いかに精度高くDIY木工をするか 〜加工篇②〜

これはいかに精度高くDIY木工をするか 〜ローテーブルの作り方〜の加工篇の第②部である。

• 加工篇第①

  • 板の切り出し

• 加工篇第②【本稿】

  • ルーターとルーター・テーブル

• 加工篇第③

  • 失敗修正/表面の平滑化/組立/天板の取り付け
    

ルーターとルーター・テーブル

ルーター（router）あるいはトリマー（trimmer）という電動工具がある。私見では、これはDIYで家具を制作する全ての人に必須の道具である。先端に取り付けたビット（router bit）と呼ばれる刃物が高速で回転して、木材を削ることができる。ちょっとした工夫でかなり精度の高い細かな加工が可能になる。

3Dプリンターで作成したテンプレートを使った任意の形状の穴の加工

ルーターに取り付けるビットには様々な形のものが有り、例えば下の写真のものは、根元にベアリングのついた直線状の刃である。刃の部分が直線なので、上から垂直に当てると板を垂直に削ることができる。

切りたい曲線の形のテンプレートを予め作っておいて、それを板の上に両面テープなどで固定する。次に、このビットのベアリングのところがテンプレートにちょうど当たるようにすると、刃がテンプレートに沿って動く。したがって、テンプレートの下の木をテンプレートの形で刃の長さ分だけ削れる。一旦木の表面がテンプレートの形に削れたら、今度はテンプレートを外す。木の表面が既に削りたい曲線の形になっているので、その部分にベアリングを当てて加工すると、もっと深い穴を掘ることができる。深く掘った穴にベアリングを当てて加工すると、さらに穴を深くすることができる。このように、ベアリング付きのストレートビットを使うと、任意の形状（正確にはビットの直径、写真の場合⌀6mmより大きい曲率の曲線で構成される形状）の穴を開けることができる。これによって、DIYでの加工の幅が劇的に広がる。

ルーターがない場合は、まず切りたい形状の線を板に書く。書いた線の外側をジグソーや糸ノコなどで大まかに切り、そこから先はヤスリ等で削り取る、という手法を取ることになる。ただ、ヤスリを使うにしてもあくまで板に書いた線を頼りに目視で削っていくことになるので、形状の正確性は感覚で合わせるしかない。ルーターとテンプレートを使うと、かなり正確にテンプレートの形状で切り抜ける。つまり、ルーターが1つあれば簡便かつ高精度に切り抜き加工ができる。これをDIYで使わない手はない。

残る課題はテンプレートの作成であるが、これには3Dプリンターが使える。そもそも作品の設計は3D CAD上で行っているから、切り抜きたい穴の形状を作品の設計データーから流用して、テンプレートを同じ3D CAD上で作成し、これを3Dプリンターで印刷すれば良い。私が使っているPrusa Research社製（チェコ共和国）のFFF方式の3Dプリンターは、10cm〜20cm程度の大きさのものなら±0.1mm程度の寸法精度で印刷ができる。木工に使うテンプレートの精度としては必要十分である。つまり、3D CAD＋3Dプリンター＋ルーターによるテンプレート加工は高精度DIY木工の最強ツールと言って良い。

今回のローテーブルの場合、横板の下部を半円状に切り欠くところ、横板に持ち手の穴をあけるところ、幕板と棚板のほぞ溝加工にこの手法を使った。下記が作成したテンプレートである。

横板の下部を半円状に切り欠くためのテンプレートは半分分なので、左側を加工したら、ひっくり返して右側を加工する。上部の持ち手部分は、1回で加工できる。横板の下部も持ちて部分も板を最後まで切り抜くので、板の表面をまずテンプレートで加工した後、テンプレートを外して、加工した部分をテンプレートにして更に深く加工し、板の裏側に到達するまでこれを繰り返す。私が使っているのはトリマーと呼ばれる小型のルーターで、一回に削れるのは5mm〜10mm程度である。今回は18mm厚の板のため、4回程度に分けて少しずつ削るのである。

