簡介
話說「刮研削」
所謂「刮研削」？
就是使用鏟，刮等工具將鋳物的表面進行刮研削加工的作業。
進行刮研削加工的場所是摩擦面（檯面及柱體間等移動部位)、物與物間接觸面、檯面·平臺之類等等。通過刮研削，一次的磨去量約為1～ 3µm程度，只要掌握刮研削量就能正確製作出自由形狀。熟練者的刮研削加工，可以得到機械加工難以實現的平面度、直角度、真直度。
為什麼「刮研削」是必要的？
――簡單的解釋說，「不可能有比父母好的孩子」的道理。
例如加工機床的加工平面度為10µm，那麼它加工出的產品就不會超過10µm的精度。就是不會有比父母還要好的孩子。那麼要想有比父母還要好的孩子應該怎麼辦呢?（要想加工出5µmの平面度應該怎麼辦呢?）…這就是「靠矯正（教育）使之成為好孩子」的問題了。就是說，通過刮研削這種由人類進行的矯正手段來製造出比父母精度更高的孩子的道理。
三井精機的製作就是遵循了這樣的理念。
「刮研削」的工程
通過刮研削來加工出正確的工作面的時候，首先要有一個基準。那就是，下面闡述的通過「三面磨合」來製作的平面板，稱為「磨合治具」。
刮研削後的表面上會有微小的起伏、有高的部分也有低的部分。在加工後的面上塗上紅色，再和磨合治具相磨合。這樣，高的部分的紅色就會被颳去。對去掉紅色的部位再度進行刮研削、通過這樣反覆進行來製作出超精度平面。
怎樣製作出平面? ~所謂三面磨合~
平面的製作而言，刮研削是基本。那麼，我們來說明一下通過刮研削來製作出平面的「三面磨合」的方法。
既然稱為「三面磨合」，當然是要製作出３個面。那麼，為什麼是３個面呢？
例如図１的那樣通過刮研削製作出３個平面。
然後象図２的那樣將３張治具板按不同的組合磨合在一起。這裡我們使用先前闡述的「磨合」的方法。１和２、２和３，的面可以很好的密合在一起。但是，象這個例子的情況下只是偶然２個組合能夠很好的配合在一起，僅僅依靠２個面的配合來進行確認也不可以斷言是平面。那是因為１和３不能很好的密合的緣故。
象圖３的那樣３個平面，不管是圖４的哪種組合都能保證面與面的密合。就是說，３個面如何組合都能密合的條件證明了他們只能是平面。三面密合，就是通過３張治具板各自磨合製作出平面的作業。
「刮研削」的目的
三井精機對機床的各個部位進行刮研削加工。除了是為了高精度加工之外，根據部位不同加工的目的也不盡相同。
【物與物相接觸的部位】
床身和柱體之間、主軸頭部和主軸之間、滾珠絲桿裝接物和裝接面之間等等、要對物與物相接觸的重要部位進行刮研削加工。
簡單說，就是「消除緊張力」。
例如，象圖１的那樣不平的物體之間，依靠螺絲等雖可以強制性的將面與面結合在一起。但是，物體總是要有恢復原來狀態的趨勢的力在發生作用，這就是「緊張力」。長時間的緊張力就會造成精度惡化。
[圖１]
[圖２]
象圖２的那樣，對配合面進行刮研削加工使之成為平面，面與面接觸時就會無緊張力長期安定地配合在一起。
而且，在裝接面上施加一定的傾向，也是刮研削的重要目的。
這裡以立式加工中心的柱體裝接為例來說明。圖３中把柱體的裝接面加工成水平面時。這樣柱體裝接後，柱體的前端會受重力的影響而前傾。
如果象圖４的那樣預先在裝接面上按照前傾量刮研削加工成斜面。這樣裝接後就會成為平面，不會發生傾斜。
【摩擦部位】
檯面、柱體、主軸頭部等等移動摩擦面的精度(包括真直度和直角度等)是機床精度的重要要素。摩擦面之所以重要，是因為物體會在摩擦面上移動。不僅要求能夠直線移動，還要注意移動過程中的重心變化。
象圖５那樣依靠機械加工將摩擦面加工成一直線。檯面在這上面進行移動時，行程兩端部位會下垂。中央部的精度雖好，但兩端部的精度就會下降。
象圖６那樣通過刮研削加工在摩擦面上施加一定的傾向。例如，在中央部位製造一個低的曲線（根據機床的大小和規格不同，僅有數μm）。通過這樣，在這上面工作臺面進行移動時兩端部就不會發生下垂現象。這裡在垂直面進行的說明，當然在水平面上也同樣適用。
