2009/9/23

2009.09.23-胡桃木複斜長板凳(舊作)

常常有木作朋友問到複斜板凳,於是花了點時間我把這一篇舊作放上來。這裡大概有六千多個字,還有幾十張圖與相片。

上篇

有次要到工坊上課的前一天,臨時得到一張複斜長板凳的需求,材料不拘。趁著上課前趕往木料行購料,原意要購買2英吋厚櫻桃,不過沒貨,最後妥協之下僅能購買1-1/2英吋厚胡桃約二十英才。雖然我比較偏好胡桃,然而色深導致常常看不清畫線,不過既然櫻桃沒貨,也僅能如此。

回顧練習複斜板凳的經驗,於2008年大概前後完成了十張,坐板有長有短,座位有高有矮。不過十張是不是就足以完全熟練,我自己並不這麼認為,經過了大概一年的間隔,當下要再度動工,有些工序還是顯得生疏了,非得翻閱稍早的記錄才行。

同樣的,依循我個人對於細木作練習的態度與對於手工的喜好,除了大部的毛料處理會使用機器之外,其餘可以用手工的地方則盡量用手工,說實在這沒什麼理由,僅僅是我個人的偏好而已,如果真要說原因,則大概有二:
1.
我的木作練習出諸於喜好而非生產,因此速度甚至成本一向不是我的主要考量,或者說我喜歡讓手工熟練,藉此增快速度。想一想,我一年中可用的時間或許才足以做出個位數的幾件成品而已,速度與成本我想沒那麼重要。
2.
我非常喜歡感受在使用手工具的過程中,藉由手工與手工具所傳達出來美妙的感覺,機器相當有效率,但也有相當的噪音,我實在很難說它是美妙的。

預備程序:

1.
決定尺寸與斜率
長寬高定為:125×26×43 cm,斜率則為1:5(老師父的口訣為一寸縮兩分)。

2.
繪圖

 
 1:放樣用圖,比例為1:1,做為椅腳榫孔與橫關放樣。

3.
決定橫關型式
我曾看過兩種橫關型式,而我仍採用的是初始間接學習自李萬財老師的造型,它稍微複雜一些,但我覺得比較美麗。

 
 2:兩種橫關外型比較圖。

圖左側是我一開始所練習的型式,橫關榫頭並未貫穿,同時橫關向外側的面(即目前圖面所看到的這個面)是鉋成圓弧形,橫關在椅腳上的榫孔則是垂直於椅腳, 因此當橫關榫頭與椅腳榫孔接合之後,在榫頭下方會有三角形空隙,必須置入木楔,這種榫頭有個好處,由於榫頭上緣與水平線有夾角,因此會撐住椅腳,使榫頭不 至因水平的分力而脫離榫孔(有點像鳩尾榫)。而右側也是常見的型式,榫頭為貫穿,通常也會再加木楔,橫關外型平整,比較利於加工。

4.
決定椅腳榫頭型式

 
 3:兩種椅腳榫頭比較圖。

就我所知道的椅腳榫頭也有兩種型式,如上圖。左側椅腳的榫頭斜率完全跟椅腳相同(a點),所以也是複斜,連帶的坐板上的榫孔也必須做成複斜,右側榫頭則是垂直於水平(b點),因此坐板上的榫孔也是垂直於坐板,並未有斜度,而我所學習的型式是左側有斜度的這一種。

兩種榫頭型式的差別我認為主要有兩點,一為製作難易,二為結構力。以我自己使用手工的經驗,我想榫頭部分的製作難易差距不大,但如果用機器,則有斜度的榫 頭會比較麻煩,至於坐板榫孔的部分,無論是手工或機器都要比垂直榫孔麻煩的多,手工鑿榫孔的時候,我還會準備治具以為斜度的參照。至於結構力,由於右側榫 頭在榫頭與椅腳頂點的交接處與木紋方向產生角度,所以我認為這個轉折處將形成強度上的弱點(如圖3)。

