床身有多重要？為什么精密機床都要手工刮研？

刮研是一種比木雕還要難的技藝，它是精密工具機能有基本準確度的起點(diǎn)，刮研排除了我們對其他工具機的依賴(lài)，也可以消除由夾持力和熱能所造成的偏差。

刮研的軌道比較不會(huì )磨損，這要歸功于優(yōu)良的潤滑效果。刮研技術(shù)人員需要懂得許多種技術(shù)，但唯有經(jīng)驗才能讓他掌握達到那種精確整平的感覺(jué)。

當你經(jīng)過(guò)一家工具機制造廠(chǎng)，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(zhù)刮研來(lái)改善目前這些經(jīng)過(guò)機器加工的表面嗎？（人會(huì )比機器還要厲害嗎？）"

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？當然有它的理由，其中一個(gè)理由是人的因素：工具機的目的是用來(lái)制造其它的工具機，但它永遠無(wú)法復制出一個(gè)比原件還要準確的產(chǎn)品。因此，想要做出一個(gè)比原來(lái)的機器還要準確的機器，就必須要有新的一個(gè)起點(diǎn)，也就是說(shuō)，我們必須從人為的努力開(kāi)始，就這個(gè)案例來(lái)說(shuō)，人為的努力指的就是用手工來(lái)刮研。

刮研并不是"徒手"、"隨心所欲"的作業(yè)，它其實(shí)是一種復制的方法，復制出母體，這個(gè)母體是一個(gè)標準平面，也是用手工打造出來(lái)的。

刮研雖然辛苦費力，但它卻是一項技藝（藝術(shù)層級的技術(shù)）；要訓練出一個(gè)刮研師傅或許比訓練出木雕師傅更不容易，市面上探討這一個(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。這也許就是刮研被視為一門(mén)藝術(shù)的原因吧。

從何處開(kāi)始？　

如果一位制造者決定用磨床來(lái)研磨而不用刮研，他的“母機"磨床的導軌的精確度必須要高于新做的磨床。

那么，第一部機器的精確度來(lái)自哪里呢？

必然是來(lái)自一部更精確的機器，或者要依賴(lài)一個(gè)能產(chǎn)生真正平整表面的其它方法，也或許就是從一個(gè)已經(jīng)做得很好的平整表面復制而來(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(xiàn)條而不是表面，但可以引用來(lái)說(shuō)明觀(guān)念）。一個(gè)工匠可以用一個(gè)普通的圓規畫(huà)出一個(gè)圓圈；如果他用鉛筆沿著(zhù)塑料模版上的一個(gè)圓洞描繪的話(huà)，他就會(huì )把圓洞不準確的地方全部復制出來(lái)；如果他是徒手畫(huà)圓的話(huà)，圓圈的準確度就決定于他有限的技巧了。

理論上，一個(gè)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一個(gè)相當平坦面的巖石加以說(shuō)明。如果你以隨機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，你就會(huì )得到一個(gè)一凹一凸的交配對。在實(shí)務(wù)上，除了會(huì )使用刮研取代（抹磨Lapping）之外，也會(huì )遵循一個(gè)明確的配對順序，刮研師傅一般都用這個(gè)規則來(lái)做他要使用的標準治具（直規或平板）。

在使用時(shí)，刮研師傅會(huì )先把顯色劑涂在標準治具上，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)。他一直重復這個(gè)動(dòng)作，工件表面就會(huì )越來(lái)越接近標準治具，最后能復制出跟標準治具一樣的作品。

要刮研的鑄件通常都是先用銑削加工到比最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。雖然刮研要耗費許多時(shí)間和高勞力成本，但刮研可以取代需要高設備成本的制程，若不想用刮研作業(yè)來(lái)替代，工件就必須用精度很高而且很昂貴的機器來(lái)進(jìn)行最后的精修加工。

在最后階段做精修加工除了牽涉到高成本的設備以外，還有一個(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)行一些重力夾持的動(dòng)作，當加工達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)夾持力之后的準確度；加工時(shí)產(chǎn)生的熱也會(huì )造成工件的扭曲。

這就是刮研的許多優(yōu)點(diǎn)之一，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，跟把機器丟棄或者送廠(chǎng)拆卸再加工來(lái)比，這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。

