精密機(jī)床為什么需要刮研？人比機(jī)器還厲害?

    當(dāng)你經(jīng)過(guò)家工具機(jī)制造廠，看到技師們用手工刮研的時(shí)候，你會(huì)禁不住地納悶道："他們真的能靠著刮研來(lái)改善目前這些經(jīng)過(guò)機(jī)器加工的表面嗎？（人會(huì)比機(jī) 器還要厲害嗎？）"

     如果你指的純粹是它的外表，那么我們的答案是"不能"，我們不會(huì)做得更漂亮，但為什么還要去刮研？當(dāng)然有它的理由，其中個(gè)理由是人的因素：工具機(jī)的目的是用來(lái)制造其它的工具機(jī)，但它永遠(yuǎn)無(wú)法復(fù)制出個(gè)比原件還要準(zhǔn)確的產(chǎn)品。因此，想要做出個(gè)比原來(lái)的機(jī)器還要準(zhǔn)確的機(jī)器，必須要有新的個(gè)起點(diǎn)，也是說(shuō)，我們必須從人為的努力開(kāi)始，這個(gè)案例來(lái)說(shuō)，人為的努力指的是用手工來(lái)刮研。

刮研并不是"徒手"、"隨心所欲"的作業(yè)，它其實(shí)是種復(fù)制的方法，幾近完美地復(fù)制出母體，這個(gè)母體是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平面，也是用手工打造出來(lái)的。

刮研雖然辛苦費(fèi)力，但它卻是項(xiàng)技藝（藝術(shù)層級(jí)的技術(shù)）；要訓(xùn)練出個(gè)刮研師傅或許比訓(xùn)練出木雕師傅更不容易，市面上探討這個(gè)主題的書(shū)籍并不多見(jiàn)，特別是討論"為何要刮研”這方面的資料更少。這也許是刮研被視為門(mén)藝術(shù)的原因吧。

從何處開(kāi)始？

如果位制造者決定用磨床來(lái)研磨而不用刮研，他的“母機(jī)”磨床的導(dǎo)軌的度必須要高于新做的磨床。

那么，部機(jī)器的度來(lái)自哪里呢？

必然是來(lái)自部更的機(jī)器，或者要依賴(lài)個(gè)能產(chǎn)生真正平整表面的其它方法，也或許是從個(gè)已經(jīng)做得很好的平整表面復(fù)制而來(lái)。

     我們可以用三種畫(huà)圓圈的方法來(lái)說(shuō)明表面的產(chǎn)生過(guò)程（雖然圓圈是線條而不是表面，但可以引用來(lái)說(shuō)明觀念）。個(gè)工匠可以用個(gè)普通的圓規(guī)畫(huà)出個(gè)完美的圓圈；如果他用鉛筆沿著塑料模版上的個(gè)圓洞描繪的話(huà)，他會(huì)把圓洞不準(zhǔn)確的地方全部復(fù)制出來(lái)；如果他是徒手畫(huà)圓的話(huà)，圓圈的準(zhǔn)確度決定于他有限的技巧了。

     理論上，個(gè)完美平整的表面可以由三個(gè)表面的交替磨擦（抹磨Lapping）而產(chǎn)生。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們姑且用三塊各有個(gè)相當(dāng)平坦面的巖石加以說(shuō)明。如果你以隨機(jī)的順序交替磨擦這三個(gè)平面，你會(huì)把這三個(gè)平面磨得越來(lái)越平整。如果你只用兩塊巖石磨擦，你會(huì)得到個(gè)凹凸的交配對(duì)。在實(shí)務(wù)上，除了會(huì)使用刮研取代（抹磨Lapping）之外，也會(huì)遵循個(gè)明確的配對(duì)順序，刮研師傅般都用這個(gè)規(guī)則來(lái)做他要使用的標(biāo)準(zhǔn)治具（直規(guī)或平板）。

