Simulatore di (non solo) lucidatura specchi parabolici (Software POLSIM)

Piccolo tutorial sull’uso “minimo” del software POLSIM per la lavorazione di uno specchio parabolico per telescopio, “assistita” dall’uso di un semplice piatto rotante, anche nella operazione di scavo della “freccia” della concavità sferica iniziale.

Il programma è stato scritto nel 2007 da Martin Cibulski, ed è scaricabile come polsim.exe (download ) , come altri interessanti suoi articoli dal 2005 presenti nel sito 

Si tratta di un simulatore del funzionamento di una semplice macchina costituita da un piatto rotante, con o senza braccio oscillante per il movimento alternato dell’utensile, che con il solo motore del piatto rotante, provoca comunque il trascinamento dell’utensile in rotazione differenziale indotta.

L’ utilità principale di questo programma di simulazione sta nel permettere ai neofiti di imparare ad apprezzare ad occhio, il tipo di scavo che avviene sulla superficie dello specchio in lavorazione, simulato da un grafico rettangolare posto in posizione sottostante l’immagine del disco specchio, che ne rappresenta lo spessore, e diviso in tanti istogrammi quante sono le zone in cui si desidera suddividere il raggio specchio, indicate in casella “n. zone”.

Ovviamente si tratta di una indicazione solo visiva, e solo quantificata dalla valutazione visuale del posizionamento che assumono gli istogrammi che nel grafico rappresentano l’andamento del profilo dello scavo, in base ai parametri inseriti.

Il software POLSIM comprendeva un testo di Help che non funziona più. Nè  (come si legge in forum internazionali) purtroppo risulterebbe più reperibile il suo programmatore Martin Cibulski, in ordine alla comprensione di alcune funzionalità denunciate dalla presenza di caselle per inserimento dati, ma oggi senza spiegazione.

(Mi riferisco alle caselle: Extension 1 ed extension 2; strokes in advance e working strokes; come delle funzioni “fast simulation”).

Una volta lanciato il programma, si può fare clic sulla casella RUN della finestra REAL TIME SIMULATION, che al momento si sovrappone alla immagine della tavola girevole (finestra che è trascinabile lateralmente col mouse per non disturbare la visione).

Comincerà subito la rotazione e la simulazione con i dati di default, che possono essere sostituiti in corso di funzionamento, accedendo al menù SETUP → PARAMETERS, che farà comparire a video la mascherina di inserimento nuovi dati, i quali verranno applicati alla simulazione solo dopo avere premuto il tasto OK nella medesima pagina parametri (“einstellungen”).

Per abbreviare la descrizione, indico qui di seguito i dati coi quali il programma inizia (dati di default); e accanto a ciascuno di essi indico i nuovi dati da inserire, come esempio, per realizzare lo scavo della sfera iniziale in uno specchio diametro 500mm, applicando le modalità di funzionamento della macchina tipo “FIXED POST”, anche detta “Spinny grinding”:

I DATI INSERIBILI SONO:

  • Diametro dello specchio; (default 460mm) – immettere 500
  • Diametro dell’utensile; (default 150mm) – immettere 375 (poichè la macchina fixed post richiede un utensile di diametro pari a circa il 75% di quello dello specchio in lavorazione)
  • Numero di zone (default 30) facoltativamente è possibile immettere 60, solo per un (forse) migliore “rendering” dello scavo attraverso la minore larghezza degli istogrammi.
  • Facoltativamente, mettere il segno di spunta nella casella “With equal areas” che rende di diversa larghezza gli istogrammi in funzione dell’ampiezza delle aree interessate dal medesimo tasso di abrasione (nel senso: istogrammi larghi = aree di medesima bassa abrasione ; istogrammi stretti alta abrasione).
  • Velocità di rotazione dello specchio; (default 4.8): Siccome una fixed post, a seconda del tipo di lavorazione, ruota fra i 3 RPM e i 60 RPM; immettere 35, che è la velocità adeguata allo scavo della freccia.
  • Numero di corse al minuto di spostamento alternato destra – sinistra dell’utensile; (default 28.5) lasciare questo dato perchè all’apparenza serve solo come tempo per la integrazione dei calcoli interni per la presentazione degli istogrammi.
  • Lunghezza delle corse alternate destra – sinistra eventualmente stabilite per l’utensile; (default 175mm) immettere 0mm, cioè nessun movimento destra e sinistra dell’utensile, il quale, simulando una macchina “Fixed Post”, rimane fisso in un punto.
  • Disassamento (stroke offset) sull’asse X della posizione dell’utensile; (default 0) – mettere 88; (vedi nota *)
  • Disassamento (stroke offset) sull’asse Y della posizione dell’utensile; (default 0) – lasciare 0.
  • Cliccare su RUN

