“超级”精确

新的数控机床使得镜面元件可以精准契合极大望远镜(ELT)的需求。

在望远镜镜面能够发挥实际作用之前,它需要经历一个漫长而富有挑战性的征程。这不仅包括需要运输到使用地点,而且还涉及制造过程中的许多步骤。毕竟,高精度的光学组件对来自遥远星系的图像质量至关重要,因此对于整个项目的成功也尤为关键。

欧洲南方天文台(ESO)的极大望远镜再次提高了单个组件的规格要求,它采用了三十九米的主镜和复杂的镜像系统。肖特集团技术部,最近收到了ELT二级镜面(M2)以及三级镜面(M3)的订单,为这个最新水平设备的超级工程做好了完美的准备:一种新的五轴数控加工中心现在已经完成,这将使ZERODUR®微晶玻璃镜面的生产直径达到五米,拥有从未达到过的精度。“这个机械加工非常精确,未来会要求ZERODUR®反射镜基板研磨的表面形状公差小于100微米或0.1毫米,”肖特负责ELT项目的Thomas Werner解释说。“因此精度是之前机器的两倍,用专业术语讲,就是达到0.2毫米的包络曲线准确性,”这位专家补充道。
New CNC machine enables highly accurate processing of mirror components for the Extremely Large Telescope
Thomas Werner, project leader ELT at SCHOTT
Thomas Werner, 肖特极大望远镜(E-ELT)的项目经理
“计算机数控(CNC)”机床的旋转头可以从各个方向研磨,当改变工具时,研磨工具的运动速度为每分钟60米——频谱范围囊括从粗磨到精细研磨时要求的最终几何形状的重切割。Thomas Werner说:“复杂的磨削过程中,微晶玻璃基板还可以减少10吨的重量。例如,它可适用于M2镜面基板。它只有100毫米厚,3.5吨重,直径为4.25米,并有一个非常大的曲率半径。”

其它特点:数控机加工中心可以利用工作主轴自动改变主轴头。这个过程只需要2分钟。如果是之前手动操作,由于其非常精确的需求,需要8到16个小时。肖特在Mainz 工厂的这个140吨设施基于一个全新地基,这个地基由专业公司设计并需要700吨的混凝土。与此同时,它还需要昼夜运行,实施三班轮岗作业。作为首次运行,操作的台面不仅仅由钢铁做成,同时还包含一个特殊的陶瓷外壳,用以保护台面不受腐蚀,并且可以取代昂贵的不锈钢。而且,一个新的应用,即所谓的“翻转器”还被加入设计,用以使反射镜基板在两分钟内能够自动翻转。此外,自从32吨起重机被购买来装载机器和车工后,公司可以在未来进行独立外包服务,这将大大增加我们自己的灵活性并缩短交货时间。
“Extremely” precise - ELT - New CNC machine
“Extremely” precise
基于这些大量的优化设施,在未来为ELT制造反射镜基板时,肖特的数控加工中心将可以提供更大的操作灵活性。Thomas Werner总结道:“有了为ZERODUR®微晶玻璃服务的第二个熔炉和全同步数控加工中心,我们已为ELT项目做好了“非常”充分的准备。”在M4镜面基板于2016年离开Mainz工厂之后,二级镜面将在2019年1月运出,M3镜面将在2019年6月运出。ZERODUR®微晶玻璃的热膨胀系数接近于零,现在已被应用于所有主要的望远镜项目。
The optical system of the E-ELT and the role of ZERODUR®
极大望远镜(E-ELT)的光学系统和ZERODUR®的作用
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