin tekemään tasan kymmenen hionta-iteraatiota. Ensimmäisillä kerroilla kävin pesemässä peilin erikseen, mutta pian luovuin tästä ja päädyin vain pyyhkimään hiomajätteet lasin pinnalta veden ja rätin avulla.

Karkeahiomatyökalu tuntui toimivan ihan hyvin. Punnuksella on sen verran painoa, että hionnassa ei tarvitse käyttää yhtään ylimääräistä voimaa työkalun painamiseksi lasiaihiota vasten. Riittää että työkalua kuljettaa eri työntöjen mukaisesti vaakatasossa.

En pääse kiertämään pöydän ympäri, joten peiliä pitää pyörittää aika tiuhaan. Astigmatismin estämiseksi pyöritän peiliä myötäpäivään, ja kuljen itse vastapäivään niin paljon kuin pitkän pyödän ääressä nyt on mahdollista liikkua. Pyöritän myös työkalua jatkuvasti vastapäivään.

Tein sarjana perinteisiä w:n muotoisia pitkiä työntöjä, ja välillä pieniä pyöreitä liikkeitä kiekon ympäri. Päätin etten yritä liikaa noudattaa mitään tiettyä kaavaa. Tällä tavalla hionnassa on mukana mahdollisimman paljon satunnaisuutta ja muotovirheitä syntyy toivottavasti vähemmän.

Lasiaihon pinnassa näkyi ennen työn aloittamista muutamia pieniä epätasaisuuksia, jotka tulivat nyt hyvin esiin kun hionta eteni. Kuopan pohjat näkyvät kirkkaina laikkuina, kun taas ne kohdat jotka ovat kosketuksissa työkalun kanssa ja hioutuneet ovat sumeita.

Lopulta noin 90% pinnasta on hionnasta karheana. Keskellä näkyy vielä kaksi pientä kuoppaa, ja reunassa kulkee kapea kaistale joka ei ole vielä hioutunut. Alla oleva kuva on napattu noin puolen tunnin hionnan jälkeen.

Hionnan jälkeen oli luvassa seuraava jännittävä hetki, kun mittasin kuopan syvyyden peiliaihion keskeltä. Tavoiteltu pallon kaarevuussäde on 2400 mm, jolloin laskujeni mukaan kuopan syvyydeksi on omalla sferometrillani mitattaessa tultava 0,678 mm. Koska minulla ei ole käytössä optista tasoa, sferometrin kalibroinnissa referenssi-tasopintana sai toimia tällä kertaa induktiolieden lasinen päälipinta. Mittakello näytti kuopan syvyydeksi 0.332 mm! Tästä on hyvä jatkaa eteenpäin taas myöhemmin. Hiontapöytä vaatii tätä ennen pientä parantelua, sillä pelkästään yhdellä naulalla kiinnitetyt pitimet eivät ole tarpeeksi tukevia pitämään lasiaihiota paikallaan.

Edellisen blogipostauksen jälkeen olen ehtinyt rakentaa sferometrin, joka oli työlistalla ennen peiliä. Tästä onkin niin paljon asiaa kerrottavana, että kirjoitan aiheesta oman blogipostauksen myöhemmin.

Olen päättänyt jättää peilin paksuutta mittaavan laitteen rakentamisen tällä kertaa välistä. Työkalun avulla pystyisi mittaamaan tarkasti peilin reunojen paksuuden, ja tällä tavalla varmistaa että kuoppa on symmetrinen reunojen suhteen. Olin jo ehtinyt ostaa kaikki tarvikkeet tätä varten, mutta oikeastaan työkalua tarvitaan enemmän linssien kuin peilin valmistuksessa. Itse haaveilin tästä lähinnä sen takia, että käyttämäni alimittainen karkahiomatyökalu, joka on itse asiassa vain 45% peiliaihon halkaisijasta, ei varmasti tuota pallomaista pintaa ilman huolellista tarkkailua ja ohjausta.

Ainiin. Piikarbidin tuoksusta tuli mieleen deja vu muisto jostain kaukaa menneisyydestä. Olen varmasti jossain haistanut saman hajun ennenkin, mutta en millään saa mieleen että missä se on voinut olla. Jännä.