第一百五十三章 機械工業的奠基——平麵基準(一)
作者:小山之土      更新:2021-04-25 15:21      字數:6301
  “你們造的這設備間隙有點大了吧!”林漢隆手裏把兩片剛剛磨好的透鏡放到袁好問的辦公桌上,“你自己看看用你們的設備磨出來的鏡片。”說著,林漢隆把雙手往胸前一抱,玩味地看著麵前的機械口元老袁好問。袁好問隨手打開工作燈,抽了一張白紙鋪在工作台上,慢慢拿一片透鏡放在紙上,又把另一片透鏡疊放上去,於是便看到了彩色的條紋——這邊是由於等厚幹涉效應產生的牛頓環——當然,這是原時空的叫法,在這裏,它們叫林漢隆環。不過此時的林漢隆環卻實在不像是圓環的樣子——有的是橢圓形,有的是鴨蛋形,有的地方許多條紋擠在一起,反正不能稱之為圓環。

  “漢隆,看這條紋密度和範圍,這球麵的球半徑應該接近百米了吧,“袁好問又不慌不忙地說”這已經是鏡片研磨機能加工的極限了,您磨這樣的鏡片要用到哪兒去呢?“林漢隆心裏一驚,本來他磨製這兩片鏡片就是為了考驗新接收的鏡片研磨機的精度,並沒有想什麽實際用途,沒想到這機械口的袁好問居然看穿了,便說:“我也就是為了檢測精度,還沒想實際用途呢。不過,曆史上在消色差技術成熟之前,曾出現過幾十米焦距的透鏡……”“那也不用近百米的球半徑吧!”沒等林漢隆說完,袁好問便打斷了他,“不過我們機械口還真需要這樣的大半徑弧麵設備,要不是看你天天為了海軍陸軍的測距儀望遠鏡炮隊鏡忙不過來,早就向執委會打報告啦,”袁好問說著站起來搭上了林漢隆的肩膀,“舊時空鉗工的框式水平儀,分度值是0.02mm/1m,當時機械口沒個正經鉗工,這種設備隻帶了十幾套,現在哪個單位用不到?我這兒也隻有倆,平時隻敢用一個,都不敢讓歸化民碰。”林漢隆說著摸了鑰匙打開大理石平板旁邊的櫃子,取出了一個大木盒,上麵赫然寫著“框式水平儀”,和一行小字“上海量具刃具廠”。袁好問打開盒子,從中取出一個30公分見方的金屬框,立在一邊的大理石平板上,說:”這就是了。“

  林漢隆仔細端詳起來,隻見這金屬方框約5厘米寬,四麵平直,有特殊的花紋,底部和左側的平麵上有約三厘米寬的V形槽,想必是為了方便測量圓柱體;框體底部內側鑲有一大一小兩個水準器,內有氣泡;大水準器與框體平行,小水準管與框體垂直;一側還有上海量具刃具廠的徽記和20um/m的字樣。此時,大水準器中的氣泡正穩穩地停在中央。“主水準器上的刻度間隔約兩毫米,對應的弧度半徑可就是一百米了。“袁好問見林漢隆看得仔細,在他身後慢慢說道。”怪不得你當時立馬就同意把鏡片研磨機的極限設置成100米“林漢隆恍然大悟:”沒想到咱倆一個光學口、一個機械口,怎麽就想到一塊去了呢?就算為了你們機械口自己,你也要想辦法提高鏡片研磨機的精度!“說著笑了起來。

  ”你還說呢,這可是個大工程!“袁好問不知從哪兒拿了兩瓶格瓦斯,遞給林漢隆一瓶之後,自己灌喝了一口,慢慢說道:“我猜得到這些光學設備會出問題。因為精度是很昂貴的。”袁好問慢慢開始打開了話匣子:“大家都知道,標準化的核心是精度的控製與管理,而精度靠什麽來實現?”“靠檢測!”林漢隆剛喝了一口格瓦斯,加上之前談的開心,於是果斷地插話了。“對,靠檢測,或者說,靠測量來保證。”袁好問頓了頓,“測量要依靠什麽?”“量具!”林漢隆果斷地說道。“對,問題就出在量具上!”袁好問把格瓦斯往辦公桌上一墩,開始長篇大論:

  “零件的精度靠工具加工和量具測量來保證,量具的精度由誰來保證呢?那就是計量工作。比如說,舊時空的工廠裏,每個遊標卡尺都是半年由計量局檢定一次的,精度不達標就要修理或報廢,當讓後來就是買新的,不光是遊標卡尺,天平、砝碼、溫度計、電壓表、秒表哪個不是量具?我們現在D日以後這麽久了都一直沒顧得上這個,加上這樣超負荷使用,估計得有一半的量具需要修理甚至報廢。也正因如此,設計精度無法保證,才讓你們那批設備出了問題。”袁好問喝了口格瓦斯,繼續道:

  “舊時空的計量學共分成十類,我覺得機械工業依賴其中的‘幾何量計量’和‘力學計量’兩類。其中幾何量計量嚴重依賴你們的光學設備。比如邁克爾遜幹涉儀,畢竟光學測量方法精度高嘛!”

