精(jīng)密(mì)機床爲什(shí)麽需要刮研？人比機器還厲害(hài)?

    當你經過家工具機制造廠(chǎng)，看到技(jì)師(shī)們用(yòng)手工(gōng)刮(guā)研(yán)的時(shí)候，你(nǐ)會禁不住(zhù)地納悶道："他們(men)真的能靠着刮研來改善(shàn)目前(qián)這些(xiē)經過機(jī)器(qì)加工(gōng)的表(biǎo)面嗎？（人會比機 器還要厲害嗎？）"

     如果(guǒ)你(nǐ)指的(de)純粹是(shì)它的外表，那麽(me)我們(men)的答(dá)案是(shì)"不能"，我(wǒ)們不會(huì)做得(dé)更(gèng)漂亮，但(dàn)爲(wèi)什麽還(hái)要去刮研？當然(rán)有(yǒu)它(tā)的理由，其中個(gè)理由(yóu)是人(rén)的因(yīn)素：工(gōng)具機的目(mù)的是用來制造(zào)其它的工具(jù)機，但它永遠(yuǎn)無法(fǎ)複制(zhì)出個比原件還要準确的(de)産品。因(yīn)此，想要(yào)做出個(gè)比(bǐ)原來(lái)的機器還(hái)要準确的(de)機(jī)器，必須(xū)要有(yǒu)新的個起(qǐ)點，也(yě)是說(shuō)，我們(men)必須從人(rén)爲(wèi)的(de)努力(lì)開始，這個案例來說(shuō)，人爲(wèi)的努力指的是(shì)用手工來(lái)刮研(yán)。

刮研(yán)并(bìng)不是(shì)"徒(tú)手"、"随心所欲"的作業，它(tā)其(qí)實是種複制的(de)方法(fǎ)，幾近完美地複(fú)制出母體，這個(gè)母體(tǐ)是個(gè)标準(zhǔn)平面，也(yě)是用手工打造出來的(de)。

刮研雖然辛苦(kǔ)費力，但它卻是(shì)項技藝（藝(yì)術層(céng)級的技術）；要訓練出(chū)個刮研師傅或許比訓練(liàn)出木雕(diāo)師(shī)傅更(gèng)不容易，市(shì)面上(shàng)探讨這(zhè)個主題(tí)的書(shū)籍并不多(duō)見，特别是(shì)讨論(lùn)"爲何(hé)要刮研(yán)”這(zhè)方面的(de)資料更(gèng)少。這也(yě)許是刮(guā)研被視爲(wèi)門藝(yì)術的原(yuán)因吧。

從(cóng)何處開始？

如果位制(zhì)造者決定(dìng)用磨床來研磨而不用刮研，他(tā)的“母機”磨(mó)床的(de)導軌的度必須(xū)要高于(yú)新(xīn)做的磨床。

那麽，部機器的(de)度來自哪(nǎ)裏(lǐ)呢？

必然是來(lái)自部更的(de)機器(qì)，或者要依賴個(gè)能産生真正平整表面(miàn)的其它(tā)方(fāng)法(fǎ)，也或許是(shì)從個已經做得(dé)很好的平(píng)整表面複制而來。

     我(wǒ)們可以用(yòng)三種(zhǒng)畫圓圈的方法(fǎ)來說明表(biǎo)面的産生(shēng)過程(chéng)（雖然(rán)圓圈是線條而(ér)不是(shì)表(biǎo)面(miàn)，但可(kě)以引用(yòng)來(lái)說明觀念(niàn)）。個工匠可(kě)以用個普(pǔ)通的(de)圓規(guī)畫出個完(wán)美的(de)圓圈(quān)；如果他用鉛(qiān)筆沿着(zhe)塑料(liào)模(mó)版(bǎn)上的(de)個圓洞描繪的(de)話，他會把圓洞(dòng)不準确的地方全部複制出來(lái)；如果他是徒手(shǒu)畫圓的話(huà)，圓圈(quān)的準确度決定(dìng)于他(tā)有(yǒu)限的技巧了(le)。

