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就在水壩合攏的前一天,無數次被魏小賢派人威脅“拆哪”的柳州府最好的木匠,終于趕著幾大車亂七八糟的機床配件來到了古摩。通過幾天的緊張安裝調試,大明朝第一臺真正意義上的木制車床誕生了。
為了降低制造難度,同時也考慮到這個時代的工藝能力,這臺樣板車床僅有四個檔位,而且,四個檔位全部都是低速檔位。超過100轉/分鐘的檔位一個都沒有。
沒辦法,沒有硬質合金刀具,高速檔完全就是雞肋,除了高速車木頭,屁用沒有。
在金屬材料機加工當中,使用最廣泛的是硬質合金,其次是高速鋼,基本被淘汰的是碳素工具鋼。
大明朝的科技造不出硬質合金和高速鋼,連碳素工具鋼都造不出來。陳剛唯一能做到的就是熔煉高碳鋼,使用高碳鋼來代替碳素工具鋼作為加工刀具進行加工。
高碳鋼的特點是含碳量高,一般這種鋼材的碳含量在0.65%---0.8%之間,基本上,最適宜作為刀具使用的就是含碳量0.%這個區間的高碳鋼。在這個區間的鋼材,通過合理的淬火、回火處理后,可以得到相對居中的硬度和韌性,比較適合這個時代的低速金屬切削加工的要求。
有了石英石坩堝,有了高溫熔煉,有了更科學的熔煉工藝,造出了最接近后世中碳鋼品質的鋼材。那么,陳氏鋼廠要熔煉出品質優良的高碳鋼,實在是沒有問題。只需要在最后的增碳工序中,計算好每一爐的增碳量,一切都簡單得很。
安裝調試好了木制車床,動力怎么來?
這個挺簡單,既然是樣品,單獨配套一套齒輪變速機構,通過趕牛推磨的方式提供動力,問題一點都不大。無非就是占地面積大一點,反正只是進行試驗和小批量試制,無所謂的事情。最多三個月,機加工廠房搞定后,通過水車提供巨大的動能來驅動,到時候,也就不再是一臺兩臺設備了。
車床動力系統解決后,立刻就可以加工槍管了么?
哪兒那么簡單。首先要利用車床加工鏜孔的刀具,深孔鏜有多困難,根本就不是不懂機械的小白們可以理解的。那些穿越大神們扯的什么用手工鉆孔,一個月鉆一根槍管的神跡,陳少爺沒那本事。
槍管內徑哪怕增加到20mm,長度1000mm,這個深孔的長徑比都要達到1:50的比例,更不用說直徑8mm,長度1000mm的槍管的長徑比了。要加工這樣的孔,刀桿的直徑必須小于8mm,長度必須超過1000mm,這就無形中減弱了加工的刀具的強度。舉個極端的例子:你拿一根不到8mm直徑,長度超過一米的鐵棒,放在腳下懸空,照著中間狠狠踹一腳,這棒子不彎了,陳少爺跟你姓。這樣的刀桿,用手一掰,不彎才怪!
那么,刀具強度這么弱,加工時候產生的反作用力有多大?簡單點計算吧:按照低碳鋼的抗屈服強度,每立方毫米是42公斤。
這個夠簡單的計算了吧?不按20mm的直徑計算了,就按照8mm計算,每平方毫米42公斤的抗力,那么8mm直徑的截面積是多大?最少24個平方毫米吧?24*
好吧,過于極端了。但是道理就是這么個道理。你指望人力去旋轉刀具,然后鉆穿槍管,還特么一個月鉆穿?做夢!
正由于上述原因的考慮,陳剛在設計制作車床的時候,導軌是加長的。三米半長的導軌,把刀具用兩頭拉住的方式固定好。就好比一根8mm長的鋼絲,兩頭拉緊后,強度才是最大的!通過拉緊的方式安裝好刀桿以后,刀具的正中央是刀體,依靠這一組四個刃口均布的刀體不停的旋轉,以大約每分鐘20來轉的轉速,每旋轉一圈,切進0.05mm的速度,一點一點的去“扣”出筆直的槍管內腔。
這么摳,還只是第一道的粗加工。光是這一道工序,理論上就需要連續不停的加工將近18個小時!但是,中途的退出刀具(越到里面,退出越頻繁,平均每加工8-10mm就必須退出一次),清理堆積的鐵屑,刀具按照這樣的加工強度,最多7-8小時就要更換刀具……一連串的輔助用時下來。
兩天!換人不換機,兩天才能粗加工出一根槍管的粗坯出來。這是利用機械加工,如果是人力加工,去扣這么一根鋼棒……陳剛沒想過,他沒發瘋。
槍管內孔粗加工出來后,馬上精加工么?不行的!
這個時候就需要更換夾具或者機床,以內孔定位,加工外圓。同樣的走刀,同樣的轉速。這個加工的速度快一點,不用考慮退屑的問題。這里又是一天。粗加工完了外圓,接著就是精加工外圓,又是一天。
到了最后,開始精鏜孔,兩天。
鉸孔,又是兩天!
也就是說,哪怕采用流水線加工,也要五臺設備同時開工,兩天的時間才能出一根槍管。而且,這還是批量生產的速度。首件生產就是8天的時間。
事實上,當大明朝第一根合格的半成品槍管造出來以后,已經是半個多月后的事情了。
每天,陳剛最少七個時辰呆在車間里,除了回去洗漱睡覺,連吃飯都是呆在現場不停的培訓,指導工人操作。
通過半個月的拼命,一根筆直圓滑的槍管半成品拿在陳剛的手里。
槍管外圓通過精車以后,細密的紋理幾乎用手摸都感覺不到加工的痕跡了,只能在良好的光線下辨認出加工后的痕跡。內孔壁則是黑幽幽的,在光線折射的部位反射出耀眼的光芒。用一根一指長的標準塞規從這頭放入,輕輕搖晃,無明顯松動。然后傾斜到20度角,刷的一下,塞規輕松的從另一頭滑落。順暢,無阻滯。
陳剛咧著嘴,笑著幻想那槍口火焰噴射瞬間的絢爛。
槍管內壁、外圓都加工出來后,最后的工序就是堵住其中一頭。這個簡單了,有了車床,挑個螺紋出來,擰個堵頭進去,再打個眼,捶進一根定位銷子,順便再在槍管的側壁鉆個米粒大的孔,孔口部分倒個大角。再把這根槍管通過鍛造出來的鋼帶,死死的箍在槍托上。這把精工細作的前膛槍制作完畢。