林凡蹲在一根钢锭前,手指抚过冷硬的表面。钢是好钢,但要把它们变成精密的零件,光靠铁锤和锉刀可不够。过去几个月,迫击炮弹的尾翼冲模、弹簧的绕制工具,还有那些需要精确钻孔的零件,每一件都耗费了学徒们大量的时间和体力,精度却始终提不上去。
“师傅,您要的东西准备好了。”小石头抱着一堆东西走进作坊,放在工作台上。
一本翻开的英文机械手册,几张手绘的图纸,还有几根新钢锭,几块铸铁,几段硬木,一些缴获的齿轮和螺丝。
林凡点点头,目光落在图纸上。那是他花了三个晚上画的简易车床设计图——基于手摇原理,但核心部件要用钢。
“车床的关键是床身、主轴、刀架和尾座。”他拿起一根碳条,在木板上画示意图,“床身要稳,不能有丝毫晃动,所以咱们用铸铁做底座。主轴要转得稳、转得准,这得用咱们的新钢。”
他走到那堆材料前,挑出一根直径约三寸的钢锭:“就这根,先把它锻打成主轴毛坯。”
锻造车间里炉火通明。几个学徒轮流抢锤,林凡亲自掌钳。烧红的钢锭在砧板上反复锻打,火星四溅。他们要做的是一根长两尺、直径一寸半的主轴,两端要预留出装卡盘和尾座的接口。
锻打只是第一步。
锻好的毛坯冷却后,林凡把它固定在临时搭的架子上,开始手工锉削。这是最耗时的工序——要把不规则的锻件锉成尽可能圆的轴。
“锉的时候要转着锉,随时用卡尺量。”林凡示范着,手里的半圆锉在钢轴上往复运动,铁屑簌簌落下。他每锉几下就停下来,用木工卡尺测量各个位置的直径。
“师傅,为什么不直接锻成圆的?”一个年轻学徒问。
“锻打做不到那么精确。”林凡说,“轴圆不圆,直接关系到车床的精度。轴要是偏一丝,车出来的零件就能偏一分。”
他拿起那本英文手册,翻到关于机床精度的一页:“书上说,精密车床的主轴径向跳动不能超过千分之五英寸。咱们条件有限,但至少要做到肉眼看不出来的偏摆。”
千分之五英寸是多少?学徒们没有概念。但林凡有——那是大约0.12毫米,差不多三根头发丝的厚度。
要做到这个精度,在没有任何机械加工设备的条件下,几乎是不可能完成的任务。但林凡有他的办法。
他设计了一个简易的“检测架”:两根硬木做的V形支撑块,固定在平整的石板上。把主轴毛坯架在V形槽里,用手轻轻转动。如果有偏摆,轴与V形槽的接触点就会不均匀,甚至能看到微小的上下起伏。
“这里高了。”林凡用手指摸着转动中的轴,对学徒说,“再锉这一面,但只锉凸起的那一小块。”
这是纯粹的“凭手感”的精加工。锉几下,转一转,摸一摸,再锉。有时候一上午只能修掉薄薄的一层。
但效果在慢慢显现。
三天后,当林凡再次把主轴架到检测架上转动时,轴身平稳地旋转,几乎看不到上下跳动。他拿来最精密的测量工具——一块从日军炮队镜上拆下的平板玻璃,擦得干干净净,平放在轴旁。转动主轴,透过玻璃观察轴与玻璃之间缝隙的光线变化。
“缝隙均匀。”他终于满意地点头,“偏摆应该小于半毫米了。”
这已经是用纯手工能达到的极限。
主轴做好了,接下来是轴承。
车床主轴不能直接架在硬物上转,会很快磨损。需要轴承。根据地没有滚珠轴承,林凡设计的是最简单的滑动轴承——两个铸铁的轴套,内孔镗得尽可能圆滑,加上油槽。
镗孔是另一个难题。
要在铸铁块上掏出绝对圆的孔,而且孔壁要光滑。林凡用的办法很原始:先钻一个稍小的孔,然后制作一根“铰刀”——其实就是一根硬钢棒,上面开出几道斜槽,嵌上淬过火的钢片作为刀刃。把铰刀夹在钻架上,手动旋转,一点点把孔铰大、铰圆、铰光。
这需要极大的耐心。铰几下就要退出来清理铁屑,检查孔径,调整铰刀上的刀刃。一个轴承孔做了整整一天。
“润滑也很重要。”林凡一边在轴承内壁刻出螺旋状的油槽,一边讲解,“油槽能把润滑油带到整个摩擦面。咱们没有机油,但可以用菜籽油加石墨粉代替,效果也不错。”
主轴和轴承都准备好了,开始组装床身。
铸铁底座是请村里老铸匠帮忙浇铸的,形状简单,就是个厚重的长条形平台。浇铸时林凡特意要求加厚了筋板,以增加刚性。底座上有加工好的导轨面——这又是手工刮研出来的。
“导轨要平,要直。”林凡用一块标准平板(也是手工研磨出来的铸铁板)和红丹粉检查导轨的平整度。红丹粉涂在平板上,平板在导轨上来回推几次,取下看接触痕迹。高处会被染红,低处还是铸铁本色。