     理論上，個(gè)完美平整(zhěng)的表(biǎo)面可以由三個(gè)表面的(de)交(jiāo)替磨(mó)擦（抹(mò)磨(mó)lapping）而産生(shēng)。爲了簡單起見(jiàn)，我們(men)姑且用三(sān)塊各有個(gè)相當平坦(tǎn)面的(de)岩石(shí)加以(yǐ)說明。如果(guǒ)你以随機的順(shùn)序交(jiāo)替(tì)磨擦這三個平面，你會(huì)把這三(sān)個(gè)平面磨得(dé)越來(lái)越平(píng)整。如果你隻用(yòng)兩塊(kuài)岩石磨擦(cā)，你會得到個凹(āo)凸的交配對。在(zài)實務上，除了會(huì)使用刮研取代(dài)（抹磨lapping）之(zhī)外(wài)，也會(huì)遵循個明确的配對順序，刮研師傅般都用這(zhè)個規則(zé)來(lái)做他(tā)要使(shǐ)用(yòng)的标(biāo)準(zhǔn)治具（直規(guī)或平(píng)闆）。

     在(zài)使(shǐ)用時，刮(guā)研師傅會(huì)先把(bǎ)顯色劑塗在标(biāo)準治具上，然(rán)後(hòu)把它放在工件(jiàn)表面上(shàng)滑動，讓需要被鏟掉的(de)地方顯露出來(lái)。他直(zhí)重複這個(gè)動作，工件(jiàn)表面(miàn)會越來越接近(jìn)标準治具(jù)，後能很完(wán)美(měi)地(dì)複制(zhì)出跟标準治具樣的作品。

    要刮(guā)研的(de)鑄件通常都是(shì)先(xiān)用銑削加工到比終尺(chǐ)寸多千分之幾(jǐ)的範(fàn)圍(wéi)之(zhī)後，送去熱處理，把殘(cán)餘的壓力釋放(fàng)出來(lái)，然後在刮(guā)研之前送(sòng)回來做精(jīng)修表面的研磨(mó)。雖然刮研要耗(hào)費許多時(shí)間和高勞(láo)力成(chéng)本，但刮研可以(yǐ)取代需要(yào)高設(shè)備成本(běn)的制程(chéng)，若不想用刮研作業來替代，工(gōng)件必(bì)須用精度(dù)很高而且很昂貴的機(jī)器(qì)來進(jìn)行後(hòu)的精修加(jiā)工。

     在後階(jiē)段做(zuò)精修加工除了牽涉到高(gāo)成本(běn)的設(shè)備(bèi)以外，還(hái)有個(gè)因素(sù)需要(yào)考慮：零件加工(gōng)時，特别(bié)是(shì)大型鑄件(jiàn)，往往(wǎng)必需(xū)進行些重力夾(jiá)持的(de)動作，當加(jiā)工達到千分之(zhī)幾的精密(mì)度(dù)時(shí)，這種夾持的作用力(lì)往往(wǎng)造成工件的(de)扭(niǔ)曲，以(yǐ)至于危及工件(jiàn)在松開夾(jiá)持力之後的準确度(dù)；加工時(shí)産(chǎn)生的(de)熱也會造(zào)成工(gōng)件的扭曲。

這是刮研的許(xǔ)多優(yōu)點之，刮研既沒(méi)有夾持(chí)作用力，它所(suǒ)産生的熱也幾乎(hū)等于零(líng)。大型工件是用(yòng)三個點來(lái)支撐(chēng)，以确保它不會(huì)因本身的重量而(ér)變形。

工(gōng)具機(jī)的刮研(yán)軌道磨(mó)損時，它還(hái)可以(yǐ)透過再刮研重(zhòng)新修正(zhèng)，跟(gēn)把機器丢棄(qì)或者送(sòng)廠拆卸(xiè)再加工來比，這是個很(hěn)大的優點。

當個工具機的軌道需要再刮研時，這個(gè)工作(zuò)可由(yóu)工廠的維(wéi)修人(rén)員擔(dān)任(rèn)，但我們(men)也可(kě)以在當地(dì)找(zhǎo)人(rén)來(lái)做再刮(guā)研的(de)工作。

