第一百五十四章 平面基准（二）
下班后的车间，静谧平和。远处机器的轰鸣变得低沉，近处的虫鸣也让人心生暖意。袁好问不禁想起了童年的夏天，可惜这窗外的蟋蟀，肯定不是当年是山东乡下的那一只。就是空的，然后我也是个幸运又不幸的人：幸运在于父亲是当年分配到国企的大学生，在大下岗潮提前下海，童年是快乐而富足的；然后问至今仍然时常想起，姥姥家的书房，虽然不是家学渊源，但也有几百册藏书：袁好问向来不善交际，大多数童年的闲暇都在这个丛书中度过了。得益于姥爷是旧时空小城的计量局局长，袁好问看遍了八九十年代计量局的业务培训材料。袁好问自己也算得上是天资聪明，初中的时候便开始自学微积分，高中的时候顺手把能参加的学科竞赛参加了一遍，物理竞赛还拿到了全省的名次。本以为凭借竞赛成绩可以脱颖而出保送大学，谁想到真正的保送生在竞赛实验开始前便已经拿到实验结果了。袁好问非常生气，在招生老师的面试时愤世嫉俗地声讨了一番……最后连个降分录取都没有。即使大学学了航空，又全奖出国留学，无奈出身民航大学，后来在研究所后被三个航空强校的同事联合排挤，没几年就边缘化了，最后就一横心上了带着家人穿了过来。
袁好问扫视了一遍车间，回到办公室安慰自己：好歹这里自己是元老，想参加什么项目就参加什么项目；想想在旧时空自己在家里做实验被父母暴打；想想在大学里，昏天黑地地写项目书，为了管制试剂，半夜溜进实验室……不过想想当年玩能材被炸得残疾的网友，也就平衡了。最重要的是：只要自己想，那自己的工作就是全世界前沿工作，这其中的成就感可比旧时代要强的多。
想到这里，袁好问又回到了办公桌前，开始规划技术路线：现在已有使用三刮法获得的00级小平板，估计几天后也许可以提高到000级；一米长的平尺用类似的方法也可以达到许用精度；有了这两样，可以在不动用光学设备的基础上把一米见方的大型铸铁平板加工到00级。有了大型原始平板，其他工量具就容易制造了：以平板为基准刮研获得平面比三刮法快得多，大型平板配合百分表和表座可以十分方便地检测平行度误差，平板作为研磨工具可以研磨出高精度平面，加上研磨的切削量极小，很容易加工出极高的尺寸精度旧时代机械厂里最高精度的量具————量块就可以制成了。
量块也叫块规，说白了就是钢或者陶瓷制成的有一定长度的长方体。量块的工作面极为光滑————光滑到两块量块的工作面接触的时候可以靠分子间的范德华力贴合在一起！这使得不同长度的量块很容易组合成不同的长度，因此量块也就成了机械加工行业使用的最高精度的量具：长度小于100mm的1级量块长度不确定度低于0.04um！可以直接拿来检定千分尺、千分表、游标卡尺等机械行业常用的“高精度”量具。如果顺利加工出了量块，估计这“临高量具刃具厂”的量具部分就有着落了。顺便，游标卡尺和千分尺也就可以检定了。
说道检定，量块作为量具自然也需要检定，工作面的平面度可以由平晶使用干涉法检定，长度呢？难道只能依靠带来的高精度仪器吗？
袁好问开始根据基础的数理知识推测难度：按0.04um/100mm来计算，相对不确定度为4X10^-7水平，而钢铁的线膨胀系数为1.1x10^-5水平，也就是说，温度升高1摄氏度，长度伸长1.1x10^-5.这样看来，检定时的温度要控制到约百分之一K的精度，这在临高太难了。旧时空的高精度仪器常用的石英线膨胀系数是5.9x10-7，这样温控的要求可以降到可接受的范围。