當一個(gè)工具機的軌道需要再刮研時(shí)，這個(gè)工作可由工廠(chǎng)的維修人員擔任，但我們也可以在當地找人來(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)獲得最后需要的幾何精度。如果有一組工作臺和鞍座的軌道已經(jīng)刮平，而且精度已經(jīng)符合要求，卻發(fā)現工作臺對主軸的平行度不合規定（要花很多功夫去矯正），你能想象只用一個(gè)刮研機，在不喪失平整度，又能適當地糾正對位誤差的情況下，可以在正確的位置上去除正確數量的金屬，需要什么程度的技術(shù)嗎？

這當然不是刮研的最初目的，也不應該做為矯正大型對位誤差的方法，但是，一個(gè)技術(shù)純熟的刮研師傅，卻可以在令人驚訝的短時(shí)間內完成這一類(lèi)的矯正。這種方法雖然需要熟練的技術(shù)，但比起把一大堆零件都加工到非常準確，或為了防止對位誤差而去做一些可靠或可調整的設計來(lái)說(shuō)，這種方法更加經(jīng)濟實(shí)惠。

潤滑的改善　

實(shí)務(wù)經(jīng)驗證明刮研軌道可以透過(guò)較佳質(zhì)量的潤滑而減少磨擦，但大家對其原因為何卻莫衷一是。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，為潤滑而多做的油袋）提供了許多微小的儲油口袋，這些油會(huì )被周遭許多微小的高點(diǎn)刮出來(lái)。

另一種邏輯化的說(shuō)法是，它讓我們能持續地保持一層油膜，讓移動(dòng)件浮在油膜上，這是所有潤滑的目標。這種情況之所以發(fā)生的主要理由是，這些不規則的油袋形成了許多留油的空間，讓油不容易跑掉。潤滑的理想情況是在兩個(gè)平滑表面間維持一層油膜，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，接觸面的分布就越平均。但機械學(xué)中有一個(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。（磨耗則又是另外一回事，相同載重下的面積越小，磨耗的速度就越快。)

我要說(shuō)的重點(diǎn)是，我們所追求的是更優(yōu)良的潤滑效果，而不是更多或更少的接觸面積。如果潤滑效果無(wú)瑕的話(huà)，軌道面就永遠不會(huì )磨損。如果一個(gè)工作臺隨著(zhù)磨損而有移動(dòng)困難的情形，這可能是與潤滑有關(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，先把顯色劑涂在標準治具上（平板或要鏟V型軌時(shí)的直規治具），再把涂有顯色劑的標準治具在要鏟的軌道面上摩擦，顯色劑就會(huì )轉移到軌道面的高點(diǎn)上，接著(zhù)再用一個(gè)特別的刮研工具把顯色的高點(diǎn)鏟除。這樣的動(dòng)作要一直重復，直到軌道面上呈現出均勻一致的轉移為止。

一個(gè)刮研師傅當然要懂得各種技術(shù)。我在這里先談其中的兩種。

第一個(gè)，我們在做顯色的動(dòng)作之前，通常會(huì )用一把鈍銼刀輕輕地在工件表面磨擦，來(lái)去除毛邊。

第二個(gè)，要用刷子或手擦拭表面，絕對不要用破布擦拭。如果使用布來(lái)擦拭，布留下的細麻線(xiàn)，就會(huì )在下一次做高點(diǎn)顯色時(shí)造成誤導性的標示。

刮研師傅自己會(huì )用標準治具與軌道面比對的方式來(lái)檢查自己的作品，檢驗的人只要告訴刮研師傅何時(shí)可以停止作業(yè)就夠了，不必為刮研過(guò)程費心。（刮研師傅可以對自己的工作質(zhì)量負責）

過(guò)去我們都有一套標準，規定每一平方英寸該有幾個(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)現檢查接觸面積幾乎是一件不可能的事，而且現在都由刮研師傅來(lái)決定每平方英寸應有的點(diǎn)數?？傊?，刮研師傅一般都會(huì )努力達到每平方英寸20~30個(gè)點(diǎn)的標準。

現在的刮研過(guò)程中，一些整平的作業(yè)都使用電動(dòng)刮研機，它們也是一種手工刮研，但可以排除一些吃力的工作，讓刮研作業(yè)比較不會(huì )那么累。當你在進(jìn)行精細的組配作業(yè)時(shí)，手動(dòng)刮研產(chǎn)生的感覺(jué)仍然是無(wú)以取代的。