  林漢隆這才明白為何袁好問對自己如此熱情。便接著話題說:“邁克爾遜幹涉儀不太難做,隻不過我對你說的‘計量’一竅不通,怕做出來你們不好用呀。”袁好問見林漢隆已然上鉤,大喜:“這不妨事,機械加工我負責,我還有舊時空的計量用幹涉儀資料,這可是全新的領域,咱倆一起給他搞起來!”兩人於是詳細討論了從哪幾樣儀器開始,有何難點,甚至如何向執委會要錢要人要物資等等不提。

  送走林漢隆已經是兩三個小時之後。等待歸化民工人吃過午飯之後,袁好問指揮每個鉗工學員從庫房領來三塊一尺見方、三厘米厚的鑄鐵平板——雖然叫平板,可這鐵板隻有一麵是平的,另一麵是四個支腳和米字型的加強筋,顯然是舊時空常見的小型鑄鐵平板的再現。說起這些平板,他們曆史可就悠久了。

  早在南華第一個鑄造車間還在籌建的時候,袁好問便找到王博,要求每次將爐內剩餘的鑄鐵統統鑄成這樣的小型平板,展無涯自然知道這些平板的用處,也就下了行政命令,號稱“百忙之中的一步閑棋”。後來鑄炮時也如法炮製。得益於臨高工業的粗放,歸化民總是害怕鑄鐵備料不足,於是王博各種尺寸的平板積累了上萬個。等到這些平板堆滿了鑄造廠戶外的空地的時候,王博又在袁好問的鼓動下將平板改成了方箱和平尺。後來每次炮管進行人工熱時效處理的時候,這些平板也順便起到了減少熱衝擊的作用——也就是填滿爐膛,蓋住炮管。

  庫房中的平板不同於露天放置的,他們在機床培訓學徒的時候作為加工件被刨光或者銑平,然後便轉到機械總廠庫房準備做鉗工培訓用。

  這批鉗工是南華的第二批鉗工:第一批鉗工其實都是機械加工首長們親自挑選親自帶的學徒,往往是在跟隨首長工作過程中邊幹邊學,以機修、裝配為主。由於有的機械口元老本身鉗工實踐經驗就不豐富,部分元老甚至回憶起大學金工實習的時候被小手錘支配的恐懼,因此這第一批鉗工自然也就良莠不齊。於是便有了袁好問元老親自培訓的第二批鉗工。

  眼見學員們都領來了三塊平板,袁好問讓班組長拿來了這批平板的記錄,朗聲說到:“這批平板於兩年前鑄造完成,鑄造完成後隨機進行了人工熱時效處理,之後放置又一年零六個月後進行了機加工,現在是機加工後第七個月。”袁好問掃視了一下工人們,頓了下問道“工序之間有如此長的間隔對平板的加工有利還是有害?”

  片刻的沉默後,學府技工班來的小劉小聲地答道“有利,好像是自然時效。”袁好問滿意地點點頭,“沒錯,確實是自然時效處理。時效處理有何作用?”這次是徹底的沉默,小劉也搖了搖頭。“時效處理可以緩解工件的內應力,提高尺寸精度的穩定性。就如同農村使用土坯建房需要先曬幹一樣,鑄造工件尤其需要時效處理消除可能的變形。”袁好問看了看似懂非懂的規劃民們,心想:隻能從實踐帶動你們的認識了。

  “大家看這些平板平不平呀?”袁好問笑著轉移了話題。“很平”眾人們異口同聲地回答。“跟車間的大理石平台比如何?”“除了有刀紋之外,一樣平。”這次隻有芳草地來的小劉答道。袁好問笑了笑,對大家說“平不平,我們光用眼睛看、用手摸是不能完全看出來的,要通過某種方法來檢測!”袁好問頓了頓,“這種檢測的方法就是顯點!”