另外有一點是我自己的習慣,單看零件而言,以左側榫頭型式做成的椅腳要比右側的美。基於上述原因,我始終未曾做過垂直榫頭。

5.
斜率取得
開始練習複斜板凳時,椅腳的傾斜程度我完全依照老師父的尺寸,矮的板凳採用一寸縮一分半(16.67,約81.4度),高的板凳則採用一寸縮兩分 1:5,約78.7度),採此斜率本無特殊原因,後在工坊經曾老師提示,椅腳的開度其實也有實際的考量,高的板凳尤其明顯。

 

 
 圖4:三種椅腳斜率比較圖。

圖左右側都是我做的板凳,左側高的板凳斜率為一寸縮兩分(a),右側矮的板凳斜率則是一寸縮一分半(b),中間則是七、八年前從家具行購入的樟木矮板凳 c)。從側面看a高板凳椅腳接地的距離是比坐板寬度還要寬的的(ddee),這樣有什麼影響呢?很簡單的是突出的椅腳可能會使經過的人踢到腳,機率多 大則不知道。而c樟木矮板凳,從相片來看椅腳的斜率便要陡得多了,椅腳接地寬度比坐板窄,可能僅有一寸縮一分而已(約84.2度),椅腳被踢到的機會可能 比較小。在不同的斜率中,我會繼續選擇比較傾斜的1:6.671:5,原因無他,只覺得比較美麗。

不過(圖4)中於幾年前購入的樟木板凳,坐板內側面竟然沒有塗裝,甚至僅有粗慥的研磨而已,我知道原因:內側面看不到,但實在很難理解,也無法接受這種作法,我的想法是,如果不追求與注重細節,那要如何達成美麗的期望呢。

 
 5:斜率的取得。

圖紙上繪製兩條垂直相交的線(只要能畫線的紙即可,但通常我使用的是A4的紙),並訂定長度成為1:5的比例,如上圖左側的30150 mm,連接兩個尺寸定位點畫線即得斜率,如藍線。調整自由角規並靠在藍線與水平線所構成的夾角之後將自由角規固定,如此即可得到特定的斜率。再以自由角規 至材料上畫線。

除了這個方式之外,如果沒有特定的角度考慮,也可直接在角度規上取整數(比如說80度,整數比較好定位),隨後再根據角度規調整自由角規,如此也行。調整完的自由角規會持續使用,所以角度必須用工具有效固定。

到這裡,對於細木作的練習,我自己有個習慣,如果我有適當的經驗或能力,那麼在一件練習開始之初,我總是優先考慮外型要看起來美麗(我傾向使用美麗一詞, 而非美觀,深層來講我認為兩者有程度上的差別),無論外型為何,務求作品完成之後,第一眼看到它便覺美麗,甚至有時候必須犧牲若干功能也在所不惜,這個前 提成立之後,再來考量與安排功能性,使其達成實務上的需求,我的觀點是:具體的物件大致上均先以視覺接觸,其次才是觸覺,而無論有無使用,視覺的接觸始終 存在, 所以我並不喜歡一件機能良好的物品卻有著不夠美麗的外表,我寧願花時間去尋找與我的審美觀相符的標的物,也不願妥協。這並非一定,僅是我自己的原則,而這 也絕非一蹴可及,唯有練習,而同樣重要的是還要培養對美與細節的敏感度。

製作程序:

1.
坐板拼板
板必須拼板,而由於毛料寬度甚小且小有瑕疵,26 cm寬的坐板必須用到三片材料才得以拼成,拼板之間採用雙舌片,不過由於材料上的溝開的離材料邊界有點近,舌片或許也太厚,拼板迫緊之後,材料表面竟有局 部區域破孔,從外表即可看得到被舌片撐開而隆起的表面,只好用快乾膠處理,待膠合面完全乾了之後,再進行最後的手工鉋削處理。


