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为什么精密机床都要手工铲花铲花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，铲花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。铲花的轨道比较不会磨耗，这要归功于优良的润滑效果。铲花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，看到技师们用手工在做铲花的时候，你会禁不住地纳闷道： "他们真的能靠着铲花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，但为什么还要去铲花？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铲花。铲花并不是"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。铲花虽然辛苦费力，但它却是一项技艺（艺术层级的技术）；要训练出一个铲花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"为何要铲花这方面的资料更少。这也许就是铲花被视为一门艺术的原因吧。从何处开始？　如果一位制造者决定用磨床来研磨而不用铲花，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，除了会使用铲花取代（抹磨Lapping）之外，也会遵循一个明确的配对顺序，铲花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，铲花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。要铲花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，然后在铲花之前送回来做清修表面的研磨。虽然铲花要耗费许多时间和高劳力成本，但铲花可以取代需要高设备成本的制程，若不想用铲花作业来替代，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。这就是铲花的许多优点之一，铲花既没有夹持作用力，它所产生的热也几乎等于零。铸铁是用三个点来支撑，以确保它不会因本身的重量而变形。工具机的铲花轨道磨损时，它还可以透过再铲花重新修正，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铲花时，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铲花的工作。在某些情况下，可以使用手动铲花和电动铲花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铲平，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），你能想象只用一个铲花机，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？这当然不是铲花的最初目的，也不应该做为矫正大型对位误差的方法，但是，一个技术纯熟的铲花师傅，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。润滑的改善　实务经验证明铲花轨道可以透过较佳质量的润滑而减少磨擦，但大家对其原因为何却莫衷一是。最普遍的意见是，铲花低点（或更明确的说法，削出来的凹坑，为润滑而多做的油袋）提供了许多微小的储油口袋，这些油会被周遭许多微小的高点刮出来。另一种逻辑化的说法是，它让我们能持续地保持一层油膜，让移动件浮在油膜上，这是所有润滑的目标。这种情况之所以发生的主要理由是，这些不规则的油袋形成了许多留油的空间，让油不容易跑掉。润滑的理想情况是在两个完美的平滑表面间维持一层油膜，但这时你又得处理防止油流出的问题，或者需要尽快地加以补充。（轨道面上不管有没有铲花，通常都会为了帮助油的分布而制作油沟）。这样的说法会让人质疑接触面积的效果问题。铲花减少了接触面积，但却会形成均匀的分布，而分布才是重点。两个匹配表面越平整，接触面的分布就越平均。但机械学中有一个“摩擦力与面积无关”的原理，这句话的意思是，无论接触的面积是10或100平方英吋，都需要相同的作用力才能移动工作台。（摩耗则又是另外一回事，相同载重下的面积越小，摩耗的速度就越快。) 我要说的重点是，我们所追求的是更优良的润滑效果，而不是更多或更少的接触面积。如果润滑效果完美无瑕的话，轨道面就永远不会磨损。如果一个工作台随着磨损而有移动困难的情形，这可能是与润滑有关，而无关乎接触的面积。铲花是怎么做的？　此一节的目的并不在于教导铲花的艺术，而是要让各位对铲花的过程有一个概念。虽然实际的操作比较困难，但操作背后的观念却是相当容易。在找出必须刮除的高点之前，先把显色剂涂在标准治具上（平板或要铲V型轨时的直规治具），再把涂有显色剂的标准治具在要铲的轨道面上摩擦，显色剂就会转移到轨道面的高点上，接着再用一个特别的铲花工具把显色的高点铲除。这样的动作要一直重复，直到轨道面上呈现出均匀一致的转移为止。一个铲花师傅当然要懂得各种技术。我在这里先谈其中的两种。第一个，我们在做显色的动作之前，通常会用一把钝锉刀轻轻地在工件表面磨擦，来去除毛边。第二个，要用刷子或手擦拭表面，绝对不要用破布擦拭。如果使用布来擦拭，布留下的细麻线，就会在下一次做高点显色时造成误导性的标示。铲花师傅自己会用标准治具与轨道面比对的方式来检查自己的作品，检验的人只要告诉铲花师傅何时可以停止作业就够了，不必为铲花过程费心。（铲花师傅可以对自己的工作质量负责）过去我们都有一套标准，规定每一平方英吋该有几个高点，以及总面积该有多少百分比的接触率；但我们发现检查接触面积几乎是一件不可能的事，而且现在都由铲花师傅来决定每平方英吋应有的点数。总之，铲花师傅一般都会努力达到每平方英吋20~30个点的标准。现在的铲花过程中，一些整平的作业都使用电动铲花机，它们也是一种手工铲花，但可以排除一些吃力的工作，让铲花作业比较不会那么累。当你在进行最精细的组配作业时，手动铲花产生的感觉仍然是无以取代的。

机械零件为什么要进行热处理为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的，热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。 1.预备热处理预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。 1）退火和正火退火和正火用于经过热加工的毛坯。含碳量大于0.5%的碳钢和合金钢，为降低其硬度易于切削，常采用退火处理；含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理。退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理作准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。 2）时效处理时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。为避免过多运输工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。但精度要求较高的零件（如座标镗床的箱体等），应安排两次或数次时效处理工序。简单零件一般可不进行时效处理。除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），为消除加工中产生的内应力，稳定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理。有些轴类零件加工，在校直工序后也要安排时效处理。 3）调质调质即是在淬火后进行高温回火处理，它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形作准备，因此调质也可作为预备热处理。由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理工序。 2.最终热处理最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。 1）淬火淬火有表面淬火和整体淬火。其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。其一般工艺路线为：下料--锻造--正火（退火）--粗加工--调质--半精加工--表面淬火--精加工。 2）渗碳淬火渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，先提高零件表层的含碳量，经淬火后使表层获得高的硬度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分整体渗碳和局部渗碳。局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施（镀铜或镀防渗材料）。由于渗碳淬火变形大，且渗碳深度一般在0.5~2mm之间，所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。其工艺路线一般为：下料-锻造-正火-粗、半精加工-渗碳淬火-精加工。当局部渗碳零件的不渗碳部分采用加大余量后，切除多余的渗碳层的工艺方案时，切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后，淬火前进行。 3）渗氮处理渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄（一般不超过0.6~0.7mm），渗氮工序应尽量靠后安排，为减小渗氮时的变形，在切削后一般需进行消除应力的高温回火。