ほぞ溝についても同様である。棚板は大きいので、テンプレートをずらしながら加工した。これは、私が使っている3Dプリンターで印刷できる大きさが最大25cmのためである。ずらすとどうしても精度が落ちるので、複数の部品を印刷して、これを相互に接着してより大きな一つのテンプレートにすることも考えられる。しかしながら今回は直線に沿って動かすだけなので、それほど精度が落ちることはなかろうと考え一つの大きなテンプレートを作ることはしなかった。

幕板のほぞ溝は1回で加工できる。

ルーター加工の場合、四角形の四隅はどうしてもルータービットの円形（今回使っているビットの場合は⌀6mm）に合わせて（今回の場合はr=3mmの）四分円弧になってしまう。この部分を削って長方形にする方法と、ここに刺さるほぞの方を円形にする方法の2つある。ほぞを円形にするのもルーターとテンプレートを使えば可能であるが、今回はノミをつかって円形の部分を削り取り、ほぞ溝を長方形に加工した。

ノミには注意が必要である。今回の目的は端の3mm程度の円弧部分を削るだけなので、10mm幅ぐらいのありふれた幅のノミが一本あればよいのだが、刃はそれなりにきちんと研がないと木の繊維がつぶれてしまってきれいに削れない。刃を研ぐためには砥石が（目の荒いものから細かいものまで）数種類必要で、しかも砥石の平面を出すための砥石（私が使っているのはダイヤモンド刃のついている修正用砥石）も必要である。さらに、ノミの刃を一定の角度に当て続けるのがDIYでは難しいので、そのための治具（ノミが常に一定の角度で砥石に当たるようノミを挟んで固定するもの）も必要である。これらはさほど場所を取らないし、同じものを台所の包丁を研ぐためにも使えるのでDIYでも用意したほうが良いのだが、電動の工具と違って多少の技量が必要である。職人のように究極の切れ味を追求しているわけではないが、それでも多少YouTube動画などを見て勉強し、何回か試してみるぐらいはしないときれいに研ぐことはできない。

ルーター・テーブル

どのような電動工具も、刃が高速で回転して木材を切削するので何らかの振動は必ずあるし、モーター等を搭載しているから一定の重量もある。木材を固定してから一定の重量があって微妙に振動し続ける工具の方を動かして加工する際は、工具がぶれたり傾いたりしないよう常に注意して加工する必要がある。それとは逆に、工具を台などに固定し、材料の方を動かすと微妙な調整も容易である。木材は振動しないし、台の上に置いているので自然と水平を保てるし、重量も台が支えてくれるので木材を前後左右に動かすための力も小さくてよい。

電動丸ノコを手で持って板を切るよりも、ノコギリ盤を使って、その上で材料を動かしたほうが精度高く板を加工しやすいのも同じ理由である。ノコギリ盤というのは、ある意味電動丸ノコを上下逆さにしてテーブルの下に固定し、刃だけがテーブルの上に出ているような構造の工具である。通常の丸ノコを逆さに固定してノコギリ盤化するDIYもあり、これはこれで面白い（但し、安全装置等が一切省略されているものも多く玉石混交のため、もし試す場合は細心の注意を払って評価してからにしてほしい）のだが、これも本稿では省略する。

ルーターには、標準では写真のような台が付属しており、この台を木材に押し当てて、刃の垂直を維持しながら加工する。

ところが、これにも注意が必要である。台の左右が両方とも板なりテンプレートの上に乗っている状態で加工できる場合はあまり問題がないが、台の左側しか板に乗っておらず、右側は中空に浮いている、という状況もしばしば発生する。例えば、下記のような坊主面とよばれる四半円弧で板の端を丸く削る（面取りする）ことができる非常によく使うビットがある。