另外、刮研削加工後的表面在摩擦時，摩擦面上微小的起伏會存油形成油封，對摩擦面的潤滑會有很好的幫助。
導軌的裝接方法的不同之處
這裡以滑動式導軌為例，來對一般方式和三井精機方式的不同之處進行說明。
如圖７所示對鋳物的表面進行硬化處理，確保硬度後對摩擦面進行磨削加工。這樣的話，精度是很一般的，而且表面硬度也不高，耐久性差。如果摩擦面發生破損是很難進行修復的。
如圖８所示為三井精機的加工方式。通過對鋳物的導軌裝接面進行刮研削，加工出真直度。然後將經過表面硬化處理並經研磨後的鋼製導軌從鋳物面的內側用螺絲加以固定。這樣處理後，不僅初期精度可以長期穩定的得到保持，而且，導軌的硬度也能得到充分保護而保持了較高的耐久性。萬一，發生導軌破損時，更換也很容易。
刮研削工程 ~反覆進行加工 - 測定, 追求精度~
以第２篇說明的摩擦面的加工為例，來說明磨削的工藝過程。
- [圖１]
- 用真直度檢測儀確認加工面的狀態。[圖１]
- [圖２]
- 根據”1”所確認的測定值，對高出的部位進行加工。[圖２]
- [圖３]
- 用真直度檢測儀再次測定加工面，確認是否如願加工出前述曲線。[圖３]
- [圖４]
- 直到加工出目的曲線為止，反覆進行刮研削測定。[圖４]
象這樣，通過反覆進行加工-測定來提高刮研削加工的精度，是既費時又費力的工程。但是，正因為如此，刮研削加工可以實現機械加工所達不到的高精度。
測定真直度 ~關於真直度檢測儀~
真直度檢測儀是可以檢測微小角度的儀器，結構如圖5所示。
[圖５]
從光源發出的光線經過對物鏡面後成為平行光，經過反射鏡後反射回來的光線在接眼鏡面上成像。如果反射鏡面的角度發生偏移，反射回來的光線就會發生偏移，根據成像得偏移量就可以計算出反射鏡面的角度。
[圖６]
角度可以讀取到1秒(=1/3,600度)以下的單位。在摩擦面上放置反射鏡面，然後以一定的間隔進行移動，依據各個點的角度就可以測定出摩擦面的真直度。[圖６]
刮研削也有等級 關於 ~“接觸點”~
[圖７]
座標鏜床滑動面的刮研削麵
面與面之間的接觸狀態，要取決於刮研削的細微程度。「接觸點」所表示的就是摩擦面配合後一英寸四方內有多少接觸部分。「一英寸四方10個接觸點」，「一英寸四方20個接觸點」等等。當然、接觸點越多就說明面與面的接觸狀態越好，精度也越高,壽命越長。
高度融合了技能 · 經驗的嫻熟技巧
[圖８]
經常使用的「刮研削」工具。柄部被磨得凹了下去。
要成為一名好的刮研削工匠是需要常年累月的積累的。對嫻熟的工匠來說，怎樣刮研削才能做到1μm的研削量是完全憑藉感覺的。
要實現像這樣精細的作業，控制溫度變化是關鍵。在1℃の溫度変化範圍內每1m長的鐵的伸縮量約為0.01mm，微小溫度差就會給精度帶來很大影響。例如，昨天加工合格的工件，今天重新測定一下就會發現精度不合格…等等，如果發生這樣的情況，那麼無論怎樣機械加工也不會完成。三井精機一直所追求的在恆定溫度環境化進行製造加工，就是出於這個道理。
對刮研削工人來說他所加工的研削麵會有微妙的不同，甚至於只需看一下研削麵，就可以知道是誰的加工作品了。
而且，「刮研削」工具的刃部使用後會發生磨損。要保持刃部的鋒利就需要對它進行研磨，這一般都是由刮研削工人自行來做。每個人的研磨方法也是千差萬別的。每個人都會按照自己認為最簡單的方式來進行研磨。所以要想研磨好刮研削工具是要靠常年累月的積累的。
往期爆文
鏡面滾壓技術對滾壓前工件的技術要求
立加工中心+臥式加工中心 一種新穎機床誕生了
數控機床導軌是機床的根本，硬軌的精度保證工藝——注膠工藝
橋式（也稱天車式）龍門5軸機床DIY
龍門加工中心加工鏡面（Ra<0.8）孔的操作應用
機械公社——為機械而生
閱讀更多 機械公社為機械而生 的文章