     在使用時(shí)，刮研師傅會(huì)先把顯色劑涂在標(biāo)準(zhǔn)治具上，然后把它放在工件表面上滑動(dòng)，讓需要被鏟掉的地方顯露出來(lái)。他直重復(fù)這個(gè)動(dòng)作，工件表面會(huì)越來(lái)越接近標(biāo)準(zhǔn)治具，后能很完美地復(fù)制出跟標(biāo)準(zhǔn)治具樣的作品。

    要刮研的鑄件通常都是先用銑削加工到比終尺寸多千分之幾的范圍之后，送去熱處理，把殘余的壓力釋放出來(lái)，然后在刮研之前送回來(lái)做精修表面的研磨。雖然刮研要耗費(fèi)許多時(shí)間和高勞力成本，但刮研可以取代需要高設(shè)備成本的制程，若不想用刮研作業(yè)來(lái)替代，工件必須用精度很高而且很昂貴的機(jī)器來(lái)進(jìn)行后的精修加工。

     在后階段做精修加工除了牽涉到高成本的設(shè)備以外，還有個(gè)因素需要考慮：零件加工時(shí)，特別是大型鑄件，往往必需進(jìn)行些重力夾持的動(dòng)作，當(dāng)加工達(dá)到千分之幾的精密度時(shí)，這種夾持的作用力往往造成工件的扭曲，以至于危及工件在松開(kāi)夾持力之后的準(zhǔn)確度；加工時(shí)產(chǎn)生的熱也會(huì)造成工件的扭曲。

這是刮研的許多優(yōu)點(diǎn)之，刮研既沒(méi)有夾持作用力，它所產(chǎn)生的熱也幾乎等于零。大型工件是用三個(gè)點(diǎn)來(lái)支撐，以確保它不會(huì)因本身的重量而變形。

工具機(jī)的刮研軌道磨損時(shí)，它還可以透過(guò)再刮研重新修正，跟把機(jī)器丟棄或者送廠拆卸再加工來(lái)比，這是個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)個(gè)工具機(jī)的軌道需要再刮研時(shí)，這個(gè)工作可由工廠的維修人員擔(dān)任，但我們也可以在當(dāng)?shù)卣胰藖?lái)做再刮研的工作。

在某些情況下，可以使用手動(dòng)刮研和電動(dòng)刮研來(lái)獲得后需要的幾何精度。如果有組工作臺(tái)和鞍座的軌道已經(jīng)刮平，而且精度已經(jīng)符合要求，卻發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)對(duì)主軸的平行度不合規(guī)定（要花很多功夫去矯正），你能想象只用個(gè)刮研機(jī)，在不喪失平整度，又能適當(dāng)?shù)丶m正對(duì)位誤差的情況下，可以在正確的位置上去除正確數(shù)量的金屬，需要什么程度的技術(shù)嗎？

這當(dāng)然不是刮研的初目的，也不應(yīng)該做為矯正大型對(duì)位誤差的方法，但是，個(gè)技術(shù)純熟的刮研師傅，卻可以在令人驚訝的短時(shí)間內(nèi)完成這類(lèi)的矯正。這種方法雖然需要熟練的技術(shù)，但比起把大堆零件都加工到非常準(zhǔn)確，或?yàn)榱朔乐箤?duì)位誤差而去做些可靠或可調(diào)整的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這種方法更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

    實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)證明刮研軌道可以透過(guò)較佳質(zhì)量的潤(rùn)滑而減少磨擦，但大家對(duì)其原因?yàn)楹螀s莫衷是。普遍的意見(jiàn)是，刮研低點(diǎn)（或更明確的說(shuō)法，削出來(lái)的凹坑，為潤(rùn)滑而多做的油袋）提供了許多微小的儲(chǔ)油口袋，這些油會(huì)被周遭許多微小的高點(diǎn)刮出來(lái)。