坊主面ビットは板の縁の面取りのためのビットなので、台の左側は板の縁の上に乗っているが、右側は中空に浮いている状態で（ルーターは、刃を下にして上から見て時計回りに回転しているので、基本木材を左、ルーターを右に置いて、手前から奥に押す方向で木材の右端を削るようにして）使うことになる。そのため、右側が下がってしまうことでルーター全体が右に傾きやすい。当然刃も傾き、結果として正しい位置での加工ができなくなる。もう一つは、台を木材に向かって下方向にきちんと押し付けないと、台がわずかに浮いてしまう。台が浮いてしまえば刃も浮いてしまう。その結果、きれいな円形に削れなかったり、板の場所によって削れ具合がまちまちになってしまったりする。坊主面は単純な四半円弧なのでそこまで深刻ではないが、天板の上面の縁の意匠に使う銀杏面と呼ばれる下記のビットの場合は、台が傾いたり浮いたりすると影響が甚大である。

これなどは、意匠としてつけたい段差部分が、刃が浮いてしまうと消えてしまったりする。致命傷である。刃が浮かないように下向きに力を加えると刃が傾きやすく、刃が傾かないように下向きの力を弱めると刃が浮く、どうしようもない。

これを解決するのがルーター・テーブルである。ノコギリ盤と同じ原理で、ルーターを上下逆さまにして、テーブルの下から上に刃が出るように固定した上で、木材の方をテーブルの上で動かして削るのである。これならば、木材が浮かないようしっかりとテーブルに押し付けて加工しても斜めになる心配がいらない。加工が容易になり、精度も上がる。ルーター・テーブルも米国市場では市販されているようだが、日本DIY市場では選択肢が極めて限定的で、基本は自作するしかない。ただ、これはあまり難しくない。MDF板などの狂いの出にくい合板の中央に（ビットを通すための）穴をあけ、ルーターの台座を4箇所下からネジ止めすれば良いだけである。

今回のローテーブル作成に際しては、天板の上側の（銀杏面ビットによる）意匠の加工、および（横板の持ち手部分などを含む）全ての面取り加工はこのルーター・テーブルを使った。

ルーター・テーブルを使ったほぞの微妙な加工

ほぞの加工もルーター・テーブルを用いた。ほぞとは、設計篇の「接合部」で述べた通り、板の端を少し小さく凸型に加工した部分のことである。通常は手ノコギリを使って、上からと横から切れ込みを入れてほぞを作ることが多い。DIYでは手ノコギリは常に加工精度の問題がつきまとうが、このように数cmの小さい範囲については、磁石シートを貼った治具にアサリなしのノコギリ（刃が左右に広がっていないノコギリ）を吸着させながら切ることで、DIYでもかなりの精度を出すことができる。

私は、ルーター・テーブルを使って刃を少しずつ微妙に出しながら横に切ることでほぞを加工してみた。この方法の利点は、（削ってしまったものは戻せないが）後少し0.1mmだけ微妙に削る、というようなことが簡単にできる点にある。後述の通り、現代のPVA系木工用接着剤の強力な接着力を前提にすると、ほぞとほぞ溝がきつすぎるのは（強度を出すために必要な接着剤が接着面から追い出されてしまうため）問題がある。強力な接着剤が存在しなかった時代の伝統的な技法では、木と木の物理的摩擦で固定するために、ほぞとほぞ溝は常にきつく作った上でさらに木殺しという（ほぞの表面を金槌でたたいてから挿入する）技法などを使っていた。100年単位で修理可能にするには今でも伝統技法に倣うべきなのかもしれないが、現代のDIYでは、ほぞは（金槌を使わずに）手ですっとほぞ溝に入り、それでいてガタつかない位が理想である。つまりほぞがほぞ溝より0.1〜0.2mmほど小さい状態である。このような微妙な加工が、ルーター・テーブルを使ったほぞ加工ではDIYでも簡単に実現できる。