6:拼板示意圖。

上圖而言,合理來講應該以五等份進行材料銑溝尺寸的安排,配合既有的6mm T型刀打掉的部分合計有12mm,則材料應有21mm左右的剩餘,區分為三等份則為7mm,因此溝離邊界應該至少要有7mm。試銑的時候得到離邊界的距離 6mm(編號A),心想也足夠,便未再調整,因此留下中間部分有9mm左右(編號C)。

至於舌片寬與厚則為15×6.15mm,厚度比溝稍大約0.15mm,在膠合前仍用游標卡尺做最後的測量以確認尺寸不會過大。舌片都先導了角,而每一條溝也都用砂紙去了毛邊。

後實際膠合時,正如上述舌片撐破材料使得表面突出,事後檢討原因應該就只有兩個,一為銑溝離材料邊界太近,以本例而言,如果不能等分,則我想寧願讓中間剩 餘的材料縮小,21mm由上中下做8,5,8mm的分配或許會更好。第二則是舌片太厚,這大概必須在試裝時,直接以舌片去配合溝來進行調整。

 
 7:破裂的坐板。

無論如何經過手鉋之後,坐板狀況還算可以,便以此進行後續加工。


 8:所有的備料,已經手鉋處裡的一片拼板坐板,四隻腳與四支橫關。

2.
椅腳加工
除了砂光之外,椅腳整體要進行四項加工:榫頭鋸切、製作橫關榫孔、兩側起線與中間鉋圓、榫頭木楔孔鋸切。而榫頭木楔孔鋸切與木楔製作將留為最後的程序。

2.1
榫頭鋸切

 
 9:榫頭鋸切。

榫頭鋸切需要短距離鋸切五次,先兩次縱開,接著三次橫開。




















10:夾持方向。

本次椅腳斷面非正方形,實物上是ab,如果是這種尺寸,則我習慣會使虎鉗固定長邊,覺得縱開會更順利一些。上圖已經鋸完兩次縱開,先站在虎鉗正前方鋸第一次,人再移動到虎鉗右側鋸第二次。

2.2
製作橫關榫孔
坐板接近四方形的板凳,四邊各一支橫關,長坐板的板凳橫關僅安排在側邊,可以一邊一支,也可以兩支,我則習慣兩支。至於位置,則為各人喜好,我以美觀為先,位置決定之後預先畫在圖面上,如(圖1)。

椅腳上的橫關榫孔是垂直於椅腳平面,先使用電鑽再用鑿刀,或直接用角鑿都可以,通常我會使用第一種方式,聽起來有點多此一舉,既然已經用了電鑽,那何不直接用角鑿呢?我的原因很單純:包保留多一點鑿刀動作。這部分的製作是相對容易的。

 
 11:橫關榫孔與木楔示意圖。

2.3
兩側起線與鉋圓處理


12:椅腳線邊與雙面線律鉋刀示意圖。

圖上方為椅腳端面示意,通常我會用到三種鉋刀,ab使用雙面線律鉋刀,cd使用平高鉋(如果必要的話),e則使用大的平鉋刀,最後輔以砂光。

 
 圖13:左為為平高鉋,右為雙面線律鉋刀。
 
14:左為為平高鉋,右為雙面線律鉋刀。
 
15:雙面線律鉋刀大部分解。下方的零件可以裝在上方鉋身的兩側上。
 
16:椅腳中間鉋圓。

3.
橫關加工
在所有組件中,橫關雖然不是最麻煩,但一定加工程序最多的,從備料完成的材料加工至完成橫關為止,由先而後大概有:榫頭外型鋸切、兩側圓弧鋸切、橫關下方圓弧鋸切、橫關面向外側圓弧鉋削。

 

17:橫關放樣實做。
材料與圖面將有四點相接,如上圖的a~d,,其中d點已經定位在右側榫孔頂點上,不需額外標記,其餘三點則皆需自圖面引線到材料上。

 
18:引線。
僅使用具備垂直角的木料即可引線。

 