材料选定了，测量方法呢？袁好问第一个想到的是将细微间隙转变成电容量，再通过测量电容量反求长度————这个方案的好处是精度高：旧时空计量相对精度最高的便是频率，而电容量通过一个LC电路即可转化为频率；缺点嘛————过于依赖旧时空设备：执委会批不批还不好说，即便是批了，这么个仪器也要专门设计制造，中间出啥岔子还不一定呢。
“电学不行就光学————这是常识，而且光学仪器容易测微嘛.”袁好问心想。得益于旧时空的训练，袁好问马上想出了两个基于波动光学的方案：
第一个显然的方案是使用迈克尔逊干涉仪————这神器在19世纪可以测出植物每秒的生长量；现在拿来干这个是没问题的。如果用标准石英量块进行对比测量的话，也不用考虑空气的折射率变化。难点在于单色光源，不知道临高现在能不能自产钠灯。
第二个便是使用单缝衍射————也就是夫琅禾费衍射，将长度通过对比测量转变成狭缝的宽度，进行单缝衍射后只需要用刻度尺测量一下衍射斑的大小即可。十分方便。袁好问小时候就用这种方法测过头发的直径。问题是，这需要激光光源。虽然旧时代的玩具激光笔即可满足要求，但在这里就不一样了。不过这里的
“我怎么忘了最经典的光杠杆法！”袁好问分析计算了两种方法的灵敏度之后猛然一拍脑袋。当年卡文迪许使用光杠杆法测量引力常量称量地球的故事深深地震撼过自己的内心。袁好问不会忘记这个经典方法的。不过要把40nm放大到可以肉眼观测的程度，透镜组肯定是少不了的。
“你说我一个学航空的，怎么搞起精仪和计量来了？”粗略画出草图分析完四种方法的灵敏度、量程和管制物资之后，袁好问伸了个懒腰自嘲道。不过眼前的草图还有很大的改进余地，看来还得跟光学口的林汉隆、天文台的钟博士讨论讨论。不过这事不急，先把机械口急需的大型原始平板和各种基本量具搞出来再说。这些不需要尺寸精度，可以完全靠刮削研磨手工工艺搞定。
到时候只要先制作好天然水晶的标准块放在厂里，就可以批量检定了。至于石英的标准块，只要隔几年用旧时代的仪器检定就好了。想到这里，袁好问心情平静了下来，毕竟这相当于整个临高乃至新世界的几何尺寸，将要靠自己来传递。
袁好问在椅子上放空了一会儿，粗粗整理了计算稿，又把查阅的资料和便携计算器锁进保险柜，哼着小调回家去了。
此时已临近子夜时分，临高街道上的煤气灯也已经关了一半。作为一个科技爱好者，这里的生活是充实而欢快的。旧时空的自己最想要学习数学或物理专业，无奈保送泡汤之后高考分数不够去一个看得过眼的数学或物理系，只好去民航大学学了航空，好在航空领域极广，几乎无所不包，本科几年里从数学分析到工程热力学学了一遍。得益于此，自己好奇心有了极大地满足。自己从前站在巨人的肩膀上，如今也终于有机会给后人做基石了。作为一个爱好者，能天天折腾新东西，这也够了。
走了不多久，袁好问被街上的巡警检查了证件，被发现是元老后，巡警坚持亲自护送自己回家，袁推脱不过，也就一起走了。
王锻被送来前是广东的铁匠。得益于铁匠出身，王锻先分到了炮厂的铸造车间。没想到后来在工人夜校读了半年之后居然考取了乙种文凭，这他所有的工友都刮目相看。获得文凭之后，便被调到机加工车间学徒，刚到工厂的时候，车间里的机床就曾给王锻留下极其深刻的印象，有赖于工厂的培养和自己的努力，王锻进步很快，没多久就掌握了大部分车工技能。这次钳工培训，炮厂有意培养一个多面手技术骨干以后负责厂里机修，好把一干机械口酱油的穿越众解放出来，于是选派王锻等人去在职培训。
王锻现在还记得统计员小丽到车间下通知时候的长发飘飘的样子。“这可是首长亲自带的班，你们可一定把握机会！”王锻现在仍觉得这句话是小丽看着自己说的，心里不由得荡漾了起来。尽管大家都说不清这“钳工”是干嘛的，但冲着首长带班和带薪培训、还有小丽看自己的眼神，王锻心情大好。