刮研的花紋

花紋的類(lèi)型有很多，在此介紹幾種比較常見(jiàn)花紋類(lèi)型，如弧形花紋、方塊花紋、波浪花紋和扇形花紋，弧形花紋中主要有月亮花紋、燕子花紋。

1. 弧形花紋及刮法

首先用刮刀刃口左側落刀，緊接著(zhù)自左向右斜向刮削（如圖1a所示），同時(shí)左手手腕要扭腕使刀刃順勢作一個(gè)自左向右的圓弧擺動(dòng)（如圖1b所示），使刃口部的刮削從左側過(guò)渡到右側，刀跡縱向長(cháng)度一般為10mm左右，整個(gè)刮削過(guò)程瞬間完成，這樣就可以刮出各種弧形花紋。也可以自右向左斜向刮削，通過(guò)左手手腕在用力下壓的同時(shí)右手扭腕使刀刃順勢作一個(gè)自右向左的圓弧擺動(dòng)，使刃口部的刮削從右側過(guò)渡到左側。

弧形花紋刮削要領(lǐng)：由于刮削條件和操作方法的不同，所刮出的弧形花紋的形狀大小和弧形夾角也有相當的變化。一是要注意選擇合適的刮刀，因為刀頭部分的寬窄、厚薄、刀刃圓弧半徑及楔角的大小對弧形花紋的形狀都有一定影響；二是在刮削時(shí)要能夠控制扭腕動(dòng)作的幅度和推刮行程的長(cháng)短；三是要利用刀頭部分的彈性作用，一般而言，扭腕動(dòng)作的幅度越大、推刮行程越短，所刮出的弧形花紋的夾角就越小、形狀也越小，如圖1c所示。

（1）月亮花紋及刮法  月亮花紋如圖2所示。

刮花前要在工件表面用鉛筆劃出一定間距的方格。

刮花時(shí)采用圓弧刃精刮刀，刀身平面中心線(xiàn)與工件表面縱向中心線(xiàn)成45°角，從工件的前面向后面進(jìn)行刮削。

（2）燕子花紋及刮法   燕子花紋如圖3a所示。刮花前要在工件表面用鉛筆劃出一定間距的方格。刮花時(shí)采用圓弧刃精刮刀，刀身平面中心線(xiàn)與工件表面縱向中心線(xiàn)成45°角，從工件的前面向后面進(jìn)行刮削。常見(jiàn)的刮法是：

首先第一刀刮出一個(gè)弧形花紋，然后在第一個(gè)弧形花紋稍下的地方刮出第二個(gè)弧形花紋，這樣就可刮出一個(gè)近似燕子的花紋，如圖3 b所示。

2. 方塊花紋及刮法

方塊花紋如圖4所示。刮花前要在工件表面用鉛筆劃出一定間距的方格。刮花時(shí)，刀身平面中心線(xiàn)與工件表面縱向中心線(xiàn)成45°角，從工件的前面向后面進(jìn)行刮削?；竟畏ㄊ牵翰捎弥本€(xiàn)刃（或大半徑圓弧刃）窄刮刀進(jìn)行短程推刮，刮出第一個(gè)方塊后，應間隔一個(gè)方塊距離即空出一格再刮出第二個(gè)方塊。

3. 波浪花紋及刮法

波浪花紋如圖5a所示。刮花前要在工件表面用鉛筆劃出一定間距的方格。刮花時(shí)，刀身平面中心線(xiàn)要平行于工件表面縱向中心線(xiàn)，從工件的后面向前面進(jìn)行刮削?；竟畏ㄊ牵翰捎没砜诠蔚哆M(jìn)行刮削，選擇好落刀位置（一般選擇交點(diǎn)處），落刀后即向左側斜向移動(dòng)推刮，當達到一定長(cháng)度時(shí)（一般選擇交點(diǎn)處）緊接著(zhù)向右側斜向移動(dòng)推刮至一定位置后起刀，如圖5b所示。

4.扇形花紋及刮法

扇形花紋如圖6a所示。刮花前要在工件表面用鉛筆劃出一定間距的方格和角度線(xiàn)。刮削扇形花紋要采用鉤頭刮刀（如圖6b所示），要將刀刃右端磨鋒利，左端稍鈍一點(diǎn)，刃線(xiàn)要平直?；竟畏ㄊ牵?/span>

選擇好落刀位置（一般選擇交點(diǎn)處），左手握在距刀頭50mm處，用力偏左下壓，以刀刃左端為圓心，右手作順時(shí)針?lè )较蛐D，旋轉角度一般有90°和135°兩種。正確的扇形花紋如圖6c所示，由于用力不當，容易造成兩端同時(shí)刮削，形成如圖6d所示的花紋，這樣所刮出的花紋痕跡會(huì )過(guò)淺，屬于不正確的花紋。