第33章 车床！精密之母的萌芽
宋应星觉得自己像一头扎进了龙宫的宝库，又像误入了神匠的梦境。西山工坊里的一切都在猛烈冲刷着他过往的认知。那焦炭燃烧时特有的、带着点硫磺味的青白色火焰；那熔炉里汩汩流淌、闪烁着诱人暗青光泽的铁水；那被反复提纯、结晶如雪的硝石与硫磺；还有角落里，几个沉默寡言却技艺精湛的老匠人，正对着几块透明得不可思议的玻璃，小心翼翼地用金刚钻头切割、打磨，发出细碎而悦耳的声响。
但最让他心神摇曳的，还是王爷（在彻底归心后，宋应星内心早已将“朱公子”替换成了更符合其身份的尊称）桌上那几张看似潦草、实则蕴含无穷奥妙的图纸。
“宋先生，请看这个。”朱由检将一张画着复杂线条和符号的图纸推到宋应星面前。图纸中央，是一个由粗壮木架支撑的装置核心部分。一个水平的、看起来异常坚固的金属长轴（标着“主轴”），两端似乎有精密的轴承结构（宋应星认得，那是王爷提过的“滚珠轴承”雏形，工坊里正在艰难地用手工磨制小钢珠）。主轴一端连着一个巨大的木轮（“飞轮”），旁边画着一个踩踏的装置（“脚踏板”），用皮带连接到飞轮上。最关键的，是主轴中部，固定着一个可以夹持工件的装置（“卡盘”）。
而在主轴正前方，是一个可以沿着两条平行金属轨道（“导轨”）前后移动的平台（“刀架”）。刀架上固定着一柄形状奇特、寒光闪闪的刀具（“车刀”），其刀尖正对着被卡盘夹持的工件中心线。
“此物，晚生称之为‘车床’。”朱由检的声音带着一种不容置疑的笃定，“其要义，在于‘旋转’与‘切削’。”
他拿起桌上一根略显弯曲、表面粗糙的铁棒：“先生请看，若欲将此铁棒修直、磨圆、车削成一根精确的圆柱，如铳管或转轴，靠手工锉磨，耗时费力，且难以保证各处均匀，更遑论尺寸精准如一。”
他又指向图纸上的车床：“但以此物。脚踏驱动飞轮，带动主轴高速旋转，工件随之转动。匠人只需调整这刀架平台，沿着这平行轨道平稳推进，锋利的车刀便能如同削泥一般，从旋转的工件上切削下多余的部分。只要轨道够直，刀架移动够稳，刀具够硬利，转速够快…理论上，我们可以车削出任意长度、直径分毫不差的圆柱体！甚至，在工件表面车出精确的螺纹！”
“削铁如泥？任意尺寸？精确螺纹？”宋应星的眼睛瞪得溜圆，呼吸都急促起来。他编纂《天工开物》，深知精密加工之难。打造一把精良的鸟铳，铳管是否笔直、内壁是否光滑均匀，往往决定了其射程、精度乃至是否会炸膛！靠铁匠一锤一锤敲打、锉刀一下一下打磨，耗时数月也未必能成一根良品。若此“车床”真能如王爷所言…
“王爷！此乃…此乃化腐朽为神奇之器啊！”宋应星激动得胡子都在抖，“若能成，百工之基，皆系于此！铳管、炮膛、齿轮、轴承、螺杆…凡需圆、需直、需精密配合之物，皆可由此而出！事半功倍，精准如一！”
“先生高见！”朱由检赞许地点点头，“然，此物成败，关键有三。”他伸出三根手指。
“其一，这主轴与轴承。轴要直，要刚硬，转动时不可有丝毫晃动。轴承要顺滑，承重耐磨，减少摩擦损耗。我们现有的生铁虽好，但用作高速旋转的主轴和精密轴承，恐怕还不够。需尝试渗碳淬火之法，增加其表面硬度。”
“渗碳？淬火？”宋应星立刻抓住关键，“以富含碳之物包裹铁件加热，使碳渗入铁中，再骤冷使其硬化？此法古已有之，然控制火候、渗碳均匀极难，且易使铁件变形开裂。”
“正是难点所在。”朱由检点头，“需反复试验炉温、渗碳材料（如木炭粉混合骨粉或碳酸盐）、加热时间以及淬火介质（油或水）的温度和冷却速度。此乃格物院首要攻坚之项！先生可召集精通锻铁的匠人，专设一炉，详细记录每次试验参数与结果。”
“宋某责无旁贷！”宋应星立刻应下，眼中闪烁着研究新课题的兴奋光芒。渗碳淬火，这可是提升钢铁性能的关键法门！
“其二，这导轨与刀架。”朱由检指向图纸上那两条平行的轨道和上面的移动平台，“此乃精度之核心！两条导轨必须绝对平行，且表面光滑如镜，不能有丝毫起伏。刀架平台在导轨上移动，必须平稳顺滑，不能有丝毫晃动或偏移。否则，车出的工件便是弯的、椭的、带波浪纹的。”
