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刮研要从何处开始?具体又该怎么做呢?

2020-10-09 15:02
夹具侠
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刮研是一种比木雕还要难的技艺,它是精密工具机能有基本准确度的起点,刮研排除了我们对其他工具机的依赖,也可以消除由夹持力和热能所造成的偏差。

刮研的轨道比较不会磨损,这要归功于优良的润滑效果。刮研技术人员需要懂得许多种技术,但唯有经验才能让他掌握达到那种精确整平的感觉。

当你经过一家工具机制造厂,看到技师们用手工刮研的时候,你会禁不住地纳闷道:"他们真的能靠着刮研来改善目前这些经过机器加工的表面吗?(人会比机器还要厉害吗?)"

如果你指的纯粹是它的外表,那么我们的答案是"不能",我们不会做得更漂亮,但为什么还要去刮研?当然有它的理由,其中一个理由是人的因素:工具机的目的是用来制造其它的工具机,但它永远无法复制出一个比原件还要准确的产品。因此,想要做出一个比原来的机器还要准确的机器,就必须要有新的一个起点,也就是说,我们必须从人为的努力开始,就这个案例来说,人为的努力指的就是用手工来刮研。

刮研并不是"徒手"、"随心所欲"的作业,它其实是一种复制的方法,几近完美地复制出母体,这个母体是一个标准平面,也是用手工打造出来的。

刮研虽然辛苦费力,但它却是一项技艺(艺术层级的技术);要训练出一个刮研师傅或许比训练出木雕师傅更不容易,市面上探讨这一个主题的书籍并不多见,特别是讨论"为何要刮研”这方面的资料更少。这也许就是刮研被视为一门艺术的原因吧。

一、从何处开始?

如果一位制造者决定用磨床来研磨而不用刮研,他的“母机”磨床的导轨的精确度必须要高于新做的磨床。

那么,第一部机器的精确度来自哪里呢?

必然是来自一部更精确的机器,或者要依赖一个能产生真正平整表面的其它方法,也或许就是从一个已经做得很好的平整表面复制而来。

我们可以用三种画圆圈的方法来说明表面的产生过程(虽然圆圈是线条而不是表面,但可以引用来说明观念)。一个工匠可以用一个普通的圆规画出一个完美的圆圈;如果他用铅笔沿着塑料模版上的一个圆洞描绘的话,他就会把圆洞不准确的地方全部复制出来;如果他是徒手画圆的话,圆圈的准确度就决定于他有限的技巧了。

理论上,一个完美平整的表面可以由三个表面的交替磨擦(抹磨Lapping)而产生。为了简单起见,我们姑且用三块各有一个相当平坦面的岩石加以说明。如果你以随机的顺序交替磨擦这三个平面,你会把这三个平面磨得越来越平整。如果你只用两块岩石磨擦,你就会得到一个一凹一凸的交配对。在实务上,除了会使用刮研取代(抹磨Lapping)之外,也会遵循一个明确的配对顺序,刮研师傅一般都用这个规则来做他要使用的标准治具(直规或平板)。

在使用时,刮研师傅会先把显色剂涂在标准治具上,然后把它放在工件表面上滑动,让需要被铲掉的地方显露出来。他一直重复这个动作,工件表面就会越来越接近标准治具,最后能很完美地复制出跟标准治具一样的作品。

要刮研的铸件通常都是先用铣削加工到比最终尺寸多千分之几的范围之后,送去热处理,把残余的压力释放出来,然后在刮研之前送回来做精修表面的研磨。虽然刮研要耗费许多时间和高劳力成本,但刮研可以取代需要高设备成本的制程,若不想用刮研作业来替代,工件就必须用精度很高而且很昂贵的机器来进行最后的精修加工。

在最后阶段做精修加工除了牵涉到高成本的设备以外,还有一个因素需要考虑:零件加工时,特别是大型铸件,往往必需进行一些重力夹持的动作,当加工达到千分之几的精密度时,这种夹持的作用力往往造成工件的扭曲,以至于危及工件在松开夹持力之后的准确度;加工时产生的热也会造成工件的扭曲。

这就是刮研的许多优点之一,刮研既没有夹持作用力,它所产生的热也几乎等于零。大型工件是用三个点来支撑,以确保它不会因本身的重量而变形。

工具机的刮研轨道磨损时,它还可以透过再刮研重新修正,跟把机器丢弃或者送厂拆卸再加工来比,这是一个很大的优点。

当一个工具机的轨道需要再刮研时,这个工作可由工厂的维修人员担任,但我们也可以在当地找人来做再刮研的工作。

在某些情况下,可以使用手动刮研和电动刮研来获得最后需要的几何精度。如果有一组工作台和鞍座的轨道已经刮平,而且精度已经符合要求,却发现工作台对主轴的平行度不合规定(要花很多功夫去矫正),你能想象只用一个刮研机,在不丧失平整度,又能适当地纠正对位误差的情况下,可以在正确的位置上去除正确数量的金属,需要什么程度的技术吗?

这当然不是刮研的最初目的,也不应该做为矫正大型对位误差的方法,但是,一个技术纯熟的刮研师傅,却可以在令人惊讶的短时间内完成这一类的矫正。这种方法虽然需要熟练的技术,但比起把一大堆零件都加工到非常准确,或为了防止对位误差而去做一些可靠或可调整的设计来说,这种方法更加经济实惠。

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