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?)”
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他方法,也或许就是从一个已经做得很好的平整表面复制而来。
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。
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)。
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寸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。