他拿起一根短铁尺，在桌面上比划：“想象一下，若这尺子是弯的，或者移动时左右摇摆，如何能划出笔直的线？同理于此。我们需找到最硬最耐磨的材料做导轨（优先考虑淬火后的高碳钢），并设计一套精密的调节装置，确保两条导轨安装时完全平行。刀架平台与导轨的接触面，也需极度光滑，并考虑加入润滑装置。”
宋应星眉头紧锁，陷入沉思。这要求，比渗碳淬火更苛刻！保证两条长轨道的绝对平行，在当下的条件下，近乎是苛求。但他深知王爷所言非虚，这确实是车床精度的命脉。“此事…需巧匠与反复校验。或许可先制短轨，摸索安装校准之法门。”
“先生思路甚好，循序渐进。”朱由检表示赞同，“其三，便是这车刀。”他拿起图纸上那个简单的三角形刀具示意，“此乃直接切削钢铁之物，需极端锋利且极度坚硬耐磨。我们现有的铁料，对付木头尚可，对付钢铁，尤其是淬火后的硬铁，怕是几刀下去就卷刃崩口了。”
他顿了顿，抛出一个让宋应星再次心跳加速的想法：“需寻找或炼制更硬的合金。比如，在铁中加入钨、钒、铬等元素。”
“钨？钒？铬？”宋应星一脸茫然，这些都是他闻所未闻的元素。
“此乃极稀有之金属，多伴生于特定矿石中。”朱由检解释道，“目前我们只能尽力寻找，或尝试不同的铁合金配方。当务之急，是找到最合适的淬火钢作为刀具材料，并不断优化刀具的几合形状（角度、刃口弧度），使其更锋利、更耐用、排屑更顺畅。”
他拍了拍桌上那根粗糙的铁棒：“车床非一日可成。眼下，我们可以先用硬木打造主体框架，主轴用我们能找到的最好熟铁或低碳钢锻造，尝试渗碳淬火。轴承先用铜套甚至硬木套暂代，勤于润滑。导轨也先用精铣（手工刮削打磨）过的硬木，刀架移动靠丝杠手轮缓慢推进。先造一个能转起来、能切削东西的‘原型机’，哪怕精度差些、效率低些也无妨！重要的是验证原理，积累经验，发现问题！在反复使用和改进中，再逐步替换更好的材料，优化结构！”
“先求有，再求好！王爷此言，深得格物实践之精髓！”宋应星豁然开朗，眼中再无迷茫，只剩下跃跃欲试的兴奋，“请王爷放心！宋某即刻召集巧匠，挑选上等硬木与铁料，先按图纸打造这木铁结构之雏形！至于渗碳淬火、导轨校准、刀具改良，宋某亲自盯着，一项一项来啃！”
接下来的日子，西山工坊深处的一个独立院落，成了宋应星的战场。这里敲打声、锯木声、研磨声日夜不息，空气中弥漫着松木、桐油、铁屑和汗水混合的独特气味。
朱由检兑现了他的承诺，对宋应星完全开放了工坊的资源和人手。几个手艺最好、心思最活络的铁匠和木匠被抽调过来，组成了“车床攻坚小组”。宋应星很快展现出他作为未来《天工开物》作者的组织能力和实践精神。他亲自参与每一个环节，与工匠同吃同住，讨论、争论、尝试、失败、再尝试。
打造主轴是最先遇到的硬骨头。一根长达五尺、要求尽可能笔直的熟铁棒，在反复锻打延展的过程中，不可避免地出现了弯曲。几个老铁匠轮番上阵，在铁砧上叮叮当当地敲打了三天，用眼睛瞄，用拉直的麻线比量，累得胳膊都抬不起来，那铁棒依然带着点倔强的弧度。
“他娘的，这铁棒子怕不是属驴的？越敲越犟！”一个满脸煤灰的铁匠喘着粗气抱怨。
宋应星也急得嘴角起了燎泡。他蹲在地上，盯着那根不听话的铁棒，眉头拧成了疙瘩。
“宋先生，王爷让小的送东西来了。”方正化悄无声息地出现在院门口，身后两个护卫小心翼翼地抬着一个用油布包裹的长条状物件。
解开油布，里面是一根黝黑沉重的铁棒，长度与正在打造的主轴相仿，但通体笔直，在阳光下泛着冷硬的幽光。
“王爷说，这是用新一批渗了碳的铁水浇铸成粗坯，然后趁热在特制的矫直台上，用大型丝杠夹具硬生生‘掰’直的。虽然内部可能还有硬力（王爷原话），表面也不够光滑，但先凑合着用，验证车床转动是否可行。”方正化转述道。