Ricapitolando: SETUP -> PARAMETERS (come pure è visibile nel breve seguente filmato):

Mirror diameter 500 – Tool diameter 375 – facoltativo n. of zones 60 – facoltativo spuntare “With equal areas”. – Turntable, 35 rpm – stroke per minute, lasciare 28,5 – stroke lenghts, 0 – stroke offset X, immettere 88 (vedi nota *) – premi OK

Si vedrà la condizione (“probabilmente”) migliore per lo scavo della freccia iniziale con abrasivo grossolano grana 60 oppure 80, di uno specchio diametro 500mm, con utensile diametro 75% specchio = 375mm – rotazione a 35 giri al minuto – utensile non oscillante – disassamento utensile sempre calcolabile come segue in nota *:

Nota *: Disassamento (stroke offset) per realizzare lo scavo di una curva sferica in una macchina Fixed Post:

Stroke offset = (Raggio specchio – raggio utensile) + da 25 a 50mm.

Nel caso specifico da (250-187,5 + 25) = 87,5mm

a (250-187,5 + 50) = 112,5mm.

 

L’avverbio di dubbio “probabilmente”, sta ad indicare che si può tranquillamente impostare la macchina con quelle caratteristiche, le quali possono differire di pochi millimetri dal reale centraggio geometrico ottimale di quello che sarebbe stato un faticoso e profondo scavo manuale, sicuri che la sua eventuale imprecisione sarà insignificante, perchè sempre correggibile con poco lavoro a mano dello stesso utensile, con corse di classico decentramento 1/3 Diametro c.o.c (nota**). che come è noto, portano sempre e comunque alla correzione verso il conseguimento di una buona sfera, se sono usate con utensili di diametro uguale a quello dello specchio, o non molto inferiore.

(Nota**: dove c.o.c. sta per “centro su centro” cioè ad indicare lo spostamento del centro di un disco (utensile o specchio) rispetto all’altro sovrapposto),

Variando i valori di disassamento X da 88 a 113mm, e premendo OK, Vedrete che la forma della curva concava sferica rimane apparentemente la medesima, ma leggermente più incavata in profondità nello specchio, in quanto la velocità periferica dell’utensile (che va di pari passo con il suo peso a influenzare l’efficienza abrasiva), è maggiore lungo il bordo di contatto rispetto al centro. E spostando maggiormente l’utensile al bordo specchio, lo lavorerà più intensamente con la maggiore lunghezza del bordo esposto al contatto, con altrettanto maggiore efficienza di scavo. Ma attenzione che esagerando nel disassamento, lo scavo della sfera peggiorerà repentinamente cambiando via via da concavo a convesso, come potrete vedere che succede alla fine del filmato, inserendo un disassamento di 150mm.

Viceversa se per curiosità, si mettesse l’utensile con il suo centro coincidente con quello dello specchio, la tendenza sarà di scavare nel vetro una convessa sorta di U rovesciata, con quasi zero asportazione al centro, a causa della bassa velocità periferica di rotazione in quella zona; e con asportazione massima lungo il bordo utensile, dove invece la velocità periferica è massima.

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