 
 19:橫關榫頭鋸切完成,隨後以此為基礎,鋸切上下方曲線。

橫關下方的曲線中間有著較長的直線,此部分如果想用機器加工,則可以選擇路達,效率與成果都非常的不錯,不過我選擇下列的手工方式:
使用弓型鋸鋸切。
使用鑿刀將直線部分多餘的材料鑿掉。
使用銼刀處理粗鋸線。


 
20:使用銼刀處理橫關曲線部分與相鄰的直線。

是老師借給我的銼刀,說實在我有點忘了銼刀,原本打算直接用鑿刀將橫關粗鋸線部分的直線鑿掉,後經老師提醒才想起鑿刀搭配銼刀應該更為理想。其中一面為平 面,另一面為圓弧面,兩面都用得上。我大概有十個月沒使用銼刀了,銼刀效率相當不錯,而銼刀切削時的聲音也是非常的美好。

 
21:銼刀與銅刷。
銼刀使用途中會卡木屑,一段時間之後需使用銅刷清除木屑,才不會影響切削能力。

下篇

1.橫關加工續

 
圖1:鋸切完成並經銼刀處裡的曲線。
圓弧的部份並已使用圓形治具搭配120#砂紙做了粗研磨。

複斜板凳橫關圓弧研磨

 
 圖2:處理橫關外側面的弧面。

使用的工具是平鉋刀,不同的角度多鉋幾下便可得到接近的弧面,用了「巨匠土牛」與「常三郎丹生山」兩支平鉋刀,一支切削量比較大在先以求快速鉋削,另一支切削量極小在後則做為修光,如此可減少砂光的量,壓鐵都打得極為靠近刀刃,鉋削過程中的咻咻聲非常的美好。

 
 圖3:橫關榫頭近照。

每 一邊的榫頭需要五次短距離鋸切,兩次縱開在先,三次橫開在後,畫線之後我的鋸切順序為:b(榫頭厚度縱開)、a(榫頭邊界斜線橫開)、c(榫頭寬度縱 開)、de(皆為榫頭長度橫開),其中a斜線鋸切完之後,才能使用直角規畫c的鋸切線。手工製作,小小一支橫關要使用到不少工具與程序。

 
圖4:椅腳與橫關試裝。
特別做了兩對斜度與板凳相同的治具,以利夾具固定。根據我自己的經驗,有斜度的固定僅有極少數的夾具能夠勝任,但價格高昂。

 
圖5:木製治具與椅腳相接面貼了220#砂紙,以避免迫緊時產生滑動。雖然不嚴重,但實際上如果沒有增加粗糙度,稍早的經驗顯示,只要椅腳與治具的接觸面都夠光滑的話,治具真的會往椅腳榫頭方向滑動。

 
 圖6:夾具迫緊之後標示縫隙與做記,務求沒有縫隙,

2.坐板加工
除了砂光之外,坐板需要進行兩種加工:一為鑿榫孔,二為邊緣鉋圓。而說到麻煩,我倒是覺得坐板的貫穿榫孔是最麻煩的部分,原因在於貫穿之後,必定要考慮呈現在坐板正面的美觀,也因此往往會多花一些時間小心處理。

2.1 鑿榫孔
整張複斜板凳最花時間大概就屬鑿榫孔了,唯一的原因為:複斜,以坐板正面的方向而言,同一個榫孔中,靠坐板邊緣的兩個壁面呈現內凹,較不易施力,可以嘗試將材料翻面,由坐板背面施工,然而榫孔出於坐板正面的是相對較為重要的尺寸。

修孔之後,便需試裝,可能得來回多次。

  圖7:坐板背面榫孔位置示意圖,灰色是要鑿掉的榫孔部分。

線 是從坐板背面開始畫,再依斜度將其引至坐板正面。本張板凳椅腳榫頭為貫穿,必須優先考慮榫孔完成時呈現在坐板正面的準確與優美,因此實際加工時,我會先使 用手提電鑽自坐板正面搭配治具順著斜度鑽孔,坐板下方應設墊木,以避免鑽孔時造成撕裂,鑽孔完成之後則開始使用鑿刀,並要搭配校正治具,時時注意與檢查斜 度。