  說著,袁好問走到了工作台前,指著工作台上的一個紅色的小桶說:“這桶裏像紅顏料的東西叫紅丹顯示劑,是用來檢查零件貼合情況的工具。”一邊說,一邊用小桶上的抹布在平板上均勻地塗抹了薄薄地一層紅丹,又拿起另一塊平板說:“如果這兩塊平板非常平,我們把另一塊平板貼合上去,會怎麽樣?”一邊說著,一邊把另一塊平板翻了個麵貼到剛塗了紅丹的平板上去,還用手來回研磨了幾下。“兩塊平板都會變紅。”幾位歸化民頗有信心地說。“對,如果很平的話,兩塊平板應該都會變紅,而且是均勻地變紅。如果紅的不均勻,便是平板不平。”袁好問眉飛色舞地說,“那我們現在來看看這些平板到底平不平。”說著將平板揭開給大家看。

  隻見上方的平板上,隻有一些條帶狀的邊邊角角沾上了些許紅色,而在板子的中央隻有一片空白;下方的平板上大部分地方顏色如初,而在對應的邊邊角角上的紅色稍微變淺,顯露出一點淺色的劃痕。“大家看,那些所謂的平板並不是那樣的平。”袁好問略帶得意地說道,“機械加工的機床會由於磨損等等諸多原因產生誤,加工後的零件也會由於應力的釋放而產生些許變形,這些都構成了平板不平的原因。下麵我就來教大家怎樣獲得非常平整的平板。”說著,袁好問從拿出了三塊早已準備好的小平板零件,又拿出一把挺刮刀傳遞給大家看,說道:“將平板整平的辦法,就是用刮刀將平板上凸起的部分刮去,就可以得到平整的平麵了。”說著,他拿起粉筆,在三塊平板側麵分別標上了1、2、3三個數字,然後按照剛才的樣子將1、2兩塊小平板,塗色,顯點。“大家看,現在兩塊平板上的高的地方就都顯示出來了。我們現在將兩塊板上的高的地方分別刮去,然後再進行一次顯點。”然後他將,2號平板夾在台虎鉗上,開始用刮刀將每個紅色的區域刮去,“大家注意我腰部的用力要領,剛開始刮的時候可以多用一些力,刮掉的部分多一些,刮刀與平麵約成25到30度角。”一邊說著便把2號平板上的紅色部分全部刮去了,又開始刮削一號平板:“1號平板原本塗了紅單,高的地方與2號平板相接觸,顏色變得比較淺,所以這塊平板我們要刮去顏色亮地方。”袁好問,此時讓另外幾位學員來嚐試了一下刮削,並指導了他們的動作要領。“現在再做一次顯色,要注意對比這一次與上一次的差別。”說著,說著,袁好問讓小劉對兩塊平板進行了一次顯色,“大家看,這一次兩塊平板的接觸得是不是比剛才要更多?”袁好問顯出了一點歡喜的神色,“這個刮削顯色的步驟叫對刮,能讓工件表麵接觸的更好。”說完,袁好問讓幾位學員分別操作,將一號板,2號板對刮了三次,自己在一邊指導糾正。“大家現在再看,兩塊平板的接觸狀況已經比較好了,”隻見兩塊平板紅色底色上星羅棋布地分布著一些亮點,“注意研磨時候的聲音也變得更低沉了,顯色的時候的阻力也變得更大了。現在我們要以1號平板為基準刮削3號平板,誰想來操作一下?”話剛說完,有好幾個學員已經舉起了手,袁好問挑了幾個沒有操作過的學員,讓他們來操作,“注意,用1號平板為基準刮削3號平板,意思就是隻刮削3號平板而不刮1號平板!”不一會兒工夫,3號平板上也顯示出來星羅棋布的亮點。“現在一號平板分別於2號平板和3號平板相貼合,也就意味著2號平板、3號平板都能與1號配合,”然後問頓了頓留出一點思考的時間,“現在用2號3號平板對刮,就可以大大減小兩塊平板的平麵度誤差。”說完便開始讓學員動手操作。不一會兒對刮完成,袁好問繼續問大家:“現在應該怎樣操作?”芳草地的小劉眼神忽然閃過一股亮光,“2號平板與3號平板分別複製了一號平板的起伏情況,通過2號與3號平板對刮而減少了這一起伏,現在應該做的應該是其中某一塊平板為基準來刮一號平板,等到刮削完成再用另一塊平板與1號塊平板對刮來平差。”“沒錯,你說的很對!”然後問,興高采烈的說:“現在你再重複一遍給大家聽,讓大家想一想其中的道理。”

  “不斷循環上麵的過程,就是製造原始平板的‘三刮法‘,這種方法的基本原則,是通過刮削製備兩塊起伏情況相似的平板,再通過對刮兩塊起伏情況相似的平板來達到平差的目的。現在大家互相討論三分鍾,然後有問題向我提問。”說完,大家鬧哄哄討論起來,“這平板還有這麽多講究?”“難道首長們的機器都是這樣刮出來的?”“刮到什麽時候才是個頭呀?”“刮到兩塊板都一樣紅為止唄。”……答疑很快,袁好問發給每個人一塊中間有25mm×25mm小洞的鐵皮,告訴大家,什麽時候三塊板隨意對研之後,格子眼裏都有25個以上接觸點,這原始平板就算造成了。最後,袁好問從屋裏拿出來一大張刮削注意事項,讓他們一起讀了兩遍,叮囑他們有問題就交流,沒有結果隨時找他之後,就要求他們各自獨立刮削自己的三塊平板去了。