    另種邏輯化的說(shuō)法是，它讓我們能持續(xù)地保持層油膜，讓移動(dòng)件浮在油膜上，這是所有潤(rùn)滑的目標(biāo)。這種情況之所以發(fā)生的主要理由是，這些不規(guī)則的油袋形成了許多留油的空間，讓油不容易跑掉。潤(rùn)滑的理想情況是在兩個(gè)完美的平滑表面間維持層油膜，但這時(shí)你又得處理防止油流出的問(wèn)題，或者需要盡快地加以補(bǔ)充。（軌道面上不管有沒(méi)有鏟花，通常都會(huì)為了幫助油的分布而制作油溝）。

    這樣的說(shuō)法會(huì)讓人質(zhì)疑接觸面積的效果問(wèn)題。刮研減少了接觸面積，但卻會(huì)形成均勻的分布，而分布才是重點(diǎn)。兩個(gè)匹配表面越平整，接觸面的分布越平均。但機(jī)械學(xué)中有個(gè)“摩擦力與面積無(wú)關(guān)”的原理，這句話(huà)的意思是，無(wú)論接觸的面積是10或100平方英寸，都需要相同的作用力才能移動(dòng)工作臺(tái)。（磨耗則又是另外回事，相同載重下的面積越小，磨耗的速度越快。)

   我要說(shuō)的重點(diǎn)是，我們所追求的是更優(yōu)良的潤(rùn)滑效果，而不是更多或更少的接觸面積。如果潤(rùn)滑效果完美無(wú)瑕的話(huà)，軌道面永遠(yuǎn)不會(huì)磨損。如果個(gè)工作臺(tái)隨著磨損而有移動(dòng)困難的情形，這可能是與潤(rùn)滑有關(guān)，而無(wú)關(guān)乎接觸的面積。

刮研是怎么做的？

在找出必須刮除的高點(diǎn)之前，先把顯色劑涂在標(biāo)準(zhǔn)治具上（平板或要鏟V型軌時(shí)的直規(guī)治具），再把涂有顯色劑的標(biāo)準(zhǔn)治具在要鏟的軌道面上摩擦，顯色劑會(huì)轉(zhuǎn)移到軌道面的高點(diǎn)上，接著再用個(gè)特別的刮研工具把顯色的高點(diǎn)鏟除。這樣的動(dòng)作要直重復(fù)，直到軌道面上呈現(xiàn)出均勻致的轉(zhuǎn)移為止。

個(gè)刮研師傅當(dāng)然要懂得各種技術(shù)。我在這里先談其中的兩種。

個(gè)，我們?cè)谧鲲@色的動(dòng)作之前，通常會(huì)用把鈍銼刀輕輕地在工件表面磨擦，來(lái)去除毛邊。

二個(gè)，要用刷子或手擦拭表面，不要用破布擦拭。如果使用布來(lái)擦拭，布留下的細(xì)麻線，會(huì)在下次做高點(diǎn)顯色時(shí)造成誤導(dǎo)性的標(biāo)示。

刮研師傅自己會(huì)用標(biāo)準(zhǔn)治具與軌道面比對(duì)的方式來(lái)檢查自己的作品，檢驗(yàn)的人只要告訴刮研師傅何時(shí)可以停止作業(yè)夠了，不必為刮研過(guò)程費(fèi)心。（刮研師傅可以對(duì)自己的工作質(zhì)量負(fù)責(zé)）

過(guò)去我們都有套標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定每平方英寸該有幾個(gè)高點(diǎn)，以及總面積該有多少百分比的接觸率；但我們發(fā)現(xiàn)檢查接觸面積幾乎是件不可能的事，而且現(xiàn)在都由刮研師傅來(lái)決定每平方英寸應(yīng)有的點(diǎn)數(shù)?？傊?，刮研師傅般都會(huì)努力達(dá)到每平方英寸20~30個(gè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在的刮研過(guò)程中，些整平的作業(yè)都使用電動(dòng)刮研機(jī)，它們也是種手工刮研，但可以排除些吃力的工作，讓刮研作業(yè)比較不會(huì)那么累。當(dāng)你在進(jìn)行精細(xì)的組配作業(yè)時(shí)，手動(dòng)刮研產(chǎn)生的感覺(jué)仍然是無(wú)以取代的。