钳工班的生活紧张而充实，基本上是半天示范讲解之后跟随着一两天的实作练习，晚上再上一个数理强化加制图班的循环往复。相比喧嚣的机加工车间，钳工班可安静得多。比起从前自己挥舞的大锤，钳工的工具显得轻便灵巧，好在自己挥惯了锻锤，手上轻重拿捏得准，前几天还被首长夸奖磨刀磨得最好；想到首长的笑脸，王锻情不自禁地想起了小丽穿起天蓝的连衣裙在车间里飞舞的样子，痴痴地笑了。
这几天的内容是制作平尺，王锻原以为是用“三刮法”把面刮平即可，没想到首长拿出了一个方头方脑的铁窗棂，叫“框式水平仪”的新仪器来。教会大家使用之后，便问大家：“谁会描点作图？”在临高位面，描点作图是小学优秀毕业生的水准，不过王锻记起在炮厂的工人俱乐部图书室见到过小丽画折线图，便往前走了一步。
“那好，现在你用水平仪和等高垫铁，每隔二十厘米测量一次斜度，然后依据测量画出平尺工作面的大致起伏。”袁好问打量着眼前这位高大结实的规划民，又补充到：“不用着急，慢慢来，我帮你记读数，有问题我们一起讨论。”王锻挺直身子点了点头，先用棉纱把平尺工作面擦净，然后钢直尺将1.2米的平尺隔20厘米用石笔在侧面做好标记，然后按标记摆好等高垫块，轻轻放上平尺，等待气泡稳定后度数：“第一段，+0.12毫米每米”，袁好问随即在黑板上记下，“第二段……”不一会儿，数据测完，王锻在黑板前边挠头边算画了半天，终于把测量的倾角用折线画了出来。
“很好，你叫什么名字，从哪学的？”袁好问喜形于色地问道。“我叫王锻，从前看过厂里的统计员画图。”“好名字呀，你看看统计员画图就学会了？不简单那！那你再想想，画出来的折线图有什么用？对我们加工平尺的长直面有何帮助？”
王锻看看折线图，又看看平尺：阳光照在平尺细而直的刀纹上，泛出丝丝七彩的颜色；又想起首长的话里提过“起伏”二字，忽然间灵光闪过，不无兴奋地说：“折线图的起伏反映了平尺工作面的起伏，折线就是平尺的放大。”
“没错，就是这样！”袁好问拍了拍王锻的肩膀，“现在，我们可以依照折线图的指示，对高区用平板进行刮削，平面大致整平后，再使用三刮法对研。注意要经常使用水平仪检测平面的起伏情况，这样可以及早发现问题，提高效率。”
看着钳工学徒们聚在一起讨论、劳动的情景，袁好问心中感慨：劳动人民并非没有智慧和发明的天分，而是缺乏正确的基础理论的指引和鼓励创新的风气。像王锻这样一批敏而好学的工人，假以时日，不会逊于当年旧时空发明群钻的倪志福的。可惜中国自秦汉之后轻视工匠和技术创新；哲学上又大搞神秘主义，程朱理学要“存天理灭人欲”；到八股兴起，连格物致知都成了异类……唉，谁又知道秦始皇的焚书坑里，有没有中国的《几何原本》呢？对了焚书坑儒那是那些文娼给造谣的。
发了这一会儿呆，袁好问见学生们停止了讨论，大家一丝不苟地测量、计算、绘图、刮研，估计一时不会有问题，便悄悄地回办公室了。
有了前面刮小平板打下的底子，加上水平仪的辅助，平尺的加工比预想的顺利的多。按照旧时代的标准，平尺的直线度检验需要分辨率约为1''的电子水平仪或者自准直光管，而1um/m的倾斜度约为1.3角秒，这远远超过了使用气泡的框式水平仪的灵敏度。“果然是量具一精密就要上光电呀！”袁好问叹了一声气，“看来要快点培训他们，有空得抓紧给林汉隆修机器去。”可惜这批钳工还需继续培训，修机器尚需时日呀。袁好问对自己的钳工水平是心知肚明的，自己的优势在知识，论起操作来，不管是锯、锉、刮、研还是修配，肯定比不上这群被自己拿工件磨出来的钳工。不过至于量具、工艺、标准的选择和使用嘛，那太欺负人了。