在某些情況下，可以(yǐ)使用手動刮研和電(diàn)動刮研來(lái)獲得後需要的(de)幾何精度。如(rú)果(guǒ)有組工作(zuò)台和(hé)鞍座的軌道已(yǐ)經刮平，而且精(jīng)度已(yǐ)經符合要(yào)求，卻(què)發現工作(zuò)台對主軸的平行度不(bú)合規定（要花(huā)很多功夫(fū)去矯正），你能想(xiǎng)象隻用個刮研(yán)機，在不喪失平(píng)整度，又能适當(dāng)地糾正對位誤差的情況下，可(kě)以在(zài)正确(què)的位置上去除正确(què)數量(liàng)的金屬，需(xū)要什麽(me)程度的(de)技術嗎？

這當然(rán)不是刮研的初(chū)目的，也不(bú)應該(gāi)做爲(wèi)矯正大型對位(wèi)誤差的方(fāng)法，但是(shì)，個技術(shù)純熟的刮研師傅，卻可以(yǐ)在令人驚訝(yà)的短時間内完(wán)成這類(lèi)的(de)矯正(zhèng)。這(zhè)種方(fāng)法雖然需要熟(shú)練的(de)技術(shù)，但比起把大(dà)堆零件都加工到非常(cháng)準确(què)，或爲了防(fáng)止對位誤(wù)差而(ér)去做(zuò)些可(kě)靠或(huò)可調整的設計(jì)來說(shuō)，這(zhè)種方法(fǎ)更(gèng)加經濟實惠(huì)。

    實務經驗(yàn)證明(míng)刮研(yán)軌道(dào)可以(yǐ)透過較佳質量(liàng)的潤滑而減少(shǎo)磨擦(cā)，但(dàn)大家對(duì)其原因爲(wèi)何卻(què)莫衷是(shì)。普遍的(de)意見是，刮研低(dī)點（或(huò)更明确的說法，削出來的凹坑(kēng)，爲潤滑而(ér)多做的油(yóu)袋）提供了許(xǔ)多微小(xiǎo)的儲油口(kǒu)袋，這些(xiē)油(yóu)會被周遭(zāo)許多(duō)微小的高點刮出來。

    另種邏輯化(huà)的說法(fǎ)是，它(tā)讓我們能(néng)持續地保持層(céng)油膜(mó)，讓(ràng)移動件(jiàn)浮在油膜(mó)上，這(zhè)是所(suǒ)有(yǒu)潤滑的目标(biāo)。這(zhè)種情況(kuàng)之所(suǒ)以發生的(de)主要(yào)理由是，這些不(bú)規則(zé)的油(yóu)袋形成了許多留油(yóu)的空間，讓(ràng)油不(bú)容易跑掉(diào)。潤滑的理想情(qíng)況是(shì)在(zài)兩個完美的(de)平滑表面(miàn)間維持層(céng)油膜，但這時你(nǐ)又得(dé)處理防止油流(liú)出的(de)問題(tí)，或者需要盡(jìn)快(kuài)地加以補充。（軌道面(miàn)上(shàng)不管(guǎn)有(yǒu)沒有(yǒu)鏟花(huā)，通(tōng)常都會(huì)爲了幫助油的(de)分布而制作油(yóu)溝）。

    這(zhè)樣的說法(fǎ)會讓人(rén)質疑接(jiē)觸面積的(de)效果問題。刮研減少(shǎo)了接觸(chù)面(miàn)積，但(dàn)卻會(huì)形成均勻(yún)的分布，而分布(bù)才是(shì)重點(diǎn)。兩(liǎng)個(gè)匹配(pèi)表(biǎo)面越平整，接(jiē)觸面(miàn)的分(fèn)布越平(píng)均。但機(jī)械(xiè)學中有個“摩(mó)擦力與面積無關”的(de)原理，這句(jù)話的意(yì)思是，無論接(jiē)觸(chù)的面積是10或100平方英寸(cùn)，都需(xū)要相同的(de)作用力才(cái)能移動工作台(tái)。（磨耗(hào)則又(yòu)是另外回事，相同載重下(xià)的面積越(yuè)小，磨(mó)耗的速度越快(kuài)。)