 
圖8:整體試裝。
榫孔鑿完便可試裝。

2.2 邊緣鉋圓

 
圖9:坐板邊緣鉋圓示意圖。
去年我所做的板凳中,有九成採用這種邊緣。

坐板邊緣的線條相信有各種作法,可圓可斜,如果搭配路達,那變化就更多了。坐板正面不宜有太明顯甚至銳利的線條,影響坐時的舒適性。

而 這一次是否有採用(圖9)的方式將坐板邊緣鉋圓,我還要考慮一下,我準備將坐板背面圓弧鉋完,先行砂光膠合,正面的邊緣稍晚再施工。圓弧的程度,為個人喜 好,沒有一定標準,同時也跟坐板厚有關。手工鉋圓僅使用平鉋刀即可,藉由多次不同角度的鉋削與鉋削量的調整,便可得到相當接近圓弧的邊緣,方便的話準備一 大一小切削量兩支平鉋刀。我也曾使用過內圓鉋,但不覺得更好用。不過使用鉋刀的確要花點時間便是,尤其這是長達125cm的坐板。

 
 圖10:畫線。
如果要鉋得精準,則在坐板上下面與板厚中央都應該要畫線,我是有畫線的。



 
圖11:四周對稱鉋削的檢查。

我先將坐板底部邊緣鉋圓,根據畫線,四周的弧度相等,通常我會希望對稱,因此我以兩邊相交的直線做為檢查點,視線停留在兩邊交點的中間,線如果是直的,那表示所鉋削的弧度是對稱的。

3. 椅腳榫頭木楔孔鋸切與木楔製作

3.1 木楔孔鋸切
有張檜木板凳的木楔孔,我使用了夾背鋸鋸切,鋸路寬度大概僅有0.45mm,要放入木楔實在嫌太小,木楔能打入的深度很有限,除非木楔最厚的地方相當薄,但過薄的厚度,木楔要往側邊撐開榫頭的能力將受到影響。

因此在鋸切木楔孔之前,我使用了三種縱開鋸子,比較其鋸路,希望能塞得進三角形頂部為2.5mm厚的木楔。

 
圖12:鋸路比較。

我有點意外的是鋸路最寬的不是框鋸,而是雙面鋸(池田鋸王),但儘管看起來鋸路好像很寬,實際用游標卡尺測量,寬度仍不足1 mm,是否足以撐開2.5 mm厚的木楔,恐有疑問。

實 際上我的理想鋸路寬度為1.5 mm左右,留1 mm的空間給木楔運作,要達到1.5 mm寬的鋸路,以我的手工鋸而言大概僅有一個方法可以達成:用夾背鋸鋸切兩次得到一個1.5 mm寬的鋸路,這個小範圍的兩次縱開鋸切,是可以鋸得精準,不過最後並沒有這麼做,直接選擇了雙面鋸的鋸路。事後來看不知當時在想什麼,實在應該用夾背踞 鋸切掉1.5 mm的。

 
圖13:榫頭木楔孔鋸切。

使用的正是雙面鋸,木楔長度設定約為榫頭長度的三分之二左右,鋸路底部的鑽孔,則是為了避免木楔打入之後,產生木楔長度以外的意外撕裂,讓木楔的力量終止於鑽孔處,這是稍早我從另外的老師哪裡所得到的經驗,不過我覺得有無鑽孔似乎沒有太大的差異。