于是这批桥型平尺的检验方法就只剩下两两互相对研看接触情况了。发现在这一项上任意两平尺对研全部达到任意25mm样方内有25个以上接触点之后，袁好问高兴地对大家宣布：“这批平尺已经全部合格了！”
等到大家庆祝完安静下来，袁好问对大家说：“现在大家已经基本上掌握了平面刮削技术，现在有一个光荣而艰巨的任务需要大家去完成：制作大型原始平板。与以往不同的是，这一次大家要独立工作：也就是说，我不会给大家任何指导，只会在一边观察记录，大家所犯的错误也只会在加工结束之后告诉大家。现在提前下发工艺文件给大家研究，明天来车间之后，直接开始工作。大家来领完工艺文件就可以提前下班了。”
旧时代大型原始平板的工艺中使用了诸如合像仪之类的多种光学量具进行检测，这在此时的临高是没有条件使用的。因此，这份工艺只使用了小型平板、平尺、框式水平仪三种量具，再就是刮削和对研了。这么个工艺虽然效率不高，好在适合临高的技术水平。
工艺是加工、检测的详细操作方法，是产品质量控制的关键。如果说零件图纸描述了工件的加工目标，工艺文件则描述了如何达到这个目标。作为临高机械工人种子来培养的这批钳工学徒，当然不仅要有根据工艺文件进行加工的能力，将来更要有自行设计或优化现有工艺的能力。从这个角度看，这次加工大型平板，只是他们必经的一小步罢了。
王锻在拿到工艺文件之后马上一字一句地读起来，通读一遍之后便加入了大家的讨论：“我看这一米乘一米的大型平板也就是大，跟小平板没啥不一样的，咋做起来就这么麻烦？”“此言差矣，这一米见方的平板，一块几百公斤，谁能搬得动它？这表面上磕一个坑可就是次品了……”“不仅如此，首长说过，工件越大，相对刚度越差，加工难度越高，所以光这工艺就写了三页纸。”“画出沿各边及对角线的起伏情况，啥叫对角线来着？”“对角线就是相对的两个角的连线呀，我说你咋连对角线都不知道呢！是不是溜号去找你那相好的看秘戏去了……”车间里顿时充满了快活的空气。
说起来这大平板的工艺并不算复杂：先用框式水平仪把四边和两对角线的大致起伏情况画出来，确认之前精刨工序合格，并对平面的高区做到心中有数；然后利用平尺先将四边和两对角线区域刮成互相连通的‘囟’字形平面区域；再以此区域为基准将其他区域刮至平齐；最后整体使用平尺和平板检验平面度。整个过程中最关键的是基准的确立过程：这六条窄区是否严格在一个平面上将直接决定最终大平板的平面度。
王锻在脑子里把整个过程走了一遍，又把注意事项看了一下，心里琢磨着缘由：为啥使用的平尺不得短于1400mm？为啥对研时平尺移动幅度不得超过150mm？这些规定是从哪儿来的呢？要不晚上问问机械制图的老师这是为啥……
早班的时间还没到，王锻已经提前到了车间。因为钳工不少，却只有一个框式水平仪，来得早便可以趁人少提前开工。车间里已经按人数摆好了大型平板，几十块平板整整齐齐地排成一个矩阵，早间的阳光洒在包豪斯风格的厂房里，被缓缓转动的大风扇切成小片，落在天车上、工具推车上、廊柱旁的砂轮机上、还有车间的白水泥地面上。王锻领了一份工艺记录，挑了个中间的平板，填好钢字，看着被镀了一层金色的车间回忆工艺的时候，一阵轻盈的脚步声叫醒了他。王锻拿了耳朵上的石笔在平板上标好了测点一抬头，却惊得把石笔掉到了地上：眼前人穿着一身碎花连衣裙，马尾辫落到了一旁，正笑盈盈看着自己。“小丽，你怎么来了？”