   我要說的(de)重點(diǎn)是，我們所追求(qiú)的是更優(yōu)良的(de)潤滑效(xiào)果(guǒ)，而不(bú)是更多或(huò)更少的接觸(chù)面積。如(rú)果潤(rùn)滑(huá)效(xiào)果完(wán)美無(wú)瑕的話，軌(guǐ)道面永(yǒng)遠(yuǎn)不會(huì)磨損。如果個工(gōng)作台随着磨損(sǔn)而有移動(dòng)困難(nán)的情形，這可能(néng)是與潤滑(huá)有(yǒu)關(guān)，而無關乎(hū)接觸(chù)的面積(jī)。

刮(guā)研是(shì)怎麽做的(de)？

在找(zhǎo)出必(bì)須刮除的(de)高點(diǎn)之前(qián)，先把顯色劑塗(tú)在标(biāo)準治(zhì)具上(shàng)（平闆(pǎn)或要鏟v型軌時(shí)的直規(guī)治(zhì)具），再(zài)把塗有顯色劑(jì)的标準治具在(zài)要鏟的(de)軌(guǐ)道面上摩擦，顯色劑(jì)會轉移到(dào)軌道(dào)面的高點上，接(jiē)着再用個(gè)特别(bié)的刮研(yán)工具把(bǎ)顯色(sè)的(de)高點鏟除(chú)。這(zhè)樣的動作要直(zhí)重複，直(zhí)到軌道(dào)面上(shàng)呈現(xiàn)出均勻緻的轉(zhuǎn)移爲止(zhǐ)。

個(gè)刮研師傅當然要懂(dǒng)得各(gè)種技(jì)術。我在這裏先談其中的(de)兩(liǎng)種。

個，我(wǒ)們在做顯色的(de)動作(zuò)之(zhī)前，通常(cháng)會用(yòng)把(bǎ)鈍锉刀(dāo)輕輕(qīng)地在(zài)工件(jiàn)表面(miàn)磨擦，來去(qù)除毛邊(biān)。

二個，要(yào)用刷子(zǐ)或手擦(cā)拭表(biǎo)面(miàn)，不(bú)要(yào)用(yòng)破布(bù)擦拭。如果(guǒ)使用(yòng)布來(lái)擦拭(shì)，布留下的細麻(má)線，會在(zài)下次做(zuò)高點顯色(sè)時造(zào)成誤導性的标(biāo)示。

刮研師傅自(zì)己會(huì)用标(biāo)準治(zhì)具與軌(guǐ)道(dào)面比(bǐ)對的方式(shì)來(lái)檢(jiǎn)查自己的作品(pǐn)，檢驗的(de)人(rén)隻要(yào)告訴刮(guā)研(yán)師傅(fù)何時可以停止作業夠(gòu)了，不必(bì)爲刮(guā)研過(guò)程費(fèi)心。（刮研師傅可(kě)以對自己的工作質(zhì)量負責）

過(guò)去我們都有套标準，規定每平(píng)方英寸(cùn)該有幾(jǐ)個高(gāo)點，以及總(zǒng)面積該有(yǒu)多少(shǎo)百分比的接觸(chù)率；但(dàn)我(wǒ)們(men)發現檢查(chá)接觸面積幾乎是件不可(kě)能的(de)事(shì)，而且現(xiàn)在都(dōu)由(yóu)刮研(yán)師傅來決定每平(píng)方英寸應(yīng)有的(de)點數(shù)。總之，刮研(yán)師傅般都(dōu)會努(nǔ)力達(dá)到每(měi)平方(fāng)英寸20~30個點(diǎn)的标準。

現(xiàn)在的刮研(yán)過程(chéng)中，些(xiē)整平的作業(yè)都使用(yòng)電動刮研(yán)機，它(tā)們也是(shì)種(zhǒng)手工(gōng)刮研，但可以排除些吃力的工作，讓刮研(yán)作業(yè)比較(jiào)不會(huì)那麽(me)累。當你在(zài)進行精細(xì)的組配作業時(shí)，手動(dòng)刮研(yán)産生的(de)感覺仍(réng)然是無以取代的。