3.2 木楔製作
我想既然閒閒,那不如連同木楔一起用手工具製作,以椅腳榫頭的木楔而言,需要以下簡單的程序:
A.使用框鋸將材料縱開,取得寬度約18.5 mm的材料,榫頭寬度為18 mm。
B.使用框鋸將材料縱開,取得厚度約3 mm的材料,做為木楔的厚度。
C. 進行必要的鉋削,得到寬厚為:18×2.5 mm的淨料。這部分比較麻煩的反倒是止木,因為工作桌上的山毛櫸止木厚度為5 mm,太厚並不適用,因此先拿了一隻長的剩餘料,用長料是因為如此才可以使用夾具固定,將足夠做木楔的長度鉋削到2 mm厚,再裁短部分成為需要的止木。
D.木楔淨料取等分鋸斷。
E.兩片木楔淨料重疊放置,依需要的長度橫開四次取得八片木楔材料。
F.設置高度稍高的止木,木楔材料平放,以鑿刀在材料兩面來回鑿削,兩面都鑿的原因是為了取得等腰三角形的木楔,一片木楔約需鑿削四到六次不等。

程序雖然好幾項,但時間所花並不長。

椅腳榫頭木楔材料為紫心木,逆木理常會意外撕裂,也因此切削的量小而次數多,橫關上的木楔材料則為胡桃,每片每面固定兩次即可完成。

 
圖14:使用紫心木搭配鑿刀製作椅腳榫頭木楔。


 
圖15:木楔材料與成品的比較。

 
圖16:椅腳接地面導角注意事項。

如上圖,依我的習慣,椅腳兩側分別使用雙面線律起線,中間則導圓角,這個所導的圓角,在接地面部分導角之後,將形成如上圖右側的尖角,必須進行修整成如左側的圓弧,我使用的工具為18 mm的修鑿。

 
圖17:進行膠合。
膠 合求順暢從容與即時,而應避免匆忙,為使順利進行,在第一次擠出木工膠之前,務必把膠合環境佈置妥當,以這張複斜板凳而言,我把坐板背面朝上放置於工作桌 中央,椅腳與橫關則按與坐板的對應關係放在各自的榫孔旁,木製治具與各一支的夾具分列兩側,榫頭木楔則四片為一組擺在另一張工作桌上(因為屆時本張工作桌 會敲擊,小木楔可能被彈到地上),大小鐵鎚、濕布、蘸濕的牙刷、水彩筆與膠則放在伸手可及的地方。

膠合之前大概花了三個小時進行研磨,而 研磨前則使用了剛磨利的平高鉋,針對坐板底部的圓弧做了量小但次數多的鉋削,主要原因是想試試看可不可以直接鉋成圓弧,連研磨都省了,結果當然是不行。這 麼小的鉋削量,鉋起來實在令人心生愉快,差點鉋過頭。大部分的區域與零件都從120#進行到400#共八個號數的研磨,塗裝前則會進行600#的研磨,研 磨真的是磨耐心。

後續其實還有一些收尾的程序:椅腳榫頭突出部分與木楔修飾、橫關木楔安裝與處理、最後砂光與塗裝,無大礙,因此還是以此為結尾。


圖18.成品

後記:
這張長板凳的製作,除了一開始花了點時間翻閱資料恢復記憶之外,大致上過程算是順利,經過三次的工坊上課時間完成到膠合階段,途中按既定的程序與節奏,頻繁而妥善的使用鋸鉋鑿等手工具,對於這個過程,我感到滿意與快樂。

實 際製作之餘,部落格的撰寫也花了一些時間,我來回在文字編撰與使用軟體之間,主要使用了CorelDRAW與Photoimpact兩個美工影像軟體做必 要的處理與描繪,細數之餘,我大概用了超過六千個文字(文字計算使用的是MS Word字數統計功能即可)、35個JPG檔與11個CDR檔來鋪陳這篇部落格。對於木作練習的部落格我一向喜歡從程序著眼,細節著手,而不喜歡僅僅呈現 成果相片而已,原因在於,我認為過程描述的越詳盡,對於有興趣讀這篇部落格的朋友就越有價值。

2007.01.17-誰是高曼

「高曼」 這個名字源自於軍中。當兵時期,初下部隊擔任排長,期間仍有莒光日教學,偶有播放以越戰為背景的美國影集「霹靂神兵」,主角之一就是個叫做高曼的排長,影 集播了一陣子之後,我的士官與弟兄覺得我與影集中的排長行事風格相近,要求一樣多而嚴格,因而開始對著我...