“我怎么就不能来呀？只许你们大老爷们追随首长呀！”小丽有心逗他，不等王锻反应，小丽走近了一步小声说道：“我在夜校的生产管理进修班读了俩月了，今天是被袁首长特意借调过来统计数据的。”没等王锻会话，“这几天一定好好干，千万别磨洋工。”小丽神秘地一笑，又跑开了。
小丽来的目的很简单：尽量统计每个人每道工序的耗时。从粗刮时每分钟刮多少下、平板总共进行过多少次对研到平尺的使用次数、水平仪的使用耗时等等全在统计之列。好在钳工是手工作业，袁好问要求她“尽量统计所有人，越详细越好。”还有希望完成。
大图书馆里有详细的工艺说明，也有几万次试验总结出来的材料性能，可具体到某个工序的平均耗时，旧时空语焉不详的资料也就没有参考价值了。没有这些数据，计委制定计划便是纸上谈兵、哪怕是计算一个车间配几把游标卡尺，也需要这些数据的支撑。
小丽心中默数着刀头接触工件的次数，数到50次时按下了手中的停表，立刻记下：工号2272：粗刮50次19.7s；接着又开始数下一个……
袁好问在车间门口驻足，看着车间里热火朝天的景象：钳工们低着头刮削，刮完一遍马上显点，哪怕去磨刀都是小跑着去的。“多么勤劳的工人呀！”袁好问心中叹道。兀自去办公室干活去了。
仅仅在两天之后，王锻的大型平板刮好了。小丽用25毫米样方在平板上数了一会儿点，对袁好问说：“从与平尺显点的结果看，这块板应当是合格了。”“不错，接触点这一项合格了，平面度呢？平面度用什么检测呢？”袁好问扫视了一下学员们，“一般使用自准直光管，不过我们现在可以直观地感受一下平面。”一边说，袁好问拿起了方才显点用的小平板，用棉纱擦拭干净之后，平面朝下慢慢往大平板上放；在平面相距还有一厘米的时候，松开了手。此时，小平板并没有落到大平板上，而是的在大平板上漂浮着，袁好问用手一推，小平板转着圈在大平板上滑动了起来，这转圈和滑动很安静，只有大家的呼吸声和断续的轻擦声。五六秒之后，轻擦声渐渐稠密，小平板才停了下来。
“这是为什么？大家想一想。”袁好问没指望他们能想到答案，毕竟是第一次见到这样的原始气浮现象，眼下的普通人连空气的概念可能都没有，怎么指望他们自行解释呢。“这是因为两个平面即为凭证，平面之间的空气需要一段时间才能跑出来，在空气跑出来之前小平板会被空气托举着，从而像浮着一样。大家来自己体会一下.”说着，袁好问将小平板推到边上揭起，递给了王锻。
王锻刚才看见这平板自走的景象心里是懵逼的，甚至想到了闹鬼显灵的事情上去，自己亲自动手一试，又能感觉到两块平板之间似乎有一层慢慢变薄的垫子，到吸上之后，反而一下拿不下来了。不禁觉得新奇，好容易拿起来一推，竟真的打着旋儿漂到对面小刘那儿了。仔细一想首长说的"空气"，似乎比从前更明白“空气”了。
“首长真……真通晓万物之理！”王锻从前也见过众首长的种种神迹，可像今天这样自己亲手制作的“神迹”还是第一次。他心里有种强烈的自豪感，又觉得这首长说的“万物之理”才更为玄妙。不禁看着飘来飘去的平板出神了。
钳工是机械工业中最古老的工种：他们使用各种手工工具完成加工，因常用虎钳加持工件得名。负责机器难以完成的工作：如划线、装配、矫正、刮削、研磨、锯锉錾、钻孔铰孔、攻丝套丝等。虽然后世有各种机械精度越来越高，可以越来越多地钳工的工作；但精密模具量具的配合面，仍然是钳工的作品。眼下这批钳工经过近几个月的培训，算是熟练掌握了平面划线、锯锉錾、攻丝套丝、刮削研磨、精密钻孔、简单的量具使用的本事。但距离培养目标：装配钳工，机修钳工、模具钳工相比，还差实际案例的启发。一个月之内他们将会制作一系列简单工件：南华铁路上的青铜轴瓦、各大机械厂的平板和方箱、校验机床的平尺，都会是这群钳工学员的作品。