  在車間裏嘶嘶的刮削聲中,袁好問回到了辦公室,從文件櫃裏拿出《管控物資分類目錄》,翻到最後的拚音索引看了一會兒,又拿出了一份《一級管控物資申請表》,龍飛鳳舞地填了起來。填好申請表,袁好問從保險櫃中拿出《中級鉗工》這本書翻看了起來,首先,然後問再次研讀了一遍大型平板的刮削這一節,於是又填了幾張申請表;袁好問對著書頁發起了呆:

  舊時空的工量夾具甚至成套設備雖然帶來了很多很多,但都要麵對消耗和折舊的問題,因此,長期來看,所有的設備都要實現自力更生,否則的話,南華的工業技術水平會隨著高精設備的老化和消耗而逐漸停滯、甚至下降。但是設備帶的再多也沒法帶得齊全:畢竟舊時空的通用機床有十幾種,專用機床有上百種,某些大型機床安排的重要就有幾十噸,甚至上百噸。所以來的時候隻帶了,隻帶了通用機床、最高精度的磨床和數控機床;那些上百噸的根本帶不了,隻有安裝和技術資料,而其他各種機床都要立足於自行生產。現在雖然土法上馬搞出了一些土刨床,但精度實在慘不忍睹。這也是袁好問親自培訓這批鉗工的原因之一。

  工具和量具雖然帶了足夠多的備貨,光是鉗工用的手鋸條幹脆就帶了五百公斤、機加工用的硬質合金刀頭更是論噸地帶,遊標卡尺帶了幾千個,,各種能買到最高精度的計量設備也各有五六台,但這些都隻能應一時之需,長期來看都要逐漸地實現自產。最理想的方式就是使用這些工具量具自產設備,努力在相關的設備完全喪失精度和功能的時候,自產設備達到報廢物資的精度和技術水平。比如說臨高的鋼鐵廠已經能用坩堝冶煉碳素工具鋼了,已經有T10、T12兩種,那麽第一批臨高自產的銼刀和鋼鋸條會很快生產出來的。到時候讓歸化民裝配的時候再也不用擔心銼刀不夠用了。

  於是袁好問又從《大型平板工藝單》上劃去了幾項高精度光學檢測設備,這自然也導致了刮削工作量的增加,不過,鍛煉隊伍嘛。“看來晚上還得給林漢隆修機器去。”袁好問苦笑一聲,繼續修訂工藝。

  兩小時之後,袁好問最後看了一遍《大型平板工藝單》,於是又把《中級鉗工》裏麵平板刮削的章節複習一下,著重關注平板刮削中容易出現的問題和應對措施,然後便走到車間裏查看工人的工作情況。

  “循環幾遍啦?”袁好問看著滿頭大汗的工人問道,“……應該有三遍了吧。”工人的語氣有點閃爍。“所以人注意!”袁好問拍了拍手,朗聲說道:“大家一定記得把每個步驟記下來,寫在紙上,用拚音寫也可以!隻有寫下來才可以方便以後的加工步驟……”叮囑完,袁好問開始逐一檢查每個人的平板:“兩次刮削的方向不能相同,要有60度以上夾角!”、“顯點的時候最多錯開工件的五分之一,否則會有假點,你看你這塊板邊上就是假接觸點……”

  看完一圈,袁好問心裏有了數,覺得這批平板明天下班的時候就能加工好了,到時候檢驗一下質量,能達到000級的就讓他們跟著自己以後加工量具,達到00級的去幹機床廠,0級就去一般機械廠好了,其他的嘛,一律用鐵板喂到能批量出0級平板,反正臨高的平板毛坯有上萬個……一邊想著,一邊回辦公室簽了出庫單,拿著叫庫管員去準備橋形平尺坯件去了。

  所謂平尺其實就是有長而窄的平麵的量具,並不是量長度的尺子。平尺分兩種,分別是平行平尺和橋型平尺;平行平尺,請示公司鋼軌,兩個工作麵嚴格平行;而橋型平尺就像一座弓形的拱橋,是為了防止工作麵變形而做的拱形。平尺常被用做直線基準檢測和校正機床導軌,其重要性可以說是不言而喻的。通過原始平板讓這批鉗工學徒掌握了刮削的方法,做出了平麵基準;下一步自然是讓他們刮削平尺,做出較長的直線基準;有了這樣的基準就可以在不動用管控物資的情況下製作大型原始平麵了。